Mostek H, dobór odpowiednich tranzystorów do sterowania silnikiem dc

Witam,

Chciałbym zrobić układ sterowania silnikiem dc z wykorzystaniem mostka H, jednak nie wiem jakie tranzystory zastosować dla tego układu. Parametry silnika to 9V i 1,5A. Dodam, że chciałbym aby silnik sterowany był z mikrokontrolera stm32f4 falą pwm. W zdjęciu poniżej użyte są tranzystory BC 817 i BC807. Jednak nie wiem czy są one w stanie być przełączone bezpośrednio z nogi mikrokontrolera który podaje około 3V.

BC817 oraz BC807 według karty katalogowej mogą działać maksymalnie przy 500 mA prądu - więc odpadają już w przedbiegach.
Potrzeba coś większego

No tak, masz rację. A zakładając, że silnik pobiera prąd poniżej 0.5A, to czy wtedy układ będzie działał dobrze? Tranzystory będą się przełączać jeśli będą sterowane z mikrokontrolera czy trzeba podbić napięcie?

Tranzystory bipolarne (NPN i PNP) czyli takie, jakich tu używasz są wyzwalane przepływem prądu o odpowiednim natężeniu, napięcie 3V jest wystarczające.

Na bazę tranzystora potrzebujesz podać natężenie prądu (zależne od napięcia i rezystora na bazie) , które po przemnożeniu przez współczynnik wzmocnienia tranzystora da minimum takie natężenie, jakiego potrzebujesz do zasilania silnika.

Nie wiem czy dobrze pamiętam, ale chyba na nodze mikrokontrolera jest 20mA, a do silnika potrzebuje 1.5A, więc chyba trochę mało?

Na rysunku masz rezystor 1kΩ przy 3V popłynie (3V-0,7V)/1000Ω=2,3mA. BC807 ma wzmocnienie min. wg datasheet 100 czyli prąd kolektora wyniesie tylko 230mA. Może oczywiście być większy bo wzmocnienie może osiągnąć wartość 600 ale na to nie ma co liczyć. Układ darlingtona się kłania.

Prawdopodobnie tak, ewentualnie wymiana rezystora na mniejszy.
A na pewno mocniejszy tranzystor

Są też tranzystory w układzie darlingtona z wzmocnieniem rzędu 1000 ewentualnie MOSFET. To żaden problem bo nie ma co katować procka.

Jeśli zasilanie będzie wyższe niz zasilanie mikrokontrolera górnych tranzystorów nie możesz sterować bezpośrednio z mikrokontrolera trzeba pośrednio przez jeszcze jeden tranzystor NPN, skoro trzeba taki dodać to mozna zrobić tak żeby wysterował odrazu dwa tranzystory na przekątnej mostka, zapewniając dodatkowe wzmocnienie prądowe sygnału z mikrokontrolera i zmniejszahjąc liczbę sygnałów sterujących.

Przykładowy schemat - był projektowany na mniejszy prąd więc tranzystory mostka Q1,Q3,Q4,Q5 i rezystory R1,R2 trzeba zmienić.


Ponadto przydało by sie dodać diody zabezpieczające.

jarek_lnx, a w takim układzie da się sterować falą PWM?

Paulo93 wrote:

jarek_lnx, a w takim układzie da się sterować falą PWM?

Tak, choc ze względu na powolne wyłączanie tranzystorów nie należy przesadzać z czestotliwościa.

jarek_lnx Zrobiłem coś na szybko. Mam nadzieje, że dobrze dobrałem rezystory. Z moich obliczeń wynika, że na wyjściu będę miał około 1.9A (jeśli nie są błędne).

Tu oszacowanie max prądu jest trudne i będzie zależeć od podłączonego obciążenia. Tranzystory bez problemu się nasycą (otworzą).

W takim razie biorę się do pracy, dokończę schemat i wykonam jakiś prototyp. Co z tego wyszło to dam znać później. Dzięki!

Nie zapomnij o diodach zabezpieczajacych tranzystory.

@jarek_lnx, tranzystory nie mają czasem wbudowanych diod? Widziałem gdzieś schemat tranzystorów, w których diody były już wbudowane. Jeśli się mylę to popraw mnie.

Mosfety mają diodę pasożytniczą (nieusuwalną), w bipolarnych taka dioda (celowo dodana) czasem jest ale 99% tranzystorów jej nie ma.

Witam, złożyłem mostek wg ostatniego schematu, który dodałem jednak silnik na wyjściu ani drgnie. Zmieniałem trochę doświadczalnie rezystory jednak na wyjściu pojawia się cały czas ten sam sygnał o wartości około 2.5V oczywiście PWM, gdzie powinien być 12V. Macie pomysł dlaczego?

Wstaw zamiast silnika rezystor 1kΩ i podaj stałe napięcie na jedno z wejść i pomierz napięcia na wyjściach względem masy, mozesz też sprawdzić czy w tranzystorach które powinny być włączone jest napięcie Ube~0,6V

Okey, sprawdzę jutro i napiszę co i jak.

EDIT:
Sprawdziłem napięcia i oto rezultaty: (pierwszy sprawdzałem kiedy w układzie nie było procesora, drugi z procesorem i stałym wejściem na jedno wejście.)

9.5V na bazie oznacza że albo emiter nie łączy z masą albo tranzystor dawno nie ma złącza emiterowego.

Co proponujesz w takim wypadku? Dziś jeszcze pobawiłem się trochę z mosfetami.

Na wyjściu podawane jest 9V bez PWM i silnik ani drgnie. Na schemacie są tranzystory, które w rzeczywistości mają: R1, R2 - 0R i R3, R4 - 3.3k. Zmieniałem wartości rezystorów parę razy, jednak nie przynosiło to żadnego skutku. Sygnał na oscyloskopie jaki był taki jest nadal.

EDIT:
Złożyłem jeszcze raz dziś mostek na tranzystorach bd140 i bd139. O ile wcześniej w takich samych warunkach tranzystory nie chodziły, tak teraz strasznie się grzeją, a silnik ani drgnie.

Mostek dalej nie chodzi tak jak powinien, nie wiem co mogę jeszcze sprawdzić, napięcie na wyjściu zgadza się, ale silnik jak stał tak stoi. Zacząłem się zastanawiać czy silnik czasem nie jest zepsuty, ale po podłączeniu pod starą płytkę, działa normalnie.

EDIT:
Po wielu godzinach spędzonych na składaniu i rozkładaniu mostka z płytki stykowej wraz z parokrotnym przebudowaniem schematu - nie wygląda on na taki prosty jak w teorii - uzyskałem pwm na wyjściu.

Pytanie jednak moje jest takie, na jednym wyjściu na silnik jest sygnał PWM, natomiast co ma być na drugim? Logiczna jedynka, czyli 12V, czy też 0?

Koledzy wszystko wytłumaczyli niemniej dodam dla jasności;
Sygnały wejściowe PWM 1 i 2 powinny być w przeciwfazie!(komplementarne)
A na wyjściu silnika powinieneś mieć te same kształty (wypełnienie) napięć ale wyższe
i o większej obciążalności prądowej.
Tranzystory powinny mieć 5-10x większy prąd znamionowy
i powinny być sterowane z naddatkiem prądowym.
Startujący i obciążony silnik wymaga sporego prądu.

@twazny kolego, na podstawie ich wyjaśnień zrobiłem mostek, który wczoraj udało mi się uruchomić, chodziło mi właśnie tylko o to czy na drugim wyjściu ma być 12V czy też 0V, ale i z tym się uporałem, także wszystko śmiga jak należy.