Sterownik silnika BLDC - grzejące się MOSFETY

Tak jak w temacie. Zrobiłem sterownik na podstawie danych znalezionych w Internecie:
http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/brushless-motor-controller

Na tej podstawie zrobiłem następujący schemat na ATmedze32:


Jednak mam problem ze sterowaniem...

Jeżeli prąd jest w granicach 2A to MOSFETY się nie grzeją, jeżeli wzrośnie to robią się bardzo gorące... spłynęły mi raz. Proszę o pomoc.
Poniżej zamieszczam kod źródłowy.



Proszę o pomoc.

Tu podaję datascheet MOSFETÓW:
Link
Link

Mosfety IRF5305 taktowane są poprzez PWM o zmiennym wypełnieniu i częstotliwości około 16kHz, natomiast IRF1205 pracują na załącz i wyłącz.
Przełączanie poszczególnych zaworów odbywa się poprzez pomiar BACK-emf.
Proszę o pomoc i jeżeli będą jeszcze jakieś pytania to piszcie.

Te dolne też spłynęły?
16 khz daje 62.5us- a sterowanie takie sobie.
Rozładowanie bramki górnego mosfeta (włączanie) będzie aż za dobre- opornik w szereg by się przydał.
Ale ładowanie (wyłączanie) będzie dość wolne.
No i chcesz do dolnych mosfetów pociągnąć 150mA z procesora- i tak Ci się nie uda.
Oporność kanału mosfetów w procesorze wynosi ok. 40ohm.
Tak że pociągniesz 68mA- a procesor tego nie lubi- za dużo.
Kondensatory przy zasilaniu mosfetów 100nF- to tylko jako dodatek.
Tam powinny być z 1000uF.
O prowadzeniu zasilania- wiesz jak to zrobić mam nadzieję.
Wytłumaczenie fizyczne jest myślę takie- napięcie na przewodach zasilających siada- może nie stale- tylko w czasie trwania impulsu.
Napięcie Ugs górnych tranzystorów już nie jest 12V ale dużo mniej.
Tranzystor zbliża się do zakresu pracy aktywnej albo nawet w ten zakres wchodzi.
Zaczyna gwałtownie wzrastać oporność kanału no i temperatura.

Spłynęły z czerwonej warstwy(1205)... Czyli radzisz wymienić kondensatory na większe i wstawić, zwiększyć częstotliwość wysterowania PWM, w szereg wstawię 22 omy?



Płytka wygląda następująco:




Strona czerwona to 1205, a zauważyłem że grzeją się najpierw 5305.

Jaki byś zaproponował schemat wysterowania tych mosfetów aby było dobrze??

Na pierwszy rzut oka nie widzę, ale czy aby na pewno masz rozwiązaną sprawę dead timów? Zwykłe ATMega mają kanały PWM z obsługą deadtime?

Wrzuciłem kod i opóźnienia realizuję w ten sposób:


Dodano po 1 [godziny] 47 [minuty]:

Na chwilę obecną bedę miał taki układ obsługi mosfetów:



Czy tak może pozostać??

Zupełnie o coś innego chodzi. Zerknij na to:
http://www.atmel.com/Images/doc8192.pdf

Jak słusznie Janbernat zauważył czasy wł i wył tych tranzystorów są (i będą) różne. Oznacza to tyle, że przez chwilę oba tranzystory są włączone co powoduje, że płynie duży prąd i się grzeją. Im większym prądem je wysterujesz + brak deadtimów tym szybciej się uszkodzą. To moja hipoteza ;]

No i te deadtime'y konfigurujesz na taki czas (można to dobrać nawet eksperymentalnie) aż tranzystor zdąży się wyłączyć przed włączeniem drugiego z pary komplementarnej.

No dobrze, ale w nocie ATmega32 nie znalazłem nic na ten temat. A czy analizowaliście kod, który wrzuciłem?? Bo tam mam wstawione opóźnienia więc powinno być ok..

Tyle o ile. W każdym razie to co masz w pętli głównej to nie rozumiem co ma robić. Komutację masz napisaną w przerwaniu od komparatora a potem tak jakby drugi raz w pętli głównej. I to opóźnienie też nie za bardzo wiem czemu by miało służyć tym bardziej że tam już przecież silnik pracuje w zamkniętej pętli.

W pętli głównej realizuję zmianę kolejnych faz i zmiennej phase. W przerwaniu realizuję pomiar wstecznej siły motorycznej, która pozwala na przełączanie faz a porównanie od komparatora zależne jest od zmiennej phase. Tak więc pętla główna zmienia mi kolejne stany, przechodzi po przerwania i w momencie wykrycia przez komparator danego zbocza wraca mi do pętli głównej.

Kodu nie sprawdzałem ale skoro działa przy 2A a przy 3A już nie to zakładam że kod jest dobry.
Przecież tylko PWM ma większe wypełnienie ale częstotliwość- czyli ilość przełączeń- jest taka sama.
Zmienia się tylko średni pobór prądu- teoretycznie prąd maksymalny jest taki sam.
Ale- jest takie coś jak indukcyjność uzwojeń.
Może przy małym wypełnieniu prąd nie osiąga pełnej wartości ze względu na stałą RL.

Dalej mam problem z układem, czy ktoś może mi doradzić jak dobrać rezystory pomiędzy GS?? bo mam tu wartości 270 i 1,8k. Po zmianie rezystorów z 1,8 na 18k dla mosfetów IRFR1205 silnik zaczął mi procować płynnie ale dalej się grzeją mosfety... Dodatkowo dla IRFR1205 wyrzuciłem rezystory R=33 na wejściu (G).

pawgo2606 wrote:

Dalej mam problem z układem, czy ktoś może mi doradzić jak dobrać rezystory pomiędzy GS?? bo mam tu wartości 270 i 1,8k. Po zmianie rezystorów z 1,8 na 18k dla mosfetów IRFR1205 silnik zaczął mi procować płynnie ale dalej się grzeją mosfety... Dodatkowo dla IRFR1205 wyrzuciłem rezystory R=33 na wejściu (G).

Zerknij na inne zamieszczone rozwiązania i podglądnij co sie tam robi.
Zamieszczałem takie artykuły na forum.

Witaj,
Nic dziwnego, że mosfety z kanałem P grzeją się mocniej/wcześniej: mają 3x większe RdsOn od tych z kanałem N.
Swoją droga trzeba było zbudować mostki H tylko na mosfetach N.

Co do rezystorów 33R to można je zostawić.

Bez oscyloskopu to raczej się nie obędzie przy tuningu tego mostka
Zakładam, że przez pewien czas przewodzą oba mosfety na raz stąd grzanie. Po-manipuluj wartością dead-time.

Zmieniłbym jeszcze zasilanie pinu AVCC na filtrowane przez jakiś dławik i pojemność. Inne piny Vcc tez nie bez powodu nie są zwarte wewnętrznie... oczywiście te poprawki niewiele wnoszą, tylko poprawność inżynierską obwodów


Do kolegi poniżej: DSPice nic nie wniosą nowego są też AVR z dedykowanymi peryferiami do obsługi BLDC.

Pozdrawiam

Do takich zabaw fenomenalne są PIC30F albo dsPIC-e tam już jest wszystko zintegrowane w kości i dużo przykładów i nie trzeba się martwić o czasy martwe

albertb wrote:

Zamiast przerzucać się że dsPic mają wszystko, lub że AVR-y też są z dedykowanymi peryferiami do BLDC proponuję podać o jakie MCU wam chodzi i co dzięki nim zyskujemy w temacie. Wtedy zamiast flame'a będzie można coś ciekawego się dowiedzieć. Chyba, że tylko o flame'a chodziło?

Albert

A informacja, że gdy PWM nie ma zaimplementowanych deadtimeów to tranzystory będą przez chwilę jednocześnie otwarte nie jest istotna? Procesor nie ma tu znaczenia. W nocie którą wcześniej podałem jest to narysowane i opisane.

Witam
to dziwne że przy 3 amperach tak się grzeją tranzystory. Są te same co w regulatorze BL-Ctrl V1.2, regulator podobny to będziesz mógł sobie porównać schemat.
https://www.mikrocontroller.com/index.php?main_page=product_info&cPath=76&products_id=209&zenid=abdd09851f299c3dda647332a535b7e6
a tu sprzedawca podaje prąd 12A w impulsie 25A

Jeżeli masz sprawdzony wsad programu z strony z której wziąłeś schemat to nie mam pojęcia co może być, ale jeżeli sam robiłeś program do sterowania to trzeba było by sprawdzić 2 powody z których mogą się grzać tranzystory.
1. czy czasem nie załączają się przez jakiś moment razem górny i dolny tranzystor - powodując przepływ prądu zwarciowego
2. co wydaje mi się bardziej prawdopodobne może coś być nie tak z sprzężeniem zwrotnym i komutacją. Czytałem gdzieś ostatnio że silniki BLDC nie mogą być sterowane jak zwykłe silniki krokowe, a ich komutacja musi powstać na podstawie sygnału zwrotnego w odpowiednim momencie położenia, inaczej się grzeją.
Akurat jestem na etapie początkowym zbierania części do quadrocoptera. I właśni z tego powodu nie chcąc sie wgryzać w wektorowe sterowanie silników czy jakie to tam jest zamówiłem sobie płytki od regulatora BL-Ctrl V1.2 i wykorzystam ich gotowy program.

Janbernat może mieć rację z większym kondensatorem przy zasilaniu tranzystorów. W BL-Ctrl V1.2 jest dodawany R9.

Nie wiem czy Ci się przyda ale umieszczam strony które sobie zapamiętałem gdy szukałem coś o sterownikach BLDC.

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1488939.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2268725.html#10771233
http://www.jetcontrol.de/Bastelstube/1n1p.html

Pozdrawiam

No właśnie na podstawie tego robiłem sterownik a program był przerabiany i sprawdziłem przejścia kolejnych faz więc nie mam pojęcia co jest nie tak... A i dodam jeszcze, że strasznie mi sieje na płytce i mosfety nie są wysterowane czystym prostokątem więc może i to ma wpływ... Sprawdzałem na płytce stykowej sterowanie tymi mosfetami i wszystko jest ok...

A czy ktoś przeanalizował mój program??

Chodzi mi o to czy tą komendą: ACSR&=~0x08; wył przerwania a ACSR|=0x08; włączam przerwania od komparatora.

A takimi ustawieniami:

prawidłowo ustawiam PWM, komparator i przetwornik ADC mikrokontrolera ATmega32??

Szczerze mówiąc to ja zerknąłem na kod do tego miejsca i przestałem ;]. To intrygujące zero chyba najlepiej żeby sam autor wyjaśnił czemu służy. Po nazwie obstawiam że chodzi o przejścia przez zero no ale sposób zapisu i niezrobienie tego na maszynie stanów woła o pomstę do nieba.

I drugie co mi nie pasuje. Mi się wydaje czy w 2 miejscach robisz komutację?

Naprawdę najlepiej będzie jak poprzeglądasz noty różnych producentów i poanalizujesz ich kody bo jeśli ten kod będzie miał działać to tylko na słowo honoru. Bardzo fajnie opisywał sterowanie bezczujnikowe microchip ale znajdziesz też u TI, Atmela.

No i po raz kolejny, rozumiesz problem deadtime'ów? Obawiam się, że nie zrobisz tego w przyzwoicie działający sposób na tym procku.

Ps.
No masz rację Albert. Tutaj właściwie każdy procesor który ma PWM z obsługą deadtime i ADC lub komparatorem da radę ;].

Chodzi tu o to, że zmienna ta uzależnia przechodzenie do kolejnych stanów i raz jest używana w przerwaniu od timera0, który sprawdza czy silnik się kręci, od przerwania komparatora i wreszcie w pętli głównej, gdy silnik się kręci i na wejściu komparatora mamy informację o zboczu opadającym bądź narastającym siły BackEMF.
Ogólnie schemat pracy przedstawia się następująco:
Sprawdzenie wartości wypełnienia PWM (zmienna Buf).
To można pominąć:

Dalej jest warunek jeżeli zero rózne od 0 i speed większe od wartości minimalnej to wchodzimy do obsługi faz silnika.
Generacja przerwania od timera0 i od komparatora.
Komparator sprawdza wsteczną siłę SEM i w momencie wykrycia danego zbocza przełącza na koleją fazę. Timer odpowiada za wykrywanie czy silnik pracuje. Trochę tu pogmatwane jest z tymi zmiennymi.
To ogólny zarys działania programu.
Pomiar Back-EMF realizowany jest poprzez komparator i 3 wejścia przetwornika ADC.

A ja radzę ten drugi schemat sterowania zanalizować krok po kroku.
Krok po kroku- co będzie w momencie wysterowania tranzystora T1- którędy
ma wypłynąć ładunek dodatni z bramki mosfeta.
I odwrotnie- T1 odcięty.
Bo to chyba będzie działać źle.

Zostaję przy pierwotnym układzie sterowania.

Znalazłem taki kod ze strony:
http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/brushless-motor-controller


Tylko muszę to przerzucić na ATmege32.

Nie jestem pewien tylko rejestrów dotyczących komparatora i przetwornika ADC bo pwm wziąłbym ze swojego programu.
Czy ktoś mógłby mi pomóc??
Obecnie stanąłem na takiej wersji:
[/code]

Witam Wszystkich,

Chciałbym się doczepić do tematu, ponieważ też chodzi o sterownik BLDC, który odrazu wyjaśnię nie koniecznie musi być zrobiony w rzeczywistości, ale żeby był sensowny projekt tego sterownika na Atmega88. Zrobiłem pierwszą przymiarkę i chciałem was zapytać czy taki układ, którego zdjęcia umiesciłem poniżej ma prawo działać? Przy projektowaniu przyjąłem założenia: parametry silnika są na obrazku poniżej, silnik ma być sterowany bipolarnie, częstotliwość PWM 5kHz, zadawanie wartości prądu do regulatora PI przez układ TL431A, nie jestem pewien ale prądy fazowe i tym samym prąd przekształtnika mogę chyba wyliczyć z pomiarów z tego obwodu do tworzenia sztucznego zera, to te porty zamazane nad stabilizatorem 78L05. Swoją drogę jak zrobić żeby można to wszystko z jednego zasilacza zasilać: silnik, mikrokontroler i układy pośredniczące jak np. sterowniki mosfetów. Starałem się to tak podpiąć żeby była możliwość ustalania czasu przewodzenia tranzystorów, na podstawie sygnałów z czujników halla 4,5,6 obok wyprowadzeń na silnik, jak i również z pomiaru trzeciej harmonicznej z punktu sztucznego zera. W rzeczywistości buduje mały sterownik na tranzystorach bipolarnych na silniczek od dysku twardego w celach dydaktycznych. Proszę o jakąś recenzje układu i uwagi co gdzie trzeba poprawić.