Dlaczego mosfet IRL540N przepala się w sterowniku osi Z silnika krokowego?

Witam!!!

Mam problem z palącymi się mosfetami IRL540N.

Wykonałem 3 sterowniki do silnika krokowego unipolarnego ze schematu p. Sokiego.
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1532487.html#7487737

Tylko w jednym sterowniku dwa razy spalił mi się mosfet.
Zastosowałem radiatory + wentylatory.

Schemat


Dodam tylko że dwa sterowniki na osi X i Y działają mi dobrze.
Tylko problem jest z osią Z.

Robiłem pomiar prądowy i pobiera ok 1,1A-2,2A przez jakieś 10-15min.
Myślałem że wszystko jest ok , ale po jakimś czasie poczułem swąd i miernik pokazywał ok 6A.

Silnik 3V 1,2A
Zasilam napięciem 24V.

Laik jestem z elektroniki i nie wiem co powoduje te przepalenia mosfeta.
Czy to wina tego tranzystora bc337 i rezystora 0,56R??
Czy za wysoka częstotliwość może palić ten mosfet??
Tylko dziwne bo pali tylko 4 tranzystor w tym jednym sterowniku.

Dal świętego spokoju wymienię ten tranzystor bc337 i jeszcze raz zaprogramuje attiny.

Proszę o pomoc.

Pozdrawiam
cichy999

Dodano po 5 [godziny] 17 [minuty]:

Dodaje jeszcze schemat



I czekam na jakąś podpowiedź bo nie chce więcej mosfetów popalić.

Pozdrawiam

Skąd pomysł by sterować silnikiem za pomocą źródeł prądowych??? Tu leży istota problemu.

Pomysł nie mój.

Ale dlaczego dwa sterowniki działają, a w trzecim pali się mosfet.

Pozdrawiam

cichy999 napisał:

Ale dlaczego dwa sterowniki działają, a w trzecim pali się mosfet.

Usuń BC337. W przypadku zwiększenia obciążenia zmniejsza wysterowanie kluczy MOS powodując ich grzanie. W tym układzie tranzystor ma działać jak łącznik (styk). Nie bedzie mu potrzebny radiator.
Jeśli chcesz chronić silnik przed skutkami przeciążenia to zrób to w zasilaczu ale nie tu.
A co do dwóch w/w sterowników... Myślę, że one jeszcze działają.

Czyli mam zrobić tak że wywalam tranzystory bc337 i wyjścia z mosfetów podłączam do silnika, a ograniczenie prądowe robię np. na LM350 i podłączam do com w silniku tak??

Tylko dalej nie rozumie że te 11 mosfetów na płytkach działa a tylko ten ostatni się pali, a może uszkodzony jest ten bc337??.

Witam !
Jeśli jeden tranzystor ulega uszkodzeniu zamień dwa silniki miejscami, być może silnik przy którym tranzystor ulega uszkodzeniu jest częściowo uszkodzony.
Pozdrawiam. Stefan

Ręce już mi opadają.

Wymieniłem mosfet, dla świętego spokoju dałem nowy bc337 i rezystor 0,56R 5W, podmieniłem z drugiego sterownika procek, podmieniłem silnik ( na którym inna oś chodzi prawidłowo).

Podłączam i testuje.
Prąd w czasie kręcenia silnika ok 1,1A a na postoju tz jak trzyma silnik 2,2A.
Po ok 30 sek. słyszę tak jakby lekkie pyknięcie jak by coś przebiło, jak dotknąłem mosfet to się kurcze oparzyłem (oczywiście zamontowany na radiator) pozostała 3 mosfetów lekko ciepła.

Już sam nie wiem co jest czy to wina programu sterującego czy jak nie wiem.

Dodano po 1 [godziny] 33 [minuty]:

Wyczytałem dopiero że do zasilania silników i driverów musi być napięcie niestabilizowane, a ja zasilałem jakimś zasilaczem stabilizowanym takim co chyba były w rozdzielniach TP 24VDC 12,5A

Czy przez ten zasilacz mogłem mieć problemy z tym paleniem mosfetów??
Też zauważyłem że na dwóch wcześniejszych sterownikach na jednym z mosfetów mam nadtopione tulejki to220, czyli tam też nie było ok(ale mosfetów nie spaliło).

cichy999 napisał:

Laik jestem z elektroniki i nie wiem co...

To Cię trochę tłumaczy.
Jeśli jednak bierzesz się za taką robotę to trochę musisz się podszkolić (szkoda choćby tych tranzystorów i Twojego zapału).

Pomyśl - prawidłowo wysterowany tranzystor mocy (IRL540N) sterując uzwojeniem silnika przy prądzie drenu 2A wydzieli moc ok. 0,18W. To z parametrów katalogowych.
Praktycznie musiałbyś długo trzymać palec na tranzystorze (bez radiatora) by wyczuć ciepło.
Jeśli jest gorący - jak piszesz i to z radiatorem, a całość zasilana jest źródłem napięcia o niewielkiej wydajności prądowej to coś jest źle ze sterowaniem.

Z noty katakogowej można wyczytać, że rezystancja dren-źródło wzrasta z 44 do 63 mΩ wraz ze zmniejszaniem napięcia bramki od 10 do 4V.

Jeśli Twoje tranzystory parzą bądź wymagają radiatora (co dziwne przy tak małych prądach) to dalej uważam, że zbędne są tu dodatkowe tranzystory zamieniające stopnie końcowe w źródła prądowe.
Usuń BC337. Po prostu wylutuj je.
Rezystory w obwodach źródeł (Ω56) mogą zostać - choć niczego do układu nie wnoszą to bez BC337 niczego nie psują.

Tylko chodzi o to że ten tranzystor i rezystor stratny robi za tak zwany czoper prądowy. Ma mi ograniczyć prąd do 1,2A.
Bo silnik jest na 3V.

Teraz wywaliłem ten zasilacz stabilizowany i dałem zwykły transformator z mostkiem prostowniczym o napięciu jakieś 12V.

Przy tym napięciu nawet działa tz tak mocno się nie grzeje, ale z tego co mi wiadomo lepiej to by chodziło na 24V.

Mysle, ze niepotrzebnie katujesz ten silnik na 12 czy 24V.
Skoro jest zaprojektowany na 3V, to daj z Molexa 5V i wyrzuc ograniczniki pradu ( rezystory i tranzystory w zrodlach ).

Jesli jest jakis bug w programie sterujacym, to nie bedzie on zabojczy ani dla silnika ani dla MOSFETa przy pieciu voltach.

Wade silnika juz wykluczyles zamieniajac silniki miejscami, wiec pozostaje tylko blad w programie sterujacym.

A tak ogolnie to oscyloskop rozwialby wiele watpliwosci.

yego666 napisał:

Mysle, ze niepotrzebnie katujesz ten silnik na 12 czy 24V.
Skoro jest zaprojektowany na 3V, to daj z Molexa 5V i wyrzuc ograniczniki pradu ( rezystory i tranzystory w zrodlach ).

Jesli jest jakis bug w programie sterujacym, to nie bedzie on zabojczy ani dla silnika ani dla MOSFETa przy pieciu voltach.

Wade silnika juz wykluczyles zamieniajac silniki miejscami, wiec pozostaje tylko blad w programie sterujacym.

A tak ogolnie to oscyloskop rozwialby wiele watpliwosci.

Przeczytaj to i będziesz wiedział dlaczego daje takie napięcie
http://www.akcesoria.cnc.info.pl/pliki/sterowniki/Zasilacz_silnikow_krokowych.pdf

cichy999 napisał:

Przeczytaj to i będziesz wiedział dlaczego daje takie napięcie
http://www.akcesoria.cnc.info.pl/pliki/sterowniki/Zasilacz_silnikow_krokowych.pdf

To jest IMHO trochę kontrowersyjny materiał, zakładający że sterowniki działają bezbłędnie i na dodatek czasy załaczenia cewek są właściwie dobrane.
U ciebie zacząłbym od analizy czemu jeden tylko tranzystor się grzeje - wina może być w programie, w złym wytrawieniu płytki (zwarcie - stale wysterowany) błędnych połaczeniach (zwarcie w przewodach - zamiast cewki klucz widzi zwarcie). problem może być też w kwestii sterowania silnuików X, Y, Z - w pozostałych osiach problem może się nie ujawniać bo np oś Z ciągle zmienia połozenie a X i Y poruszają się z przerwami.

Właśnie do tego doszedłem że jednak na wcześniejszych sterownikach tez jest problem ale na 2 tranzystorze widać że tulejka jest przetopiona.
Jak zacząłem testować to rzeczywiście widać że zależy jak zatrzyma się silnik i która cewka trzyma to grzeje się ten tranzystor, a że X i Y w sumie więcej pracują a Z tylko opada i trzyma silnik to może dlatego na Z widziałem ten problem.

Więc już sam nie wiem czy jest sens bawić się z tymi sterownikami czy nie lepiej kupić gotowe.

Tylko dziwi mnie że u autora projektu działa.

Dzisiaj dałem zasilanie na 12V i jest lepiej tz lepiej bo jest mniejszy prąd, ale to i tak nie rozwiązuje problemu.

Mam pytanie czy podkładki mikowe to dobre rozwiązanie??, jeżeli chodzi o izolacje to tak, a o przenoszenie ciepła na radiator??

Pozdrawiam

cichy999 napisał:

Jak zacząłem testować to rzeczywiście widać że zależy jak zatrzyma się silnik i która cewka trzyma to grzeje się ten tranzystor, a że X i Y w sumie więcej pracują a Z tylko opada i trzyma silnik to może dlatego na Z widziałem ten problem.

Trzymanie w takim układzie odpada - możesz kręcić, ale po zatrzymaniu silnika prad musisz wyłączyć bo jest grubo większy od nominalnego dla silnika. Zapewne kłóci ci sie to z ideą sterowania (chcesz hamować silnikiem).

cichy999 napisał:

Więc już sam nie wiem czy jest sens bawić się z tymi sterownikami czy nie lepiej kupić gotowe.

Gotowe za pewne nie mają ograniczenia prądu, więc twoje będziesz mógł przerobić na takie przez zwarcie rezystora w drenie.

cichy999 napisał:

Tylko dziwi mnie że u autora projektu działa.

Bo pewnie ma inne silniki (inna rezystancja cewek) i/lub mniejsze napięcie zasilania.

cichy999 napisał:

Mam pytanie czy podkładki mikowe to dobre rozwiązanie, jeżeli chodzi o izolacje to tak a o przenoszenie ciepła na radiator??

Dobre, przy założeniu że tranzystory są dobrze dociśnięte do radiatora i oprócz podkładki z miki użyłeś pasty termoprzewodzacej.

Wskazany wyżej artykuł jest bardzo pobieżny i raczej poglądowy. Nie wiadomo i jakim silniku autor myśli. Chyba nie o krokowym unipolarnym. Tutaj trudno o oddawanie energii.
Poza tym jak rozumieć warunek 20 krotnego zwiększenia napięcia zasilania?
Czyli konstruktor projektuje silnik przyjmując za jedno z założeń konstrukcyjnych napięcie zasilania np 12V a projektant sterownika radośnie zasila go napięciem 240V.

Może czegoś tu nie zrozumiałem.

To wygląda tak:
Napięcie zasilające 24V przy nominalnym napięciu silnika 3V daje dobrą dynamikę ruchu silnika.
A po osiągnięciu prądu 1-1.2A spadek napięcia na opornikach osiągnie 0.6- 0.7V i włączy się tranzystor BC, napięcie na bramce mosfeta spadnie i mosfet będzie słabiej wysterowany.
Wtedy prąd w źródle mosfeta nieco spadnie a co za tym idzie napięcie na bazie tranzystora BC też.
Tak jak proste zabezpieczenie w zasilaczu albo we wzmacniaczu.
Przy stosunkowo szybkich zmianach napięcia sterującego wszystko będzie działać.
Ale przy długotrwałym wysterowaniu ustali się stan równowagi- słabo wysterowany mosfet będzie pracował nie jako klucz ale raczej w zakresie liniowym.
Rds będzie spory i mosfet zacznie się grzać.
Dziwne jest tylko 2.2A- ale nie sprawdzałem o ile wzrośnie Rds- wtedy się robi zwykły dzielnik.
Biorąc pod uwagę niezawodność- układ jest do d...

janbernat napisał:

To wygląda tak:
Napięcie zasilające 24V przy nominalnym napięciu silnika 3V daje dobrą dynamikę ruchu silnika.
A po osiągnięciu prądu 1-1.2A spadek napięcia na opornikach osiągnie 0.6- 0.7V i włączy się tranzystor BC, napięcie na bramce mosfeta spadnie i mosfet będzie słabiej wysterowany.
Wtedy prąd w źródle mosfeta nieco spadnie a co za tym idzie napięcie na bazie tranzystora BC też.
Tak jak proste zabezpieczenie w zasilaczu albo we wzmacniaczu.
Przy stosunkowo szybkich zmianach napięcia sterującego wszystko będzie działać.
Ale przy długotrwałym wysterowaniu ustali się stan równowagi- słabo wysterowany mosfet będzie pracował nie jako klucz ale raczej w zakresie liniowym.
Rds będzie spory i mosfet zacznie się grzać.
Dziwne jest tylko 2.2A- ale nie sprawdzałem o ile wzrośnie Rds- wtedy się robi zwykły dzielnik.
Biorąc pod uwagę niezawodność- układ jest do d...

Też zacząłem to analizować i sprawdziłem napięcie na bramce mosfeta i w czasie pracy spada do 0,8V-1,1V.
Testuje teraz takie coś że wywaliłem bc337 i pod com sinika podłączyłem LM350 z rezystorem 1R 5W. Po to aby ograniczyć prąd.

Czy to będzie dobre rozwiązanie??
Znasz może lepszy sposób aby ograniczyć prąd i żeby mosfety się nie grzały??

Pozdrawiam

No znam- ale nieco drożej.
Trzeba zastosować sterowniki do silników- dedykowane specjalnie do takich silników.
Można kupić same płytki i kupić elementy, można zrobić płytki i kupić elementy albo kupić gotowe sterowniki.
Od 1/2 do 1/1000 kroku.
Można też do Twojego układu wstawić oporniki ograniczające prąd w dreny tranzystorów mosfet.
A nie tranzystory BC które ograniczają prąd a nie przełączają.
Wtedy są duże straty na opornikach ale dynamika sterowania silnika jest znośna.
Wtedy trzeba też wstawić układ do przyzwoitego sterowania mosfetem.
Albo scalony albo na trzech tranzystorach.
Na zasadzie odcięty/ właczony.
Programowo można też wtedy zmienić- podawanie krótkich impulsów na tylko jeden- albo dwa piny sterownika.
Ale to jest tylko ersatz.
Ja to robię tak- jak chcę coś sprawdzić w programie to daję ULN albo sterownik do bipolarnego i sprawdzam.
A jak ma być gotowe to kupuję sterownik- taki jak trzeba- albo coś sklejam i gotowe.
Nigdy nie uda się zrobić na procesorze lepiej niż na dedykowanym sterowniku.
Sterownik może mieć przetwornik ADC 4- bitowy a i tak będzie działał lepiej niz 10- bitowy z procesora.
Bo jest szybki i dopasowany do tego co ma robić.
Poszukaj układów Allegro- nie na Allegro ale firmy Allegro.
Mają mnóstwo rozwiązań- od ULN, mostków do naprawdę dobrych sterowników.
A Twój układ to jest nieporozumienie- zawsze się coś spali.

A jakiś link do sprawdzonego sterownika??

Bo dzisiaj dodałem ten lm350 i irl zimne ale zato grzeje się lm i tak jakby to wolniej chodziło.

Chyba się poddam z tym sterownikiem tylko szkoda tych części i czasu który poświęciłem.

Najwięcej tego jest na CNC forum.
Sprawdzone mam- ale do pięciofazowych silników.
A do zwykłych też- ale drogie- ponad 300zł.
Tak że lepiej poszukać.

Witam. Może spróbuj wylutować BC i daj w każdym drenie 15Ω 16W + równolegle do niego 100µF/40V. Prąd ciągły ograniczy i dynamika obrotów powinna pozostać (chyba). Lepiej byłoby dać zasilanie 10V i 6,8Ω 8W.

slawussj napisał:

Witam. Może spróbuj wylutować BC i daj w każdym drenie 15Ω 16W + równolegle do niego 100µF/40V. Prąd ciągły ograniczy i dynamika obrotów powinna pozostać (chyba). Lepiej byłoby dać zasilanie 10V i 6,8Ω 8W.

A w czym to pomoże???
To będzie pobierał 1,6A??? 24V/15R = 1,6A.

Masz jeszcze oporność uzwojenia silnika-2.5ohm.
Wpięcie oporników w szereg z uzwojeniem i do drenu da Ci jedno z klasycznych choć starych rozwiązań.
Ja bym dał 18-20ohm.
Wtedy zmieniasz nieco sterowanie mosfetów.
Wyjmujesz tranzystory BC i dajesz- tak na wszelki wypadek- oporniki od bramki do masy.
Tak z 10kohm.
Oporniki od procesora do bramki zostają-47-100ohm.
Zwróć uwagę ze zmieniasz w ten sposób sterowanie mosfetów.
Jest albo włączony albo wyłączony.
Nie wchodzi w zakres pracy liniowej i nie powinien sią tak grzać.