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

N-mosfet sterowanie PWM Atmega i pomiar napięcia

piotrek222 27 Kwi 2018 21:56 1248 37
  • #1 27 Kwi 2018 21:56
    piotrek222
    Poziom 16  

    Witam,

    Jeśli zły dział to proszę przenieś.
    chce zrobić ładowarkę do akumulatorów na Atmega.
    Regulacja prądu miała być prze PWM i tranzystor N-mosfet , pomiar prądu i napięcia na ADC.
    Pomiar napięcia chciałem zrobić w czasie gdy tranzystor będzie wyłączony żeby zminimalizować błąd pomiaru i tu zaczyna się problem bo wtedy odcinam masę aku.
    Jest na to jakaś rada? Można n-mosfeta dać drenem do plusa a S do + aku.?
    Czy trzeba dać P-MOS? Tylko wtedy chyba dochodzi problem ze sterowaniem G.

    0 29
  • #2 27 Kwi 2018 22:27
    pawlik118
    Poziom 25  

    Możesz wykorzystać dwa kanały pomiarowe i odjąć od siebie wyniki.
    Ale nie wiem czy to się sprawdzi. W twoim pomyśle nie ma źródła prądowego - gdy mosfet będzie otwarty to nic nie będzie ograniczało prądu płynącego do baterii.

    0
  • #4 28 Kwi 2018 19:02
    pawlik118
    Poziom 25  

    Tylko co Ci z tego pomiaru prądu jak nic go nie będzie ograniczać.
    co do TLP250 to zależy jaką będziesz miał częstotliwość przełączania.

    0
  • #6 29 Kwi 2018 08:41
    piotrek222
    Poziom 16  

    pawlik118 napisał:
    Tylko co Ci z tego pomiaru prądu jak nic go nie będzie ograniczać.
    co do TLP250 to zależy jaką będziesz miał częstotliwość przełączania.


    Nie bardzo rozumiem.
    Pomiar prądu mi działa i z tym nie ma problemu (może oprócz zakłóceń od PWM).
    A ograniczam prąd jak najbardziej właśnie poprzez regulację PWM czyli kluczowanie MOSFETA.
    Częstotliwość 3 906Hz (z wyliczeń).
    Problemem jest pomiar napięcia na aku. przy wyłączonym n-channel MOS.


    Dodano po 2 [minuty]:

    dasej napisał:
    Witam.

    Na pewno lepiej by było skorzystać z gotowego układu który ma już wszystko w sobie. np. TP4056 na Allegro moduły z zabezpieczeniem można kupić za 4 zł.


    Ten TP4056 chyba się nie nadaję będę ładował akumulatory 12V i prądy do 10A?

    Przejrzałem sobie KIT AVT2715 i nie wiem jak oni to zrobili i im to działa ale podłączyli N-MOS BUZ11, D na + zasilania a S na + auk.

    N-mosfet sterowanie PWM Atmega i pomiar napięciaAVT271..jpg Download (127.8 kB)

    0
  • #8 29 Kwi 2018 10:44
    piotrek222
    Poziom 16  

    Dzięki dasej.
    Tez coś podobnego wyszperałem.
    Szkoda tylko że nie da się zastosować level logic N-MOS bo takie akurat mam i wystarczy jeden rezystor by je podłączyć.
    Dodatkowo mają niskie Rds a te z kanałem P mają gorsze parametry.

    Ten ipb120p04p4l-03 całkiem niezłe parametry ma znasz coś takiego tylko w obudowie TO220?

    N-mosfet sterowanie PWM Atmega i pomiar napięciap-mos.jpg Download (22.11 kB)

    0
  • #10 29 Kwi 2018 15:07
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Twój układ będzie działał w dwóch stanach:
    1. Tranzystor załączony. Do akumulatora dociera napięcie zasilana pomniejszone o wszelkie spadki. Prąd osiąga maksymalną możliwą wartość wynikającą z łącznej rezystancji układu tj. rezystancji wewnętrznej akumulatora, rezystancji przewodów, rezystancji tranzystora w stanie otwartym, rezystancji rezystora pomiarowego. Niech to będzie 10 A.
    2. Tranzystor wyłączony. Do akumulatora nie dociera napięcie zasilania.

    Teraz Ty regulujesz wypełnienie PWM w celu obniżenia prądu. A więc domyślam się, że pomiar prądu uśredniasz z kilku odczytów ADC. Czyli tak naprawdę akumulator naprzemiennie jest ładowany prądem maks lub nie jest ładowany i Twoje ograniczenie polega na tym ile czasu będzie dostawał maks prąd w porównaniu do tego ile czasu nie będzie ładowany.

    Uważasz że to będzie zdrowe dla akumulatora?

    0
  • #11 29 Kwi 2018 15:18
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Piotrek222 Koledzy dobrze Tobie podpowiadają że w takim układzie nie będziesz w stanie regulować amplitudy prądu a jedynie wartość średnią, o co raczej nie chodzi.
    Ładowanie akumulatora to nie jest świecenie diodą, gdzie używając PWM faktycznie można zmniejszyć jasność jej świecenia.

    Aby zrealizować faktycznie regulację prądem trzeba zrealizować układ jako przetwornicę step down, dzięki czemu będziesz mógł faktycznie sterować amplitudą prądu a nie wartością średnią.

    0
  • #12 29 Kwi 2018 21:33
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Dokładnie tak, to nie jest prawidłowy sposób ładowania.
    Dodam jeszcze, że w czasie gdy tranzystor jest otwarty ta max. wartość prądu wynika nie tylko z rezystancji obwodu, ale zależy też np. od temperatury i jest nieprzewidywalna. Dlatego taki sposób jest zły, wręcz niebezpieczny.

    _lazor_ napisał:
    Aby zrealizować faktycznie regulację prądem trzeba zrealizować układ jako przetwornicę step down, dzięki czemu będziesz mógł faktycznie sterować amplitudą prądu

    Można też zrobić to prosto (prymitywnie) - opornikiem szeregowym ograniczyć prąd ładowania do wartości max. dopuszczalnej dla akumulatora, wypełnieniem (PWM) regulować wartość średnią.
    Od razu zaznaczę, że pomysł z użyciem źródła prądowego zamiast opornika nie wypali.

    0
  • #13 29 Kwi 2018 21:42
    pawlik118
    Poziom 25  

    Teoretycznie, w schemacie nie ma żadnego "regulatora" prądu ładowania jak wszyscy zauważyliśmy i to jest podstawowy błąd w założeniach. Jednakże, jeśli kolega będzie sterował PWM 4kHz, a bramka tranzystora będzie sterowana nie z porządnego drivera tylko "rezystorów podciągających do plusa lub masy", to może się okazać, że w jednym cyklu PWM tranzystor nie będzie w stanie ani w pełni się otworzyć ani zamknąć i będzie pracował w takim jakimś pociętym stanie półprzewodzenia ograniczając tym samym prąd ładowania. Oczywiście takie podejście jest złe, bo warunki pracy będą zależeć od wielu czynników. Jednakże, jeśli ktoś nieświadomie popełni taki błąd, to może się okazać że układ działa, pomimo że nie powinien działać poprawnie.

    Co do poprzednika - dlaczego uważasz że pomysł z szeregowym źródłem prądowym nie wypali? Ze względu na dużą częstotliwość, konieczność zapewnienia spadku napięcia? Szeregowy rezystor byłby rzeczywiście jednym z najprostszych rozwiązań, działającym z minimalnym nakładem pracy projektowej.

    0
  • #14 29 Kwi 2018 22:03
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    pawlik118 napisał:
    Co do poprzednika - dlaczego uważasz że pomysł z szeregowym źródłem prądowym nie wypali? Ze względu na dużą częstotliwość, konieczność zapewnienia spadku napięcia? Szeregowy rezystor byłby rzeczywiście jednym z najprostszych rozwiązań, działającym z minimalnym nakładem pracy projektowej.


    Ogólnie przetwornica w topologii step down (czy jakakolwiek przetwornica z regulacją prądu) jest źródłem prądowym, ale realizacja jest dość skomplikowana. Tłumaczenie pewnych rzeczy jak odpowiedź impulsowa, zapas wzmocnienia i fazy nie jest czymś najprzyjemniejszym, więc możemy polecić łatwiejsze rozwiązania nie wymagające sporego nakładu wiedzy.

    Rozwiązanie źródła prądowego na lm317 jest trochę lepsze od rezystora, gdyż daje jakąś możliwość regulacji tego prądu, ale sprawność układu, no cóż bardzo mała.

    0
  • #15 29 Kwi 2018 22:13
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    pawlik118 napisał:
    dlaczego uważasz że pomysł z szeregowym źródłem prądowym nie wypali?

    Zależy jakim źródłem - proste źródło na dwóch tranzystorach, albo na jednym i baza polaryzowana z 2 diod - owszem. Ale takie układy są raczej nieregulowane - więc brak zalet w stosunku do opornika. A biorąc pod uwagę że opornik jest prostszy i tańszy, oraz to że takie proste źródła "rozjeżdżają" się z temperaturą - opornik na pewno jest lepszy.
    Natomiast źródło z WO i tranzystorem ma zaletę w postaci łatwości regulacji prądu, ale nie znosi kluczowania jakim jest PWM - WO wtedy "głupieje" gdyż pracuje wchodząc w nasycenie, gdy tranzystor kluczujący odłącza mu obciążenie. Po włączeniu obciążenia WO musi wyjść z nasycenia co zabiera mu sporo czasu i wtedy pojawiają się potężne szpilki prądu.

    Dodano po 5 [minuty]:

    _lazor_ napisał:
    Rozwiązanie źródła prądowego na lm317 jest trochę lepsze od rezystora, gdyż daje jakąś możliwość regulacji tego prądu

    Też nie bardzo, bo ograniczeniem jest potencjometr do regulacji (wartość i moc).
    Nic nie wiemy o zakresie prądu.

    0
  • #16 29 Kwi 2018 22:15
    -XantiO-
    Poziom 18  

    Najrozsądniej byłoby przerobić układ na buck converter. Napewno byłaby zadowalająca sprawność.

    0
  • #17 29 Kwi 2018 23:23
    pawlik118
    Poziom 25  

    Dziękuję za rozwinięcie.
    Można jeszcze rozważyć jakiś analogowy prosty regulator prądu zbudowany z WO lub bez, na tranzystorze sterowany liniowo, nie z PWM. PWM można odfiltrować z procesora przez RC i napięcie (proporcjonalne do PWM) wykorzystać jaki napięcie odniesienia do regulatora prądu wyjściowego, a może i nawet podać je bezpośrednio na bramkę mosfet-n. Sposobów realizacji takiej ładowarki jest mnóstwo, ale w tej sytuacji podzielam zdane kolegów że najlepiej użyć rezystora, ewentualnie jakiegoś "gotowego modułu" ładowarki.

    0
  • #18 30 Kwi 2018 20:56
    piotrek222
    Poziom 16  

    pawlik118 napisał:
    Teoretycznie, w schemacie nie ma żadnego "regulatora" prądu ładowania jak wszyscy zauważyliśmy i to jest podstawowy błąd w założeniach. Jednakże, jeśli kolega będzie sterował PWM 4kHz, a bramka tranzystora będzie sterowana nie z porządnego drivera tylko "rezystorów podciągających do plusa lub masy", to może się okazać, że w jednym cyklu PWM tranzystor nie będzie w stanie ani w pełni się otworzyć ani zamknąć i będzie pracował w takim jakimś pociętym stanie półprzewodzenia ograniczając tym samym prąd ładowania. Oczywiście takie podejście jest złe, bo warunki pracy będą zależeć od wielu czynników. Jednakże, jeśli ktoś nieświadomie popełni taki błąd, to może się okazać że układ działa, pomimo że nie powinien działać poprawnie.

    Co do poprzednika - dlaczego uważasz że pomysł z szeregowym źródłem prądowym nie wypali? Ze względu na dużą częstotliwość, konieczność zapewnienia spadku napięcia? Szeregowy rezystor byłby rzeczywiście jednym z najprostszych rozwiązań, działającym z minimalnym nakładem pracy projektowej.


    Czy driver TLP250 się nada do P_MOSa? Pytałem wcześniej ale chyba nikt nie udzielił odpowiedzi.

    Co do regulacji prądu podobny prostownik robił kolega z wątku Link i nikt nie narzekał na problemy.

    Dodano po 5 [minuty]:

    -XantiO- napisał:
    Twój układ będzie działał w dwóch stanach:
    1. Tranzystor załączony. Do akumulatora dociera napięcie zasilana pomniejszone o wszelkie spadki. Prąd osiąga maksymalną możliwą wartość wynikającą z łącznej rezystancji układu tj. rezystancji wewnętrznej akumulatora, rezystancji przewodów, rezystancji tranzystora w stanie otwartym, rezystancji rezystora pomiarowego. Niech to będzie 10 A.
    2. Tranzystor wyłączony. Do akumulatora nie dociera napięcie zasilania.

    Teraz Ty regulujesz wypełnienie PWM w celu obniżenia prądu. A więc domyślam się, że pomiar prądu uśredniasz z kilku odczytów ADC. Czyli tak naprawdę akumulator naprzemiennie jest ładowany prądem maks lub nie jest ładowany i Twoje ograniczenie polega na tym ile czasu będzie dostawał maks prąd w porównaniu do tego ile czasu nie będzie ładowany.

    Uważasz że to będzie zdrowe dla akumulatora?


    Właśnie z tego co czytałem ładowanie impulsowe jest zdrowe dla akumulatora i działa jak odsiarczanie. Są nawet specjalne układy składające się z 2 cewek i MOSa które traktują aku szalikami napięcia 60V.
    Skoro można regulować PWM mocą żarówki samochodowej 55W czy silnika DC to dlaczego nie można tego robić dla akumulatora?

    Ładowarki starego typu i nie tylko na tyrystorach zresztą robiły to samo. Regulowały prąd wycinając fragmenty sinusoidy.
    Przecież akumulator zachowuje się jak duży kondensator.
    10A to nie jest duży prąd jak alternator katuje go około 50-60A.

    A co z ładowarkami "impulsowymi" znajdującymi się obecnie w sprzedaży Ctek, Bosch czy inne? One chyba działają na podobnej zasadzie.

    Dodano po 6 [minuty]:

    [quote="_lazor_"]
    pawlik118 napisał:


    Rozwiązanie źródła prądowego na lm317 jest trochę lepsze od rezystora, gdyż daje jakąś możliwość regulacji tego prądu, ale sprawność układu, no cóż bardzo mała.


    LM317 może chyba sterować zewnętrznym tranzystorem większej mocy.
    Sam ma 1.5A więc słabiutko a radiator pewnie trzeba dać spory.

    0
  • #19 30 Kwi 2018 22:15
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    piotrek222 napisał:
    Skoro można regulować PWM mocą żarówki samochodowej 55W czy silnika DC to dlaczego nie można tego robić dla akumulatora?

    Kompletnie nie rozumiesz czy nie chcesz przyjąć do wiadomości?
    Żarówka czy silnik same w sobie przedstawiają określoną rezystancję i nie pobiorą więcej prądu niż potrzebują. Np. żarówka pobierze I=U/R - gdzie R to rezystancja włókna (na gorąco).
    Natomiast akumulator ma znikomą rezystancje wewnętrzną - im mniejszą tym lepiej i dołączenie takiego - rozładowanego akumulatora do źródła napięciowego (sztywnego) spowoduje przepływ prądu o bardzo dużej wartości I=(Uzas-Uaku)/Rwewn.
    I niewiele tu do rzeczy ma fakt że są to impulsy.
    Natomiast wiele znaczy rodzaj akumulatora - nie wiem czemu dotychczas sądziłem że chodzi o Li-Ion, teraz doczytałem że to 12V - więc kwasowy? Jeśli tak, to owszem, można, kwasowe są odporne na duże prądy, a rezystancja wewn. transformatora i połączeń (kabli) ograniczy wartość prądu.

    0
  • #21 02 Maj 2018 17:51
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    piotrek222 napisał:
    Jest na to jakaś rada?

    Dwa sposoby - wspomniany już P-MOS albo
    piotrek222 napisał:
    n-mosfeta dać drenem do plusa a S do + aku

    ale wtedy musisz go sterować za pośrednictwem np. bipolarnego npn, którego kolektor zasilasz przez opornik z podwyższonego napięcia (gdyż bramka musi być polaryzowana napięciem wyższym od źródła aby N-MOS otworzyć). To napięcie wyższe od zasilającego o ok.10V można zrobić dodatkową przetwornicą albo dodatkowym uzwojeniem na transformatorze.

    0
  • #23 03 Maj 2018 15:59
    danthe
    Poziom 29  

    Co jest źródłem zasilania? Trafo? Zasilacz impulsowy?
    Może powinieneś rozważyć jakiś driver z układem bootstrap do Nmos w dodatniej gałęzi. Ja kiedyś używałem IR2104 do sterowania żarówkami.

    0
  • #24 03 Maj 2018 16:29
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    piotrek222 napisał:
    przy zerowym wypełnieniu PWM żarówka się lekko żarzy

    Sprawdź podając na bazę npn zero napięcia - MOSFET wtedy powinien być zamknięty.
    Może sygnał PWM ma stan niski wyższy niż zero i npn się nie domyka?
    Albo wypełnienie nie wynosi zero.

    0
  • #25 03 Maj 2018 17:04
    piotrek222
    Poziom 16  

    Dla testów zasilacz laboratoryjny 305D i żarówka docelowo ma być akumulator 12V.

    Jak odłączam rezystor 1K od bazy 2N2222 to żarówka gaśnie.
    Dałem zamiast 10K rezystor 2.2K podciągający G mosfeta do VCC i jest trochę lepiej ale to jeszcze nie to.

    Dodano po 2 [minuty]:

    trymer01 napisał:
    piotrek222 napisał:
    przy zerowym wypełnieniu PWM żarówka się lekko żarzy

    Sprawdź podając na bazę npn zero napięcia - MOSFET wtedy powinien być zamknięty.
    Może sygnał PWM ma stan niski wyższy niż zero i npn się nie domyka?
    Albo wypełnienie nie wynosi zero.


    Na N-MOS działało bez problemu. Żarówa gasła w pełni i rozświetlała się.
    Chyba na wyjściu z Atemgi nie ma 0V.

    0
  • #26 03 Maj 2018 17:12
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Zasilanie 12V ?

    piotrek222 napisał:
    Dałem zamiast 10K rezystor 2.2K podciągający G mosfeta do VCC

    Nie należy go zmniejszać jeszcze bardziej, bo powoduje to że MOSFET nie będzie w pełni otwarty.
    piotrek222 napisał:
    Chyba na wyjściu z Atemgi nie ma 0V.

    Obejrzyj oscyloskopem.
    Albo włącz diodę szeregowo na wejściu (przed R28 i R29) katodą do bazy.

    0
  • #28 03 Maj 2018 22:11
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    piotrek222 napisał:
    LED podłączona pod pin Atmegi lekko się świeci.

    Jak podłączona? - z pinu uC do masy czy do plusa?
    Jaki stan jest wtedy na tym pinie uC?
    Pisz tak aby to było jednoznaczne i zrozumiałe.
    Dlaczego nie zmierzysz napięcia na tym pinie (jeśli jest w określonym stanie) albo nie obejrzysz przebiegu na oscyloskopie (jeśli przebieg zmienny)?
    piotrek222 napisał:
    Jaką wartość opornika R26 proponujesz?
    Zasilanie na razie około 8V.

    Dlaczego, jeśli docelowo ma być 12V? - będziemy dwa razy robić to samo? - dla 8V i 12V ?
    Jaki typ P-MOSFET?

    0
  • #29 06 Maj 2018 00:42
    piotrek222
    Poziom 16  

    Przyczyną lekkiego świecenia diody przy PWM=0 W trybie Fast są szpilki glitch. Powstają gdy timer się przepełnia, wywołane jest do przez (single slope) czyli przez operację na jednym zboczu narastającym timera

    Dioda podłączona do masy przez rezystor.

    P-MOSFET to IRF4905.

    8V dla ograniczenia prądów. NIe chce czegoś puścić z dymem. Wszystko połączone na płytce stykowej. uP jest i tak przez stabilizator zasilony więc dla układu wykonawczego chyba bez różnicy czy 8 czy 12V?

    0
  • #30 14 Maj 2018 12:57
    piotrek222
    Poziom 16  

    Witam,

    problem ze szpilkami rozwiązałem programowo.
    Ale pojawił się taki problem, że przy PWM=0 i zasilaniu 12V IRF4905 zaczyna sam przewodzić i strasznie się grzać.
    Na bazie 2N2222 pojawia się ponad 0.5V (nawet jak zwieram bazę 2N2222 do masy przez 1kohm). Jak temu zaradzić?
    przy napięciu niższym jest wszystko OK.

    0
  Szukaj w 5mln produktów