Problem ze sterowaniem silników pr st. w robocie :( Pomocy!

Witam!

W ramach swojej pracy dyplomowej zbudowałem zdalnie sterowanego robota o napędzie gąsienicowym. Do napędzania robota wykorzystałem silniki prądu stałego z wkrętarek akumulatorowych sterowane metodą zmiany współczynika wypełnienia impulsów poprzez specjalny układ mocy z mikrokontrolera. Problem polega na tym, iż zastosowane w układzie sterowania tranzystory MOSFET nie wytrzymują prądu przepływającego przez nie podczas pracy pod normalnym obciążeniem (czyli ok.20-25A) i palą się mimo iż w/g katalogu ich prąd max to ponad 70A.
Nie wiem gdzie popełniłem błąd, w związku z czym ogromnie proszę o pomoc i ew. propozycję alternatywnego układu.
W załączeniu przesyłam schemat układu sterowania.

Za wszelką pomoc z góry bardzo dziękuję

--------------------------------------------------------------------------
2 tematy scalono!
Nie powielaj tematu ; -> https://www.elektroda.pl/rtvforum/faq.php
j.

A czy przypadkiem nie jest to przegrzewanie się tranzystorów ?
Czy zastosowałeś jakiś układ chłodzenia ? Jeśli tak to czy jest wystarczająco wydajny ?

Witam! Sam duży prąd tranzystorów nie załatwi tu sprawy, nie napisałeś, co to za tranzystory, ale wydaje mi się, że problem tkwi w mocy tych tranzystorów, a nie w ich prądzie. Moc tranzystorów musi być o wiele większa niż pobór mocy silnika, możesz mieć 1000A ale jak moc będzie za mała, to po prostu się spalą.
Pozdrawiam

moze sie myle ale brakuje mi tu jakis elementow gasikowych moze w tym jest problem

Tranzystory to: IRF4905 - 74A, 200W i IRFZ46N - 46A, 88W. Po obciążeniu silnika oba się palą i to najczęściej w obydwu "kierunkach", mimo prawidłowego sterowania (niemożliwa sytuacja, aby wszystkie tranzystory były jednocześnie wysterowane - jedynie parami po przekątnej).
Obawiam się, że nie bardzo wiem, co to właściwie są elementy gasikowe, więc, jeśli można, proszę o jakieś wyjaśnienie.
Dziękuję

zrob symulacje w Spice, pzryjmując silnik jako prosty układ LR. Załóż minimalną asymetrię układu i napćie początkowe na cewce =-Ucc i zobaczysz. można to poprawić trochę przez dołożenie pojemności kompensujących, ja polecam rozwiązanie układowe na jak w HIP4081 (b stara kość, chyba Harrisa).

Owszem. Każda para tranzystorów ma przyczepiony spory radiator, a między nim a tranzystorem oczywiście pasta silikonowa.

Na schemacie nie ma diod równolegle połączonych z tranzystorami ,których zadaniem jest przejmowanie prądu silnika (indukcyjość).
w chwili przełączania
Pozdrawiam.S

Gdzie i w jaki sposób należałoby wpiąć diody, bo chyba nie do końca rozumiem pomysł ... ?

Wydaje mi się że problem tkwi ja dobrze zauważyli koledzy Senior oraz Aceto w napięciu samoindukcji której źródłem jest duża indukcyjność. Zastosowanie diody zerującej powinno załatwić sprawę. Doda zerująca powinna być wpięta pomiędzy D a Sw odwrotnym kierunku niż kierunek przewodzenia tranzystora. Musisz pamiętać również o tym że czas wyłączenia tranzystora jest dłuższy od czasu załączenia (toff>ton).
Pozdrawiam

Bardzo słuszna uwaga odnośnie czasów zał/wył
tranzystorów.Impuls zał. winien być opóżniony w
stosunku do imp. wył.
Pozwoli to uniknąć zwarć ,które są prawdopodobnie przyczyną kłopotów.
Pozdrawiam.S

Problem nie leży w "braku" diod ponieważ te tranzystory mocy mają fabrycznie właczone diody równolegle do złącz dren-źródło (tak wynika z kart katalogowych).

Przyczyną wg mnie jest ten układ, który ma zabezpieczać przed włączeniem obu tranzystorów w jednej gałęzi. Zahamowany silnik ma bardzo małą rezystancję co powoduje, że napięcia na przekątnej mostka są bardzo do siebie zbliżone (mogą też wystąpić przepięcia przy jego hamowaniu) co powoduje, że pozornie nie sterowany tranzystor zostaje wysterowany i następuje zwarcie w gałęzi. Do tego zmieniają się warunki sterowania tranzystorów, te minimalne Rdson występuje tylko przy napięciu Ugd=10V a napięcie na przekątnej mostka może być rózne ze względu na rodzaj obciążenia (przepięcia indukcyjne).

Proszę nie zapominać, że te tranzystory są sterowane napięciowo a nie prądowo.

Proponuję inny układ:

- tranzystory mostka są sterowane niezależnie od tego co się dzieje na obciążeniu (Ugs stałe)

Jeżeli byłyby problemy to można kazdy tranzystor sterować oddzielnym transoptorem wtedy będzie jeszcze większe napięcie sterowania bramki (obecnie ok. 5.5V)
Dodatkowo przy 4 transoptorach można zaimplementować hamowanie elektryczne silnika (przewodzą jednocześnie Q1 i Q2 przy wyłączonych Q3 i Q4)

- diody D1 i D2 zapobiegają jednoczesnemu włączeniu obu transoptorów

- na upartego można dać diody równoległe do tranzystorów mocy ale muszą mieć napięcie przewodzenia mniejsze niż te w tranzystorach.

- oporniki w bramkach powinny mieć małe wartości ze względu na czasy przełączania i mozliwość włączenia drugiej przekątnej mostka przy nie wyłączonej w pełni (ze względu na przeładowywanie pojemności bramki) drugiej przekątnej.

- przełączanie powinno być z odstępem czasowym (czas na pełne wyłączenie przekątnej).

- przewody zasilające mostek powinny być mozliwie krótkie (przepięcia na indukcyjności kabli - ważne przy przełączaniu dużych prądów)

- można dodać diody D4 do D7 zabezpieczające bramki MOSFETÓW przed przekroczeniem dopuszczalnego napięcia ±20V

- dioda D3 zabezpiecza układ sterowania przed ew. przepięciami na indukcyjności kabli (teoretycznie przewody zasilania mostka MOSFET-owego i sterowania powinny spotkać się przy zasilaczu.



Kłaniam się !

Podczas wyłaczania prądów w indukcyjnościach powstają przepięcia, dlatego jak dobrze tu koledzy zauważyli trzeba stosować w mostku zasilającym silnik, zarówno Diody zwrotne na każdym tranzystorze.
Dodatkowo względu na różne czasy właczeń i wyłaczeń tranzystorów trzeba stosować tzw. "czasy martwe" (opóżnienie między wyłaczeniem a właczeniem przeciwnego tranzystora) podczas ich przełączania. gdyż w przeciwnym wypadku będzie dochodzić do krótrkotrwałych zwarć w gałęziach mostka ( czyli prądów udarowych w tranzystorach) .
Następną sprawą jest to że nie można idealnie dobrać tych czasów martwych, dodatkowo dioda zwrotna posiada pewien czas reakcji w związku z czym potrzebne są elementy gasikowe na tranzytorach (np. "snubbery" R-C lub D-R-C lub obwody "CLAMP CIRCUIT").
Bynajmniej układ wymaga dodania tam jeszcze kilku elementów zabezpieczających tranzystory oraz odpowiedniego sterowania.

Osobną sprawą rozważaną w niezawodności takich urządzeń jest to że procesor stosowany do sterowania mostka może się zawieśić i np. przez pomyłke załączyć dwa tranzystory w gałęzi robiąc zwarcie i znów wszystko leci, uwaga na transoptory one też przez pojemność mogą powodować się wieszanie procesora, pozatym wprowadzają pewne opóźnienia.
Bynajmniej sprawa nie jest prosta i gwarantuje wiele min dla osoby niedoświadczonej szczególnie jak ktoś będzie próbował się podjęcia uruchomienia takiego mostka dla wyższych napięć i prądów.
Zresztą może to okazać się też i kosztowną stsunkowo zabawą.
Warto w tym momęcie spróbować uruchamiać układ z niższymi napięciami i obserwację wszystkiego na oscylooskopie.

witam.
wszędzie szukałem schematu sterowania silnikami 12DC. podepnę się więc pod ten temat. mam tylko jedno pytanie: jaki sygnał należy podać na U1, U2, U3, U4 aby silniki kręciły się do przodu, a jaki żeby do tyłu??

zrób tak u2 do masy a u1 stan wysoki . czy wszystko jest ok ? tzn czy silnik kręci się i tr się nie palą ?
teraz dopiero zacznij kluczować u1 .
jeśli mosfety się za bardzo nagrzewają lub co gorsza palą to wina leży w zbyt wolnym przełączaniu (nie chodzi tu o częstotliwość tylko o przeładowanie pojemności - w skrócie napiszę pojemności GS + efekt Millera )
proponuję wtedy dorzucić bufory wtórniki emiterowe - tranzystory NPN i PNP na każdy z mosów : łączysz bazy i łączysz emitery, emitery do bramki mosfeta , kolektor npn do plusa , kolektor PNP do masy . powodzenia
NPN - np BD139 PNP -np BD140
PS . pamiętaj ,że silniczek jest szeregowy - nie puszczaj go na luzie chyba ,że na chwilkę

jarek_krakow nie o to pytałem ale dzięki. trochę to skomplikowane dlatego może zdecyduę się na mechaniczne przełączanie obrotów.

nie zauważyłem ,że to odgrzewany post .
co gorsza to takim mostkiem nie da się sterować silnikiem szeregowym , zawsze będzie się kręcił w tą samą stronę . trzebaby niestety mechaniczny przełącznik ,albo silnik obcowzbudny
myślę ,że zmiana kieruku obrotów drogą elektroniczną w przypadku s. szeregowego to skomplikowana sprawa

Pawle Es , ogólnie wszystko Ok, tylko 1 drobny acz istotny błąd w schemacie. Diody D1 i D2 powinny być podłączone w odwrotnej polaryzacji. Dla większej czytelności schematu dobrze byłoby połączyć anodę D1 z katodą U1 oraz anodę D2 z katodą U2. Pozdrawiam.

Z pewnością odpowiedź po 12 latach będzie niezwykle pomocna