Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Sterowanie silnikiem DC - pytania o mostek H na FET'ach

26 Feb 2010 18:27 3019 1
  • Level 10  
    Witam

    Przymierzam się do budowy sterownika silnika szczotkowego i mam kilka pytań odnośnie budowy końcówki mocy. Przeszukałem Elektrodę ale nie znalazłem odpowiedzi na moje pytania.
    Na wstępie założenia:
    Sterownik będzie zasilany z akumulatorów o napięciu między 12V a 36V. Tranzystory powinny wytrzymać silnik dający obciążenie ok. 30A. Całość będzie sterowana z procesora z regulacją wypełnienia PWM.

    Moje pytania:
    1) W większości napotkanych schematów mostka użyte są zarówno tranzystory N i P odpowiednio dla dolnej i górnej gałęzi mostka. W dokumentacji sterownika MOSFET'ów (HIP4082) przykładowy schemat zawiera mostek składający się wyłącznie z FET'ów z kanałem N co dla mnie byłoby lepszym rozwiązaniem niż mieszanie N i P. Czy takie rozwiązanie zda egzamin? Dlaczego? Od czego to zależy?
    2) Z tego co wiem muszę wysterować te tranzystory poprzez driver (np. wspomniany wcześniej HIP). Driverów jest w sklepach pełno i obejmują spory zakres cen. Wielkością charakterystyczną w większości jest prąd chwilowy - jak wyliczyć który driver będzie odpowiedni? Domyślam się, iż ma to związek z pojemnością wejścia tranzystora (3247pF dla IRF3205).
    3) Dobór tranzystorów: Ktoś proponował IRF3205 oraz IRF4905. Czy te tranzystory się nadają? Jeśli nie to jakie inne? Na co zwracać uwagę poza Rds?
    4) Chciałbym, aby mój mostek obsługiwał hamulec oraz bieg jałowy. Czy wprowadza to dodatkowe komplikacje w schemacie mostka? Jak dla mnie do hamowania wystarczy zewrzeć dwa dolne lub dwa górne tranzystory ale mogę się mylić.
    5) Straty i odprowadzanie ciepła: Czy zakładając użycie tranzystorów IRF3205, których Rds=8mΩ, przy prądzie 30A moc strat wyrazi się wzorem: P=I² * 2*Rds? (2 ponieważ prąd płynie jednocześnie przez 2 tranzystory na raz) Jeśli nie to jak wyliczyć te straty i jak dobrać radiatory?

    Pytania mogą się okazać banalne ale nigdy wcześniej nie miałem do czynienia ze sterowaniem tak dużymi prądami i chciałbym mieć jasność zanim cokolwiek zacznę robić. Z góry dziękuję za odpowiedzi
    Czy Twoje urządzenia IoT są bezpieczne? [Webinar 22.06.2021, g.9.00]. Zarejestruj się za darmo
  • Level 25  
    uncledeath wrote:

    1) W większości napotkanych schematów mostka użyte są zarówno tranzystory N i P odpowiednio dla dolnej i górnej gałęzi mostka. W dokumentacji sterownika MOSFET'ów (HIP4082) przykładowy schemat zawiera mostek składający się wyłącznie z FET'ów z kanałem N co dla mnie byłoby lepszym rozwiązaniem niż mieszanie N i P. Czy takie rozwiązanie zda egzamin? Dlaczego? Od czego to zależy?


    Zależy to głównie od mocy tranzystorów. N-kanałowe na duże moce są tańsze i jest większy wybór niż odpowiadający mu osiągami P-kanałowy (moc oraz parametry przełączania). Częściej spotyka się rozwiązania na samych N-ach niż na mostku komplementarnym N-P.

    uncledeath wrote:

    2) Z tego co wiem muszę wysterować te tranzystory poprzez driver (np. wspomniany wcześniej HIP). Driverów jest w sklepach pełno i obejmują spory zakres cen. Wielkością charakterystyczną w większości jest prąd chwilowy - jak wyliczyć który driver będzie odpowiedni? Domyślam się, iż ma to związek z pojemnością wejścia tranzystora (3247pF dla IRF3205).


    Tak. Im większy prąd, który driver jest w stanie dostarczyć, tym tranzystor przełączy się szybciej. W karcie katalogowej drivera często podany jest czas w jakim driver jest w stanie przełączyć daną pojemność. Dla tranzystora pojemność wejściowa (lub ładunek bramki) też jest podawane w karcie. Można oszacować czy dany driver jest wystarczający. Ale jeżeli chodzi o straty mocy, głównie trzeba zwrócić uwagę na rezystancję kanału, gdyż silniki szczotkowe nie są sterowane bardzo dużą częstotliwością - raczej kilka, max kilkanaście kHz, więc głównie moc będzie tracona na Rdson niż na przełączanie. W takim wypadku można nawet zastosować zwykły stopień tranzystorowy (totempole).

    uncledeath wrote:

    3) Dobór tranzystorów: Ktoś proponował IRF3205 oraz IRF4905. Czy te tranzystory się nadają? Jeśli nie to jakie inne? Na co zwracać uwagę poza Rds?


    Zwykle jest tak, że tranzystory o niskim Rdson maja większą pojemność bramki. Oczywiście jeżeli nie ograniczają układu finanse, to warto szukać tranzystora o najniższym Rdson, gdyż będzie to miało wpływ na straty mocy.

    uncledeath wrote:

    4) Chciałbym, aby mój mostek obsługiwał hamulec oraz bieg jałowy. Czy wprowadza to dodatkowe komplikacje w schemacie mostka? Jak dla mnie do hamowania wystarczy zewrzeć dwa dolne lub dwa górne tranzystory ale mogę się mylić.


    Nie ma dodatkowych komplikacji.

    uncledeath wrote:

    5) Straty i odprowadzanie ciepła: Czy zakładając użycie tranzystorów IRF3205, których Rds=8mΩ, przy prądzie 30A moc strat wyrazi się wzorem: P=I² * 2*Rds? (2 ponieważ prąd płynie jednocześnie przez 2 tranzystory na raz) Jeśli nie to jak wyliczyć te straty i jak dobrać radiatory?


    Wzór jest dobry. Jeżeli zastosowałbyś np 4 tranzystory równolegle w każdej gałęzi mostka, być może będzie można zrezygnować z radiatora całkiem. Jak narazie wychodzi 7.2W na tranzystor. Dla 4 tranzystorów równolegle daje 1.8W/tranzystor, co powiedzmy da się już rozproszyć na obudowie TO220 bez radiatora, ewentualnie z niewielką blaszką. Proponuje poszukać tranzystorów o mniejszym Rdson niż 8mΩ. http://www.edw.com.pl/pdf/k01/48_07.pdf