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

Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.

30 Wrz 2016 14:47 1626 23
  • Poziom 8  
    Witam Forumowiczów,

    buduję gokarta elektrycznego, który ma być napędzany dwoma, połączonymi równolegle silnikami 24V 250W. Na początek aby nie ryzykować spalenia połowy lub nawet całego mostka, używam jednego mosfeta aby zwiększając wypełnienie sygnału PWM płynnie ruszyć do przodu. Gdy koła są nad ziemią i silniki nie biorą zbyt dużego prądu to bez problemu można regulować ich prędkość. Jednak gdy przyjdzie obciążenie to dioda włączona równolegle do silnika w kierunku zaporowym przegrzewa się i dochodzi do jej przebicia. Gdy do tego dojdzie to z mosfeta zostaje jedynie prażony krzem + pokaz fajerwerków.
    W podobnym temacie: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3036350.html
    kolega morswin89 jest autorem bardzo dobrej konstrukcji lecz tam na pojedynczy mostek przypada 250W a nie 500W jak u mnie.
    Czy lekarstwem na mój problem będzie dodanie mocniejszych, szybkich diod czy może powinienem dodać równolegle do silników tłumik RC jak u kolegi morswin89?
    Z tego co wiem to w profesjonalnych sterownikach silników szczotkowych straty są minimalne np. 2% mocy silnika a samo to, że przegrzewają mi się elementy prawdopodobnie świadczy o sporo wyższych stratach. - I tu nasuwa się pytanie jak obniżyć poziom strat.

    Schemat części wykonawczej:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Wykres napięcia na silnikach podczas pracy:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Wykres tego, co się dzieje pomiędzy drenem a źródłem:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Wykres z bramki mosfeta:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Wykres napięcia zasilania:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Tak się jak na razie prezentuje cała konstrukcja:
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
  • Poziom 43  
    Które elementy się grzeją?
  • Poziom 8  
    Grzeje się dioda zaznaczona strzałką. Wydaje mi się, że jest to spowodowane zwieraniem całego obszaru zaznaczonego na czerwono. Myślę, że gdyby nie ona to mosfet dostałby właśnie taką ujemną szpilę jak dorysowałem. Proszę mnie poprawić jeśli się mylę.
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
  • Poziom 43  
    Wykres jest odwrotnie. Masz odwracanie przebiegu w oscyloskopie i jest włączone?
    Bez tej diody MOSFET dostanie szpilkę ale nie zmniejszy to grzania tylko je zwiększy. Po prostu wtedy grzał by się MOSFET. I to dużo bardziej niż teraz dioda.
    Dioda się grzeje bo może jest źle dobrana.
    Jaka to dioda?
    Silnik ciągnie przy pełnej mocy (w ustalonym stanie*) ponad 10A. Więc na diodzie wydzieli się moc nawet z 10W (jak spadek na diodzie wyniesie 1V, a może tyle wynieść przy dużym prądzie).
    Jak to jest zwykła dioda w okrągłej obudowie a nie w obudowie TO220, to się będzie grzała i paliła (nawet taka w TO220 by się paliła bez radiatora).
    Na Twoim wykresie jeżeli od środkowej części do góry jest 24V (załączony MOSFET więc powinno być prawie tyle co zasilanie), to od środkowej do dolnej (to to co się odłoży na diodzie) wychodziło by że ma z 5V. To coś tu nie tak.
    Dioda za słaba pewnie i występuje na niej aż tak duży spadek. Albo jest włączona nie tam gdzie trzeba i spadek jest na przewodach.

    *A w nieustalonym czyli np. przy ruszaniu nawet z 10 razy więcej. Mam zdaje się takie same silniki jak Ty. Do silników szły prądy po 100 A przy ruszaniu z miejsca.
  • Poziom 34  
    Zastosuj diodę Schottky 30A lub więcej na napięcie minimum 40V, ta 3A to zdecydowanie za mało, bo ta dioda przejmuje cały prąd silnika przy wyłączeniu tranzystora.
    Różne do kupienia np. w TME.
  • Poziom 43  
    Gdzie pisze że dioda jest na 3A? Nie mówię że nie pisze, tylko że nie mogę znaleźć.
  • Poziom 34  
    atom1477 napisał:
    Gdzie pisze że dioda jest na 3A? Nie mówię że nie pisze, tylko że nie mogę znaleźć.

    Ja sądzę, że opis 16ns, 200V,3A to dane diody, bo chyba nic innego.
  • Poziom 8  
    Wykres nie jest odwrócony. Ta pozioma linia na samej górze to 24V gdy mosfet jest otwarty. Po zamknięciu według mnie indukcyjność silników wytwarza nam szpilę w dół ale dioda ją sprowadza do pewnie około -0,6 lub -1V i to jest ta pozioma na dole. Ta pozioma posrodku moim zdaniem jest napięciem wytwarzanym przez silniki (w końcu silnik, który się kręci działa jak prądnica.) Dioda to STTH3R02 - 16ns, 3A, 200V nie jest to dioda mocy - ma może 3-5W
  • Poziom 43  
    Myślałem że ten opis dotyczy diody włączonej równolegle do MOSFETa (założyłem że podłączyłeś taką dodatkowo).
    No ale dioda czy tu czy tu to zdecydowanie za słaba.
    Trzeba taką na prąd silników z zapasem (ma wytrzymać nawet prądy podczas rozruchu czyli ze 100A).
    I ta dioda się będzie grzała. MOSFETy dzisiaj są coraz lepsze i nawet przy kilkudziesięciu A można zejść ze spadkiem napięcia poniżej 0.5V.
    A na diodzie niestety zawsze będzie te 0.5...1.0V. Więc musi się grzać.
    Sprawę rozwiąże dopiero pełny mostek gdzie diody będą wspomagane MOSFETami (jeżeli będą odpowiednio sterowane, tzn. za pomocą synchronous rectification).

    A wykres nie przedstawia tego tak jak myślisz.
    W tym układzie szpilka powinna być dodatnia i powinna wystawać ponad szynę 24V.
    To może mierzyłeś napięcie podłączając masę sondy do szyny 24V?
  • Poziom 34  
    Np. MBR4045PT jest to podwójna dioda 2×20A i na niej spadek napięcia do 0,72A przy maksymalnym prądzie.
  • Poziom 8  
    Możliwe, że podłączyłem masę pod 24V niestety teraz nie mam tego jak sprawdzić.
    Mostek będzie pracował w taki sposób, że górne mosfet typu P będzie włączony ciągle gdy sygnał PWM będzie podawany na dolny mosfet typu N leżący po przekątnej oczywiście.
    Diody takiego samego typu mam podłączone i do mosfeta i do silników.
    Jeżeli szpilka indukowana miałaby być wysoce dodatnia to wtedy chyba nie miałoby sensu jakże popularne wstawianie diod spolaryzowanych zaporowo na przykład do cewek przekaźników.

    EDIT: Akurat mam pod ręką dwie podwójne diody Schottky SBL3045PT - 30A, 45V z zasilaczy ATX.
    Powinny się nadać
  • Poziom 34  
    TheLuki525 napisał:
    Jeżeli szpilka indukowana miałaby być wysoce dodatnia to wtedy chyba nie miałoby sensu jakże popularne wstawianie diod spolaryzowanych zaporowo na przykład do cewek przekaźników.

    Czy wiesz po co stosuje się diody przy przekaźnikach?
    Te powinny się nadać.
  • Poziom 43  
    Ona jest zaporowo dla napięć ujemnych względem dodatniej szyny zasilania.
    Dla dodatnich czyli wystających ponad dodatnią szynę zasilania nie jest ona zaporowo.
    A więc ma sens.

    Wcześniej miałem na myśli że szpilka jest dodatnia względem dodatniej szyny zasilania. Ale sama w sobie oczywiście jest ujemna.

    MOSFETy P na górze to słabe rozwiązanie. Są gotowe sterowniki górnych MOSFETów typu N więc lepiej po prostu ich użyć.
  • Poziom 8  
    Wiem po co się stosuje takie diody. Najwyraźniej nie możemy się zrozumieć, ponieważ przeprowadziłem doświadczenie w symulatorze i jego wyniki zgadzają się z jak dotąd posiadaną przeze mnie wiedzą. W symulacji włączałem i po chwili odłączałem prąd i oto są efekty: (wykres przedstawia napięcie na oporniku 100R włączonym równolegle do cewki.
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Jak widać przy schemacie drugim szpilka została ucięta tuż po przekroczeniu spadku napięcia na diodzie.

    EDIT:
    Te sterowniki zawierają przetwornicę podbijającą napięcie?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Cytat:
    MOSFETy P na górze to słabe rozwiązanie.

    Oszczędne, ale ubogie. Oszczędne, bo nie trzeba specjalizowanych driverów high side (z ograniczeniami), ubogie, bo rezystancja kanału duża więc się mocniej grzeją.

    Co do doboru diody trzeba patrzeć na dwa parametry If(av) oraz If(sm) - nie możesz się zbliżyć do parametru Ifsm (wytrzymałość na pojedynczy impuls prądowy) a w najgorszym wypadku (ciężki rozruch, zablokowanie blisko max mocy) średni prąd diody nie może przekroczyć If(av).
  • Poziom 43  
    TheLuki525 napisał:
    Wiem po co się stosuje takie diody. Najwyraźniej nie możemy się zrozumieć, ponieważ przeprowadziłem doświadczenie w symulatorze i jego wyniki zgadzają się z jak dotąd posiadaną przeze mnie wiedzą. W symulacji włączałem i po chwili odłączałem prąd i oto są efekty: (wykres przedstawia napięcie na oporniku 100R włączonym równolegle do cewki.
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Jak widać przy schemacie drugim szpilka została ucięta tuż po przekroczeniu spadku napięcia na diodzie.

    Podłącz klucz od strony masy tak jak jest na Twoim schemacie z silnikiem (czyli zamień miejscami klucz i szeregowy rezystor 100Ω).
  • Poziom 34  
    [quote="TheLuki525"]Wiem po co się stosuje takie diody. Najwyraźniej nie możemy się zrozumieć, ponieważ przeprowadziłem doświadczenie w symulatorze i jego wyniki zgadzają się z jak dotąd posiadaną przeze mnie wiedzą. W symulacji włączałem i po chwili odłączałem prąd i oto są efekty: (wykres przedstawia napięcie na oporniku 100R włączonym równolegle do cewki.
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
    Jak widać przy schemacie drugim szpilka została ucięta tuż po przekroczeniu spadku napięcia na diodzie.

    To się zgadza, bo w indukcyjności prąd nie może zaniknąć natychmiast i energia zgromadzona w niej jest rozładowywana przez diodę, bo prąd dalej płynie w tym samym kierunku, przy braku diody powstaje duże przepięcie mogące uszkodzić tranzystor sterujący.
  • Poziom 8  
    majeranek53 napisał:
    Można ją oszacować następująco:
    I^2*t > L*Izn^2/(2*R)


    Podany wzór jest nierównością, spodziewałem się wzoru w postaci: P= xxxxx
    Nie umiem wyliczyć mocy z nierówności zwłaszcza, że będą różne warunki czyli różne wypełnienie oraz prędkość silników ale chyba przy zatrzymanych warunki są najmniej korzystne.
    Wydaje mi się, że diodę będzie trzeba dobrać po prostu na oko ze sporym zapasem i liczyć, że wytrzyma.

    atom1477 napisał:
    Podłącz klucz od strony masy tak jak jest na Twoim schemacie z silnikiem (czyli zamień miejscami klucz i szeregowy rezystor 100Ω).

    Podłączyłem, efekty są takie same - napięcie indukowane po odłączeniu zasilania jest przeciwne do stanu gdy zasilanie jest włączone.
    Mostek H, MOSFET, 24V 500W, Tłumienie przepięć z silników.
  • Poziom 43  
    TheLuki525 napisał:
    Nie umiem wyliczyć mocy z nierówności zwłaszcza, że będą różne warunki czyli różne wypełnienie oraz prędkość silników ale chyba przy zatrzymanych warunki są najmniej korzystne.
    Wydaje mi się, że diodę będzie trzeba dobrać po prostu na oko ze sporym zapasem i liczyć, że wytrzyma.

    Najgorsze warunki dioda może mieć (nie musi ale może mieć) przy małym wypełnieniu PWMa bo wtedy ta dioda najdłużej przewodzi.
    Będzie tak gdy przy tym małym wypełnieniu silnik z jakichś powodów będzie pobierał duży prąd. A powodów jest sporo. Przy małym wypełnieniu prędkość obrotowa silnika będzie mniejsza a przy mniejszej silnik pobiera większy prąd. Albo gdy silnik się wcale nie będzie kręcił albo dopiero zaczynał kręcić.
    Wtedy dioda będzie musiała podtrzymywać długi prąd i to przez długi czas (100% - małe wypełnienie PWMa).

    TheLuki525 napisał:
    Podłączyłem, efekty są takie same - napięcie indukowane po odłączeniu zasilania jest przeciwne do stanu gdy zasilanie jest włączone.

    Nikt nie pisał że będzie inaczej.
    W tym układzie z kluczem od strony masy daj minus sondy na masę. Czyli na minus ogniwa zasilającego.
    Wtedy zobaczysz co miałem na myśli.
  • Poziom 38  
    @atom - dioda przejmie tyle prądu ile będzie miał silnik w danym momencie. Rozruch, blokada kół czy hamowanie prądnicowe - w każdym z tych przypadków dostanie w d...
  • Poziom 8  
    Faktycznie, nasze zdania różniły się jedynie punktem odniesienia ;)
    Co do najcięższego scenariusza to wydaje mi się, że przy zatrzymanych silnikach i wypełnieniu np. 1% z powodu indukcyjności nie zdąży popłynąć na tyle duży prąd aby przez resztę czasu energia do wydzielenia na diodzie była znaczna.

    Poza tym zgadzam się z kolegą wyżej, że zadaniem diody najczęściej będzie zgaszenie pojedynczej szpili, której moc rośnie wraz z gwałtownością wyłączenia większego prądu.
  • Pomocny post
    Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 8  
    Dziękuję, z tego wychodzi około 6A więc przynajmniej 2-krotnie przekroczyłem Imax diody i jej moc co za tym idzie.