Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterownik silnika bezszczotkowego BLDC (z CD/DVD romu)

03 Maj 2012 14:33 9718 19
  • Poziom 13  
    Witam!

    Udało mi się rozkręcić 3-fazowy bezszczotkowy silnik z CD romu posiadający czujniki Halla. Jako mostka użyłem wtedy to co miałem pod ręką - L293D (2 sztuki). Silnik działa (http://www.youtube.com/watch?v=t4PXh1GiWc0) ale jest bardzo słaby (ogólnie te scalaki nie nadają się do takiego sterowania).

    Stąd niedawno zakupiłem MOSFETy IRF530 (dedykowane m.in. do sterowników silników), są to mosfety z kanałem typu N. Na ten moment podłączyłem wszystko podobnie jak na schemacie: http://www.dian-deng.com/3phase_dc_motor_6step_1.jpg
    Przy czym bramki mosfetów podłączyłem bezpośrednio do wyjść mikrokontrolera (atmega8). Oczywiście jest to beznadziejne rozwiązanie (Vgs dla mosfetów podłączonych między Vcc i cewkę jest mniejsze od Vgs mosfetów 'dolnych', co w rezultacie sprawia że te tranzystory się grzeją a silnik ledwo się kręci).

    I w tym miejscu zwracam się do Was o pomoc, proszę o polecenie mi schematu do wysterowania bramek mosfetów ('górnych' i 'dolnych'). Zależy mi na jak najmniejszej liczbie elementów.

    Na ten moment znalazłem taki schemat:
    Sterownik silnika bezszczotkowego BLDC (z CD/DVD romu)
    (z noty aplikacyjnej http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10661.pdf)
    Mam jednak nadzieje że istnieje rozwiązanie z mniejszą ilością elementów, chyba że powyższe jest b.dobre.

    pozdrawiam!
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Jak zastosujesz scalony "low and high side driver" to będziesz miał prawie tą samą zasadę działania, nieco szybsze sterowanie tranzystorami i o kilka elementów mniej. Jako przykład obejrzyj IR2110.

    Cytat:
    Stąd niedawno zakupiłem MOSFETy IRF530 (dedykowane m.in. do sterowników silników),
    "dedykowane" - bełkot marketingowy, każdy MOSFET nadaje się do sterowania silników, o ile wytrzyma odpowiednie Uds oraz Id i nie ma za dużego Rdson. Jak byś wybrał tranzystory na niższe napięcie, miałbyś mniejsze Rdson.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Czy jego użycie ogranicza prąd płynący przez cewki silnika? (czy jednym ograniczeniem jest wytrzymałość MOSFETów)

    Nie ogranicza prądu, tylko zakres napięć 30V powinno wystarczyć. Ale 5V na bramkę MOSFET'a IRF530 to trochę za mało żeby go całkowicie otworzyć (zajrzyj do datasheet).
  • Poziom 13  
    dla Vgs = 5V puści 5A, a dla 7V więcej niż 10A.

    bo rozumiem że mówimy o
    Cytat:

    VLOWDR.........................................-0.3V to VCC + 0.3V

    tego scalaczka.

    Vcc może być do 7V, co daje ok. 7V na bramkę dolnego mosfeta.
    Ogólnie silnik jaki posiadam jest taki jak go wymontowałem, tj nieprzewinięty, na pewno nie będę puszczał więcej niż 6A przez niego.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    dla Vgs = 5V puści 5A, a dla 7V więcej niż 10A.

    Sterując bramkę z 5V uzyskasz 2x gorsze Rdson. A więc 2x większe straty w tranzystorach, choć przy takim silniku nie musi to być dużo.
    Do takiego napięcia powinno się stosować tranzystory ze specyfikacją "logic level".
    Co do pracy przy 7V
    Cytat:
    Exposure to maximum rating con-
    ditions for extended periods may affect device
    reliability.

    Cytat:
    bo rozumiem że mówimy o
    Cytat:
    VLOWDR.........................................-0.3V to VCC + 0.3V

    tego scalaczka.

    To nie ten parametr, ale liczbowo prawie się zgadza - układ nie może dać więcej na wyjściu, niż dostaje zasilania.
  • Poziom 13  
    Fakt, patrzyłem przecież w 'maximum ratings'.

    W takim razie co mi radzisz? Bo wychodzi narazie na to że albo muszę znaleźć tranzystory z małym Rdson przy Vgs == 5V albo inny high/low side driver.

    To pierwsze wydaje się łatwiejsze w realizacji, szczególnie że planowałem zasilać silnik max 12V. A ile wg Ciebie te moje irfy powinny dostać Vgs-a żeby działało ładnie? Bo np jeśli byłoby to 10V to rozumiem że przy Vcc == 12V i tak nie wysteruję górnego tranzystora.

    Jeśli chodzi o tranzystory to znalazłem na vishay np taki:
    http://www.vishay.com/docs/63539/siz910dt.pd
    ale różnią się Rdsem prawie dwukrotnie przy Vgs == 4.5V. Czy do mojego zastosowania mogę wykorzystać jakieś tranzystory w parze tak jak te powyższe (mniej miejsca) czy robi się to na osobnych 6 mosfetkach? (nie widziałem jeszcze drivera z mofetami w parze)

    pozdrawiam
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    W takim razie co mi radzisz? Bo wychodzi narazie na to że albo muszę znaleźć tranzystory z małym Rdson przy Vgs == 5V albo inny high/low side driver.

    Nie mówię że to nie zadziała, ale katalogowo IRF530 może mieć Vgs(th) nawet 4V i wtedy przy Vgs 5V Ids może być jeszcze mniejszy, lepiej mieć tu jakiś zapas.

    Cytat:
    A ile wg Ciebie te moje irfy powinny dostać Vgs-a żeby działało ładnie?
    Myślę że te 7V wystarczy, w swoich konstrukcjach wolę, żeby układy nie pracowały na "absolute maximum rating" albo na ledwo otwartych tranzystorach, ale to twój wybór, byle był podjęty świadomie.

    Cytat:
    Bo np jeśli byłoby to 10V to rozumiem że przy Vcc == 12V i tak nie wysteruję górnego tranzystora.
    Przecież tam jest bootstrap, górny tranzystor dostaje na bramkę wyższe napięcie względem masy niż napięcie zasilania silnika.

    Jeśli miał bym w układzie 12V zasilił bym drivery FET'ów z niego, nie było by potrzeba stabilizatora na 7V.
  • Poziom 13  
    Uparłem się już trochę na tego drivera z microchipa - przynajmniej mogę go samplować i nie płaczę jeśli układ by nie zadziałał ;) A oni nie mają z większym napięciem.

    W takim razie jeśli zmienię tranzystory na np te:
    http://www.vishay.com/docs/64815/sir404dp.pdf
    To już powinno być cacy?
  • Poziom 43  
    Uparłeś się na tego Microchipa - który (o dziwo) nie ma innych układów. Inni producenci mają kompletne sterowniki trzech półmostków w jednym układzie (FAN7388,HIP4086).
  • Pomocny post
    Poziom 36  
    AVE...

    Nie mogłeś wylutować sobie drivera silnika z płytki napędu CD/DVD? Są tam kompletne drivery trójfazowe i kontrolery tych silników. Ponadto silniki z napędów CD SĄ słabe. Taki projekt i tyle. Sensowniej by było gdybyś zabrał się za silnik od twardego dysku, albo kupił sobie silnik modelarski BLDC...

    Jeśli spróbujesz przepuścić przez ten silniczek taki prąd, na jakie są te tranzystory, to prawdopodobnie uzwojenia tego silnika spłoną, pójdzie szpilka zwrotna, upali część tranzystorów, a i driver może ducha wyzionąć od takiej "cofki", jak ja to określam...

    Co do tego scalaczka, który sobie wybrałeś, to on ma dwie strefy zasilania: jedną dla części logiczno-sterującej, i tam masz 7V maksymalnie, i dla sterowania tranzystorami MOSFET, gdzie masz aż do 36V max. Jeśli masz napięcie na tranzystorach powyżej tych 5V, to nie musisz kupować tranzystorów sterowanych poziomem logicznym. Będziesz je miał ładnie wysterowane napięciem dajmy na to 12V. Po to się stosuje drivery tranzystorów by nie bawić się z tranzystorami z bramką TTL, i by przy większych napięciach móc szybciej te tranzystory przełączać. Obejrzyj schematy na stronie 2 noty tego drivera, to zrozumiesz, jak to ma wyglądać...
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    ->Urgon Ten układ nie da Ugs większego niż Vcc, niezależnie od napięcia zasilania półmostka.
    Cytat:
    Ponadto silniki z napędów CD SĄ słabe.

    Fakt, tam są uzwojenia nawinięte drutem może 0,3-0,5mm
    Cytat:
    Jeśli spróbujesz przepuścić przez ten silniczek taki prąd, na jakie są te tranzystory,
    Pomijając spalony silnik, w samych tranzystorach wydzieliło by się po 30W, nie nadają się one na klucze na 14A, raczej nikt nie pracuje przy maksymalnym katalogowym prądzie MOSFTE'ów.
    Cytat:
    ...uzwojenia tego silnika spłoną, pójdzie szpilka zwrotna, upali część tranzystorów, a i driver może ducha wyzionąć od takiej "cofki", jak ja to określam...

    Bardziej prawdopodobne, że po spaleniu uzwojeń popłynie nadmierny prąd, który spali tranzystory, zwarte uzwojenia częściej dają przetężenia, niż przepięcia.
  • Pomocny post
    Poziom 36  
    AVE...
    jarek_lnx napisał:
    ->Urgon Ten układ nie da Ugs większego niż Vcc, niezależnie od napięcia zasilania półmostka.

    Faktycznie, mea culpa. Może zatem IR(S)2110? Logika jest zasilana oddzielnie, a faktyczny driver oddzielnie, i driver może pracować z napięciami do 20V przy logice nawet 3.3V...

    @Tsiu...

    Obacz ten temat, i schematy tam umieszczone, zwłaszcza sterownika HK/Mystery...
  • Poziom 13  
    Dziękuję za odpowiedzi!

    Narazie cały czas czekam na dostawę elementów, dam znać jak to poskładam.
    Wziąłem też "3-Phase Brushless DC Sinusoidal Sensorless Fan Motor Driver" (MTD6501C od microchipa) w celu porównania go do mojego drivera.

    jeszcze co do:
    Cytat:
    Nie mogłeś wylutować sobie drivera silnika z płytki napędu CD/DVD? Są tam kompletne drivery trójfazowe i kontrolery tych silników. Ponadto silniki z napędów CD SĄ słabe. Taki projekt i tyle. Sensowniej by było gdybyś zabrał się za silnik od twardego dysku, albo kupił sobie silnik modelarski BLDC...


    Mam duużo tych silników, pełno z CD trochę z DVD i parę z HDD. Stąd pomysł na ogarnięcie samemu drivera i potem tylko lekkie modyfikacje pod konkretny silnik.
    Zresztą.. chciałem tak na początku zrobić, ale nie mogłem znaleźć datasheetów tych scalaków.

    Ogólnie to narazie chciałbym poekspetymentować czy taki silniczek z CD uciągnąłby kawałek PCB, gdyż widzę dla niego bardzo dobre zastosowanie w wyświetlaczu widmowym, szczególnie dlatego że większość z nich ma hallotrony, co daje mi informację o każdych pokonanych 60°.

    pozdrawiam
  • Poziom 13  
    Dostałem elementy.

    MTD6501C niestety w ogóle nie spełnił moich oczekiwań. W dodatku działa dosyć 'dziwnie' tj rozkręca silniczek i zatrzymuje i tak w kółko (mimo podania na pwm napięcia stałego, czyli powinien kręcić na maxa). Nie wspominając o naprawdę małej prędkości silnika.

    Wziąłem się więc do roboty za swój driver opartym na układach low/high side mosfet driver. Oto schemat:
    SCHEMAT

    Proszę o jego sprawdzenie a także pomoc w wyborze kondensatorów.
    Cboot ma się zawierać w przedziale 1.2uF >= Cboot >= 225nF

    czy w takim razie kondensator http://electropark.pl/kondensatory-ceramiczne...ator-ceramiczny-0805-10szt-5901000139002.html będzie ok?

    Co do kondensatora Cvcc, przeczytałem o nim tylko że
    Cytat:
    Proper decoupling of the MCP14700 is highly
    recommended to help ensure reliable operation. This
    decoupling capacitor should be placed as close to the
    MCP14700 as possible. The large currents required to
    quickly charge the capacitive loads are provided by this
    capacitor. A low ESR ceramic capacitor is
    recommended.

    Jakiej pojemności powinien być w takim razie ten kondensator? standardowe 100nF wystarczy?

    pozdrawiam
  • Poziom 43  
    Kondensator bootstrap'u da się policzyć, liczyłem to kiedyś wg noty aplikacyjnej (dla układu Fairchild'a ale zasada ta sama) jego wartość dobiera się do częstotliwości przełączania i ładunku bramki MOS'a. Kondensator odsprzęgający 100n powinien być dobry, ale przydało by się blisko coś większego, bo z niego jest ładowany kondensator bootstrap'u.
  • Poziom 40  
    Tsiu napisał:
    Cytat:
    MTD6501C niestety w ogóle nie spełnił moich oczekiwań. W dodatku działa dosyć 'dziwnie' tj rozkręca silniczek i zatrzymuje i tak w kółko (mimo podania na pwm napięcia stałego, czyli powinien kręcić na maxa). Nie wspominając o naprawdę małej prędkości silnika.

    Te drivery wymagają ciągłego przełączania w celu naładowania kondensatora bootstrap. Przy napięciu stałym nie działają.
  • Poziom 13  
    Dar.El napisał:
    Te drivery wymagają ciągłego przełączania w celu naładowania kondensatora bootstrap. Przy napięciu stałym nie działają.


    hmm a wiesz może czy pole pod nimi musi być podłączone do masy?
    z noty zrozumiałem że jest to thermal pad więc wymaga jakiegoś skrawka laminatu pod sobą do niczego nie podpiętego.
  • Pomocny post
    Poziom 40  
    Nic na ten temat nie znalazłem. Pewnie ma potencjał podłoża, więc można nie podłączać, albo do najniższego potencjału, czyli GND. Nie podłączony może powodować większą podatność na zakłócenia.
  • Poziom 13  
    Jednak do masy nie musi być podpięte.
    Mi nie działało ponieważ zasilałem zasilaczem o wydajności około 1A. Niby ok ponieważ te scalaczki powinny pobierać prąd max 0.8A ale działało jakieś zabezpieczenie (właściwie to nie wiem czy w zasilaczu czy w układzie). Przy podłączeniu zasilacza komputerowego 5V, działało już w porządku.

    Mimo wszystko nie byłem zadowolony uzyskaną prędkością i zbudowałem własny sterownik oparty na schemacie który podałem wyżej (jest poprawny). Rozkręciłem silnik z CD do bardzo dużej prędkości, korzystając z zamontowanych hallotronów.

    Dziękuję za pomoc w temacie

    Edit:
    aha i wejscie PWM nie musi być w cale podłączone, działa tylko przy Vcc i GND!