Grzejący sie MOSFET BUZ11 sterujący silnikiem krokowym z ATmegi8

Ostatnie symulacje już mi się nie chce.

Wykres dla 1N4007 - cewka całkowicie rozładowuje się przez diodę.


Ten sam przypadek tylko cewka nie zdąży się rozładować.


Wykresy są podpisane.

Symulacja układów to obecnie podstawa i wręcz konieczność. Powiem więcej, Amerykanie wygrali wyścig zbrojeń i "gwiezdne wojny" dzięki symulacji i komputerowemu projektowaniu układów scalonych. Struktury przez to były tak nieoptymalne że Ruscy już nie mogli ich kopiować nie mówiąc już o zrozumieniu ich działania.

Teraz symulacja to czysta przyjemność. Pamiętam takie czasy, że układ przeliczał się kilka/kilkanaście minut - teraz to sekundy. Naprawdę warto symulować, zachęcam wszystkich. Oczywiście, że trzeba uważać bo można się bardzo przejechać. Symulator też nie wszytko pokazuje i zależy jak się go ustawi - to tylko program i nie jest mądrzejszy od swojego twórcy.

Siedząc przy klawiaturze można projektować układy i nawet jak popełnimy błąd to nic się nie spali. Możemy zajrzeć w każde miejsce układu i zobaczyć co się tam dzieje, zastosować praktycznie każdy element elektroniczny i go szybko wymieniać (nigdy żadnego nie zabraknie). Poza tym jest cała masa różnych analiz zaczynając od FFT do nawet symulacji wzrostu temperatury układu i analizy układu przy rozrzutach elementów.
Lutowanie to bym zostawił innym, no chyba że to hobby i satysfakcja wymagana.


Spice to klasyka, powstał on w Electronics Research Laboratory of the University of California w Berkeley i był zaprezentowany po raz pierwszy w 1975 roku. Po więcej szczegółów odsyłam do angielskiej Wiki.

To tyle, więcej symulacji nie robię.

Co wynika?

"Tomasz Gumny" chciał - to zrobiłem

Generalnie wniosek z tych symulacji jest taki:
1) Jeśli silnikiem będziemy sterować na tyle wolno, że cała energia pola magnetycznego cewki przejdzie przez diodę, to nie ma znaczenia jakiej diody użyjemy. Tu nawet 1N400x będzie dobra. Układ sam się wygasi a dioda nie będzie przełączana.

2) Jeśli silnik przyspieszymy i będziemy przemagnesowywać obwód w kolejnych krokach silnika to trzeba zastosować szybszą diodę aby nie było tej szpilki prądowej. Jeszcze pytanie czy taki przypadek się zdarzy i jak szybko ten silnik musiałby się kręcić - ale tego nie wiem, nie analizowałem.

Czy ta szpilka prądowa nam będzie przeszkadzać i czy będzie spowalniać (zakłócać) silnik - też tego nie wiem. To wymagało by jeszcze przeanalizowania. Możliwe, że jeszcze to nie wszystko, bo mój obwód to jedynie cewka z diodą i tranzystor. Nie analizowałem sterowania silnikiem dla kolejnych faz. To jest pewnie silnik reluktancyjny i jako całość stanowi obwód magnetyczny gdzie wszystkie cewki są se sobą połączone magnetycznie i będą indukować energię między sobą.

Co do projektowania to uwierz na słowo już nic ręcznie się nie robi - mówię tu oczywiście o przemyśle i tym dużym (i nie koniecznie krajowym, niestety). Nad danymi projektami pracują całe zespoły ludzi i każdy pracuje nad swoim wycinkiem. W zarysie każdy wie jak całość pracuje ale dokładną wiedzie mają tylko poszczególni ludzie i tylko w swoiej części. I nie ma takiego co by w szczegółach wiedział jak całość działa, nie dla tego, że mu się nie chce, albo taki system, ale po prostu całości by nie ogarnął - za mało neuronów.

Cóż takie czasy. Pozdrawiam i kończę ten wątek no chyba że jakiś ciekawy temat )))

bootrecord wrote:

1) Jeśli silnikiem będziemy sterować na tyle wolno, że cała energia pola magnetycznego cewki przejdzie przez diodę [...] Układ sam się wygasi a dioda nie będzie przełączana.

Albo to skrót myślowy, albo sobie zaprzeczasz. Przy każdym kroku, niezależnie od odstępu między impulsami, w czasie gdy klucz jest załączony a indukcyjność "ładowana", dioda jest spolaryzowana zaporowo. Po wyłączeniu klucza niemal cała energia zgromadzona w cewce przechodzi przez diodę spolaryzowaną w kierunku przewodzenia.

bootrecord wrote:

2) Jeśli silnik przyspieszymy i będziemy przemagnesowywać obwód w kolejnych krokach silnika to trzeba zastosować szybszą diodę aby nie było tej szpilki prądowej.

Tu dochodzimy do sedna:
1. jak widać prąd w diodzie nie ma postaci "szpilki", ale opada stosunkowo powoli. Oznacza to, że już przy kilkuset krokach na sekundę, prąd przez diodę płynie niemal cały czas (w praktyce przerwy na doładowanie są wielokrotnie krótsze od pauz). Dlatego prąd przewodzenia diody powinien być przynajmniej taki, jak max prąd w cewce.
2. w pierwszej mikrosekundzie po szybkim wyłączeniu klucza, diody (wolnej) praktycznie nie ma, co oznacza trudny do oszacowania skok napięcia na kluczu.
3. została jeszcze ostatnia faza, gdy napięcie na cewce spada poniżej napięcia przewodzenia i dioda się wyłącza. Zaryzykuję twierdzenie, że w tym momencie mały trr diody szkodzi, gdyż powoduje gwałtowne zafalowanie napięcia na drenie, które, jak widać na symulacji, przenosi się na bramkę. Jednak, w przeciwieństwie do dwóch pierwszych punktów, nie ma to istotnego wpływu na moc traconą w diodzie.

trymer01 wrote:

Tomasz Gumny wrote:

[...]gdy napięcie na cewce spada poniżej napięcia przewodzenia i dioda się wyłącza. Zaryzykuję twierdzenie, że w tym momencie mały trr diody szkodzi, gdyż powoduje gwałtowne zafalowanie napięcia na drenie, które, jak widać na symulacji, przenosi się na bramkę. [...]

Rzeczywiście, ryzykowne stwierdzenie.

Nie chciałbym widzieć takich oscylacji na wyjściu mikrokontrolera, którym bezpośrednio steruję bramkę MOSFETa "logic-level".