Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Dlaczego sterownik PWM do silnika DC nie działa poprawnie?

robiw 30 Apr 2020 17:59 870 26
  • #1
    robiw
    Level 26  
    Hej,
    Zbudowałem prosty układ do sterowania silnikiem DC (12V, 8A) według typowego schematu, jak niżej:

    Dlaczego sterownik PWM do silnika DC nie działa poprawnie?

    Zasilanie podłączone pomiędzy Fan-3 a Fan-1 a silnik między Fan-3 a Fan-2. Do bramki mosfeta podłączyłem generator przebiegu prostokątnego o regulowanym wypełnieniu i amplitudzie. Amplitudę ustawiłem na 12V, częstotliwość na 10kHz i regulowałem wypełnienie przebiegu. Silnik w ogóle nie reagował na zmianę wypełnienia przebiegu (kręcił się ze stałą prędkością mniejszą, niż maksymalna) zaś REAGOWAŁ tylko i wyłącznie na amplitudę przebiegu podanego na bramkę (od 5...12V). Podłączałem oscyloskop do bramki mosfeta by się upewnić, że przebieg sterujący nie uległ zniekształceniu i wszystko wyglądało w porządku. Próbowałem też zastosować sterownik IGBT/MOSFET typu LTV-3120 z takim samym, mizernym skutkiem tyle, że tym razem silnik w ogóle się nie kręcił. Podejrzewam, że popełniłem jakiś szkolny błąd. Prośba o sugestie. Z góry dziękuję...robiw
  • #2
    jack63
    Level 43  
    Bramka mosfeta nie ma rezystora zwierającego do masy. Jego wielkość zależy od wydajności prądowej generatora. Daj na próbę 1k, choć z reguły daje się dużo mniej.
    Za duża częstotliwość. Spróbuj 500 Hz. Poszukaj w górę i w dół.
    Silnik na pewno komutatorowy?
  • #3
    robiw
    Level 26  
    Silnik od wentylatora dmuchawy, więc powinien podlegac regulacji PWM. Zmiana częstotliwości nie zmieniała funkcjonowania układu. Zachowywał się dokładnie w ten sam sposób tyle, że "piszczał"... R
  • #5
    robiw
    Level 26  
    Nie skąpię. Po prostu nie znam jego parametrów. Od Fiata Punto. Ale kupiłem pierwszy lepszy. Oryginalnie, w aucie jego prędkość reguluje rezystor dmuchawy (szeregowy). Napięcie pracy 12V, zmierzony prąd około 8A. R
  • #6
    jack63
    Level 43  
    Po pierwsze połącz silnik tak jak w samochodzie. Na max prędkość i sprawdź prosto z aku.
    Czy zasilasz z aku?
    Czy oglądałeś przebiegi na samym silniku?
    Czy dałeś rezystotor do bramki?
    Co to za generator?
    Itd itp
    Dawkujesz info a chcesz pomocy. O tym, że dmuchawa z samochodu napisałeś w trzecim poście...
    Próbowałeś 50 Hz?
    Silnik z dmuchawą czy goły?
    Na razie nie mam więcej pytań.
  • #7
    robiw
    Level 26  
    jack63 wrote:
    Po pierwsze połącz silnik tak jak w samochodzie. Na max prędkość i sprawdź prosto z aku.
    Czy zasilasz z aku?

    Z aku działa na max obrotów. Zasilam z zasilacza ATX bo tylko on pociągnął jego rozruch...

    jack63 wrote:

    Czy oglądałeś przebiegi na samym silniku?

    Nie i tymczasem raczej nie obejrzę, bo tranzystor "poleciał"...
    jack63 wrote:

    Czy dałeś rezystotor do bramki?

    Nie.
    jack63 wrote:

    Co to za generator?

    Arbitralny, rozbudowany. Chińczyk. Ale próbowałem też z driverem TLV-3120.
    jack63 wrote:

    Próbowałeś 50 Hz?

    Nie.
    jack63 wrote:

    Silnik z dmuchawą czy goły?


    Z dmuchawą. Pozdrawiam...R
  • #8
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Generator jest raczej zbyt cienki żeby dostatecznie szybko przełączać tranzystor.
    robiw wrote:
    IGBT/MOSFET typu LTV-3120 z takim samym, mizernym skutkiem tyle, że tym razem silnik w ogóle się nie kręcił

    Powinno być dobrze, pokaż schemat, może zrobiłeś jakiś czeski błąd.
    robiw wrote:
    bo tranzystor "poleciał"...

    Przy podanych parametrach ten tranzystor ma dość dużą moc strat dynamicznych, może się przegrzewać.
  • #9
    robiw
    Level 26  
    Schemat nie jest odkrywczy:

    Dlaczego sterownik PWM do silnika DC nie działa poprawnie?

    Próbowałem z TLP-250 i TLV-3120. Na wejściu drivera sygnał prostokątny z generatora... robiw

    Dodano po 2 [minuty]:

    krzysiek_krm wrote:
    Przy podanych parametrach ten tranzystor ma dość dużą moc strat dynamicznych, może się przegrzewać.


    Nie przegrzewał się. Chyba "załatwiało" go przepięcie, choć symulacja w LTSpice wyglądała dobrze, sygnał z oscyloskopu także. Zaczynał się grzać, jak zmniejszałem napięcie generatora na bramce mosfeta (w wersji bez drivera) poniżej 5V ale tutaj przypuszczam, że w grę wchodziła rezystancja złącza przy zaniżonym napięciu bramki...robiw
  • #10
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Filtracja powinna być do HGND, chyba że to to samo co GND.
    Tak czy siak - jak najbliżej układu.
    W sumie powinno działać, może masz jakieś błędy kontaktu w pająku.

    Dodano po 6 [minuty]:

    robiw wrote:
    Chyba "załatwiało" go przepięcie

    Nie masz czasem "bałaganu montażowego" ?
  • #11
    robiw
    Level 26  
    Masz rację, jeśli chodzi o filtrację, choć na pająku to to samo GND. Czekam na płytki i nowe elementy, ale coś czuję, że nie ruszy skoro "na pająku" kompletnie nie działa...a regulacja amplitudą a nie wypełnieniem to już zupełnie mnie zaskoczyła...robiw
  • #12
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Na razie możesz przecież sprawdzić sam driver "luzem", powinien dawać prostokąt taki jak z generatora ale 0 V / 12 V.
    Może driver jest uszkodzony albo "gdzieś", "coś", krótko mówiąc zrobiłeś jakiś błąd. Może jeszcze sprawdź w dokumentacji, drivery mają jakieś UVLO.
    robiw wrote:
    regulacja amplitudą a nie wypełnieniem to już zupełnie mnie zaskoczyła...robiw

    Pewnie przy sterowaniu z generatora tranzystor nie zdążał się wyłączać.
    Jak obniżyłeś amplitudę to zwiększyłeś rezystancję kanału.
    Szkoda, że nie obejrzałeś na oscyloskopie wszystkiego co popadnie.
  • #13
    robiw
    Level 26  
    krzysiek_krm wrote:
    Na razie możesz przecież sprawdzić sam driver "luzem", powinien dawać prostokąt taki jak z generatora ale 0 V / 12 V. Może driver jest uszkodzony albo "gdzieś", "coś", krótko mówiąc zrobiłeś jakiś błąd. Może jeszcze sprawdź w dokumentacji, drivery mają jakieś UVLO.


    Sprawdzę oscyloskopem sam driver i dam znać, bo dziwne rzeczy się tutaj dzieją...robiw

    Dodano po 19 [minuty]:

    Driver na wyjściu nie daje żadnego przebiegu. Może na wejściu dałem za duża amplitudę przebiegu z generatora (popłynął za duży prąd przez diodę LED) i stąd to uszkodzenie. Pytanie czemu w układzie bez drivera z bramka mosfeta sterowana z generatora uszkodzeniu ulegają tranzystory? W tym wypadku sprawdzałem przebieg na bramce za pomocą oscyloskopu i był taki, jaki powinien być z generatora. Układ nie był wtedy czuły na zmianę wypełnienia PWM a wyłącznie na zmianę amplitudy sygnału sterującego z generatora - silnik reagował zmiana prędkości. R
  • #14
    SylwekK
    Level 32  
    Czy twój generator nie jest przypadkiem z wyjściem z otwartym kolektorem? Zrób test i po podłączeniu generatora podaj dodatkowo plus zasilania na bramkę przez rezystor 5-10k.

    jack63 wrote:
    Bramka mosfeta nie ma rezystora zwierającego do masy. Jego wielkość zależy od wydajności prądowej generatora. Daj na próbę 1k, choć z reguły daje się dużo mniej.


    Z całym szacunkiem kolego, wiesz po co daje się rezystor od bramki do masy? Tłumaczyłem to już kilka razy w różnych tematach. W tym wypadku 1k (albo i mniej jak piszesz) przy 10kHz to proszenie się o kłopoty. Owszem stosuje się tam rezystor, ale dużo większy (nawet 47k i więcej) i jego zadaniem jest zabezpieczenie tranzystora przed otworzeniem gdy na wejściu pojawi się stan nieustalony (bramka wisi w powietrzu) czyli taki gdy, np. procesor po włączeniu ma jeszcze nieustawione wyjścia. W tej sytuacji tranzystor łapie syfy z otoczenia i może się wzbudzać co jest szkodliwe i dla niego (nie dostaje pełnego wysterowania) i dla urządzeń lub osób obsługujących urządzenie (niekontrolowany ruch maszyny).
  • #15
    robiw
    Level 26  
    SylwekK wrote:
    Czy twój generator nie jest przypadkiem z wyjściem z otwartym kolektorem?


    Nie sądzę. Badałem przebieg na wyjściu generatora/bramce mosfeta oscyloskopem. Ale przetestuję. r
  • #16
    SylwekK
    Level 32  
    Spróbuj też może innego tranzystora użyć. Podejrzewam, że walczysz z czymś podobnym do tego :) Polecam ten tranzystor co u mnie - twardziel.
    Robiłeś test z generatorem, np. na 555 ?
  • #17
    robiw
    Level 26  
    Bardzo ciekawy projekt. Gratuluję. Tymczasem robiłem testy wyłącznie z generatorem arbitralnym. Docelowo planuje sterować z ATtiny zasilanego z 3.3V. Czekam na płytki i nowe elementy, bo tranzystory uległy uszkodzeniu. R
  • #18
    SylwekK
    Level 32  
    A dlaczego akurat z 3.3V, a nie 5V. Gdyby to drugie to żywcem mój schemat by Ci działał tym bardziej, że chyba wspominałeś o 8A, a ja to robiłem dla 15A :)
  • #19
    robiw
    Level 26  
    3.3V bo Tinek steruje OLED-em zasilanym takim napięciem, więc nie ma wyboru. Dlatego stosuje driver do mosfeta. Ty mogłeś sterować bezpośrednio, ale napięcie na bramce miałeś większe to i rezystancja w stanie załączenia nie była jakaś wielka. Ja muszę stosować driver...ale póki co i tak nic nie działa...r

    Dodano po 3 [minuty]:

    Widziałem, że na zasilaniu silnika nie stosowales żadnego kondensatora, tylko diodę Schottky'iego. Nie było przepięć? Mi LTSpice bez kondensatora pokazuje przepięcia rzędu kilkudziesięciu woltów mimo diody. Elektrolit o małej rezystancji szeregowej załatwia temat. R
  • #20
    SylwekK
    Level 32  
    No to sprawa 3.3V wyjaśniona :)

    robiw wrote:
    Widziałem, że na zasilaniu silnika nie stosowales żadnego kondensatora, tylko diodę Schottky'iego. Nie było przepięć? Mi LTSpice bez kondensatora pokazuje przepięcia rzędu kilkudziesięciu woltów mimo diody. Elektrolit o małej rezystancji szeregowej załatwia temat. R

    Nie jest potrzebny żaden kondek. Kiedyś dla sterownika 30A zrobiłem gasik 0.1+100om i grzało się toto, że zaraz wywaliłem i problemów nie było.
    A może diody masz uszkodzone (odwrotnie wstawione)? Różne przypadki chodzą po prototypach :) Przy braku diody i obciążeniu indukcyjnym oprócz oczywiście rychłego uwalenia tranzystora w układzie mogą dziać się cuda.
  • #21
    robiw
    Level 26  
    Gdyby diody były odwrotnie podłączone, a więc w kierunku przewodzenia, to silnik nie miałby prawa działać a dioda ulegałaby uszkodzeniu. r
  • #22
    SylwekK
    Level 32  
    No właśnie o tym mówię... Czy na pewno dioda sprawna? Nawet jeśli była prawidłowo włączana, ale zbyt małej mocy to już zapewne nie żyje. Sprawdź ją.
  • #23
    robiw
    Level 26  
    Moc na pewno była odpowiednia. Nawet za duża. Sprawdzę. Zmontuję już na pcb docelowym. Tymczasem nie mam sprawnego tranzystora. Wszystkie uległy uszkodzeniu przy sterowaniu z generatora. Nie od razu, ale w jakiś specyficznych warunkach. I powodem na pewno nie było przegrzanie. Próbowałem te, co są na schemacie i IRFZ44. R
  • #24
    robiw
    Level 26  
    SylwekK wrote:
    Nie jest potrzebny żaden kondek.


    A to ciekawe. U mnie w układzie praktycznym przepięcia dosłownie rozwalały tranzystor sterujący - w układzie bez kondensatora o niskiej rezystancji szeregowej i z diodą. Zresztą popatrz na symulację:

    Dlaczego sterownik PWM do silnika DC nie działa poprawnie?

    Pojawiają się przepięcia rzędu 180V. Po podłączeniu elektrolita przepięcia znikają...robiw
  • #25
    SylwekK
    Level 32  
    Dziwne, ale symulacja to cały czas teoria. Ja u siebie sygnały sprawdzałem na oscyloskopie i wszystko było ok. Może program jest nadgorliwy. Gdyby było jak mówisz to nie wyrobił bym na tranzystory.
    Ten C4 to wisi w powietrzu? Na głównym zasilaniu masz jakiś kondek co najmniej 220uF (najlepiej low ESR) i do kompletu 0.1u?
  • #26
    robiw
    Level 26  
    Teoria teorią. Bez dużego elektrolita tranzystory leciały u mnie jeden za drugim, także coś jest na rzeczy. Głównie liczy się niska ESR a nie tyle wielkość pojemności, choć jak wiadomo duże elektrolity mają niską ESR. C4 specjalnie odłączyłem od szyny zasilającej w symulacji by pokazać Ci efekt braku elektrolita...robiw
  • #27
    SylwekK
    Level 32  
    Właściwie przy takich prądach to nie 220, a od 1000uF w górę wskazane by było na zasilaniu, choć ja do swojego "rezystora" nie dałem żadnego licząc, że akumulator przejmie szpilki i chyba przejął, bo działa cały czas bezawaryjnie i pewnie ten kondzio za diodą co nieco wyłapuje :)
    W swoich małych bateryjnych sterownikach bez tych kondensatorów leciały drivery aż miło, a właściwie nawet jak zbyt daleko na płytce był umieszczony też był problem. Dla 1A dawałem 100-220u + 0.1 i na co najmniej trzykrotnie wyższe napięcie od zasilającego.

    Dodano po 4 [minuty]:

    Aha, dla wyjaśnienia
    SylwekK wrote:
    Nie jest potrzebny żaden kondek.

    Chodziło mi, że nie jest potrzebny równolegle z obciążeniem co poparłem wywodem o testach z gasikiem w tym miejscu. Na zasilaniu zawsze powinno coś być.