logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Samodzielnie wykonany sterownik BLDC na STM - brak płynnej regulacji i przegrzewanie MOSFET-ów

MlodyElektryk123 15 Kwi 2024 21:06 1518 39
Najlepsze odpowiedzi LABEL_AI_GENERATED

Jak zbudować sterownik BLDC na STM, żeby MOSFET-y były poprawnie sterowane, regulacja była płynna i jedna gałąź nie przegrzewała się?

Nie da się poprawnie sterować takiego mostka bez driverów bramek: dolne MOSFET-y wymagają odpowiedniego Ugs względem swojego źródła, a górne potrzebują „pływającego” napięcia bramki wyższego od szyny zasilania, więc samo 3,3/5 V z mikrokontrolera dla P75NF75 jest niewystarczające [#21046809][#21048083] Najprościej zastosować scalony driver półmostka z translacją poziomów i bootstrapem/pompą ładunku, np. IR2104, a przy sterowaniu trzeba też zapewnić dead-time, żeby górny i dolny tranzystor nie przewodziły jednocześnie [#21047829][#21048129][#21052243] Nieregularna praca i grzanie mogą wynikać także z doboru PWM: przy 1 kHz i indukcyjności fazy ok. 0,15 mH tętnienia prądu są bardzo duże, więc trzeba dobrać częstotliwość i przebiegi do parametrów silnika, korzystając z zależności U·Δt = L·ΔI [#21054321][#21055153] Do diagnostyki nie używaj analizatora stanów logicznych do węzła pływającego Vs, tylko oscyloskop; w IR2104 stan SD=LOW wyłącza wyjścia zgodnie z notą katalogową [#21066850][#21066970] Na czas prób warto dodać bezpiecznik przy akumulatorze, a nawet małe rezystory 10 Ω/1 W w gałęziach mocy oraz zabezpieczenie wejść MCU rezystorami i Zenerami, żeby awaria tranzystora nie uszkodziła sterownika [#21052243][#21066970]
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA
  • #1 21046685
    MlodyElektryk123
    Poziom 2  
    Posty: 13
    Ocena: 1
    Cześć,
    Budujemy na studiach sterownik do silnika BLDC, napisaliśmy już program na STM do sterowania tranzystorami MOSFET i zmontowaliśmy układ, który jest na schemacie. Sprawdziliśmy go na diodach, regulując wypełnienie PWM joystickiem. Docelowo ma on sterować silnikiem do hulajnogi Xiaomi 255 Mi 250 W. Gdy sterowaliśmy jednak silnikiem, nie było płynnej regulacji, a sam silnik ledwo się ruszał (tak jakby cykał), do tego zauważyliśmy, że nagrzewała się tylko jedna strona z tranzystorami i zupełnie nie wiemy, czemu tak jest. Czy ma ktoś jakieś rady, jak taki układ powinien wyglądać i czy taki prosty układ ma prawo w ogóle zadziałać ? Czy MOSFET-y powinny być wyposażone w sterowniki bramki i jakie inne elementy się tu powinny znaleźć?

    Układ elektroniczny z tranzystorami MOSFET na perforowanej płytce z widocznymi radiatorami


    Schemat sterownika silnika BLDC z tranzystorami MOSFET.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #3 21046809
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Posty: 22729
    Pomógł: 4197
    Ocena: 6123
    Tranzystory sterujesz napięciem pomiędzy bramką a źródłem, co oznacza, że względem dolnej szyny zasilania dolne tranzystory wymagają 10 V, a górne 36 V + 10 V = 46 V.
  • REKLAMA
  • #5 21047531
    MlodyElektryk123
    Poziom 2  
    Posty: 13
    Ocena: 1
    Na bramki podajemy zawsze sygnał PWM prostokątny 3,3 V o maksymalnej częstotliwości 1 kHz. Co do indukcyjności, nie mogę znaleźć żadnej karty katalogowej tego silnika, ale obliczyliśmy ją i wyszła 0,15 mH na fazę.
  • #7 21047784
    MlodyElektryk123
    Poziom 2  
    Posty: 13
    Ocena: 1
    Rzeczywiście wygląda na to, że będzie za to jest zbyt niskie napięcie. Wszystkie bramki sterowaliśmy tym samym napięciem. To są tranzystory P75NF75. Jak można rozwiązać to, żeby móc sterować przez STM, który może dać maks. 5 V?
  • Pomocny post
    #8 21047829
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4554
    Pomógł: 389
    Ocena: 2025
    MlodyElektryk123 napisał:
    Jak można rozwiązać to, żeby móc sterować przez STM, który może dać maks. 5 V?

    Nie jest to prosta rzecz, gdy się robi "na piechotę", potrzebne są translatory poziomów i pompy ładunku dające napięcie do sterowania bramkami górnych MOSFET-ów. Dlatego najłatwiej użyć układu sterującego, popatrz na takie układy jak DGD2136M albo L6234, jak to jest zrealizowane - robienie tego na elementach dyskretnych może być bardzo uciążliwe. Uzyskanie stromych zboczy to już jest wyzwanie, a dochodzi jeszcze konieczność generowania "pływającego" napięcia względem źródła górnych tranzystorów.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • Pomocny post
    #9 21048083
    jarekgol
    Poziom 40  
    Posty: 5180
    Pomógł: 645
    Ocena: 1149
    MlodyElektryk123 napisał:
    przez STM, który może dać maks. 5 V?

    Jesteś pewien że dać, a nie przyjąć?
    Co do MOSFET-ów, kup układy sterujące. Do tych od plusa nazywają się "high side driver". Wg wykresu MOSFET-y przy 3 V są ledwo otwarte, ale przyjmują Vgs do 20 V. Więc ja bym sugerował zasilacz na 12 V (gotowa płytka przetwornicy obniżającej do Arduino lub 7812) i scalone układy sterujące, Są takie, które mają od razu w sobie stronę niską i wysoką, są nawet i na 6 kanałów - 3 niskie, 3 wysokie.
    Uporaliście się z odczytem czujników Halla?

    A tu żeby nie być gołosłownym - falownik, który sam zrobiłem, na STM-ie i na 320 V (odprostowana sieć):




    Te scalaczki to właśnie układy sterujące, wysoka i niska strona w jednej obudowie.
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #13 21048238
    jarekgol
    Poziom 40  
    Posty: 5180
    Pomógł: 645
    Ocena: 1149
    MlodyElektryk123 napisał:
    iloma tranzystorami można sterować takim jednym kanałem

    nie rozumiem pytania.
    Spróbuj zrobić układ z obrazka, dodaj sterowanie bramki i postaraj się aby żarówka świeciła pełnym światłem. Układ elektryczny z tranzystorem MOSFET i rezystorem
  • #14 21048260
    W.P.
    Specjalista - zasilacze komputerowe
    Posty: 5313
    Pomógł: 772
    Ocena: 1232
    MlodyElektryk123 napisał:
    Budujemy na studiach sterownik do silnika BLDC

    Czy to praca pod nadzorem prowadzącego (np. Praca Dyplomowa), czy też Wasza własna amatorska twórczość?
  • #15 21048476
    MlodyElektryk123
    Poziom 2  
    Posty: 13
    Ocena: 1
    To jest projekt zespołowy na studiach, nasz prowadzący może nie ma w swojej specjalności takich układów, więc robimy to troche na własną rękę. Mamy już gotowe drivery do bldc, ale chcieliśmy się trochę bardziej zaznajomić z tematem i spróbować zbudować coś swojego.
  • Pomocny post
    #17 21052243
    W.P.
    Specjalista - zasilacze komputerowe
    Posty: 5313
    Pomógł: 772
    Ocena: 1232
    Projekt ambitny i szkoda, żeby przepadł. Z #1 wynika, że stronę programową macie za sobą i pozostała jedynie część wykonawcza.

    Jak wcześniej koledzy sugerowali warto użyć scalonego sterownika półmostka. Jest tego dużo. To układ pośredniczący pomiędzy częścią logiczną a stopniem końcowym - translator poziomów konieczny w takim zastosowaniu.
    Łatwo dostępny i niedrogi, w obudowie DIP8 to np. IR2104
    W nocie katalogowej podane są przykłady układu aplikacyjnego. Bardziej precyzyjny układ połączeń podaje strona 26 noty UCC27712

    Nie wiem jakie macie doświadczenia z konstruowaniem układów elektronicznych i jaką w tym zakresie wiedzę.
    Bez względu na wszystko (duży czy mały staż) trzeba pamiętać, że praca z zasilaniem z akumulatora to jak zabawa z granatem. Akumulator nie wybacza zwarć, a zwłaszcza jeśli to litowo-jonowy. Koniecznie musi być bezpiecznik, najlepiej tuż przy zacisku akumulatora, możliwie mały na czas prób bez silnika potem większy stosownie do rodzaju pracy (jałowa czy z obciążeniem).
  • #19 21052440
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4554
    Pomógł: 389
    Ocena: 2025
    _jta_ napisał:
    oprogramowanie sterowania - ono powinno być dopasowane do parametrów silnika. Zwłaszcza częstotliwość PWM.

    Częstotliwość czy PWM powinny być parametrami programu. Jeżeli zmiana częstotliwości wymaga zmiany kodu to musiałoby być coś nie tak z programem.
    Oczywiście wszystko w pewnych zakresach.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • REKLAMA
  • #22 21054271
    MlodyElektryk123
    Poziom 2  
    Posty: 13
    Ocena: 1
    >>21052243
    Zamówiliśmy układy IR2104, także w przyszłym tygodniu będziemy prawdopodobnie lutować nowy układ. Takie układy lutowaliśmy w szkołach, także raczej sobie poradzimy, mamy do tego płytki prototypowe.

    Dodano po 3 [minuty]:

    >>21052461
    Częstotliwość PWM u nas wynosi 1kHz
  • #25 21055153
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49128
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4255
    Jest wzór na działanie cewki: U=L·dI/dt; można też go używać w postaci: U·Δt = L·ΔI. Na studiach powinien być...

    Pożądane jest, by ΔI było dużo mniejsze od I. A to daje ograniczenie na Δt, i na częstotliwość.

    Jeśli Δt = 1ms, L = 0,15mH, U = 12V, to ΔI = 80A - coś jakby dużo za dużo. A dla większego U gorzej.

    To w dużym uproszczeniu - trzeba by to rozpisać szczegółowo: jakie SEM jest generowane przez obrót silnika, przez jaki czas z tej 1ms klucz łączy uzwojenie z napięciem zasilania, przez jaki czas je zwiera (i jeszcze czas martwy klucza, w którym przewodzi tylko dioda)... pewnie ΔI wyjdzie trochę mniejsze, ale podejrzewam, że wciąż będzie za duże. Powiedzmy, SEM silnika = 6V i d=50%, czyli Δt = 0,5ms, wtedy ΔI = 20A i jeśli średni prąd 18A, to prąd skacze między 8A i 28A.
  • #26 21055812
    jarekgol
    Poziom 40  
    Posty: 5180
    Pomógł: 645
    Ocena: 1149
    @MlodyElektryk123 masz oscyloskop?
  • #28 21055935
    jarekgol
    Poziom 40  
    Posty: 5180
    Pomógł: 645
    Ocena: 1149
    To połącz szeregowo z uzwojeniem opornik małej wartości i poobserwuj sobie narastanie prądu w czasie. (musisz mieć do tego jakiś wydajny generator, możesz użyć swojego sterownika)
  • #30 21060853
    W.P.
    Specjalista - zasilacze komputerowe
    Posty: 5313
    Pomógł: 772
    Ocena: 1232
    Jeśli to Kolegom pomoże w rozważaniach, to poniższe zdjęcia przedstawiają stojan silnika BLDC oraz ułożenie czujników Halla.
    To jedna z wersji silnika roweru elektrycznego. Część wirująca to koło - szprychy, obręcz, opona.
    Stojan silnika BLDC w kole roweru elektrycznego z nawiniętymi cewkami. Stojan silnika BLDC z miedzianymi drutami i przewodami w kole roweru elektrycznego. Stojan silnika BLDC z ułożeniem czujników Halla w kole roweru elektrycznego.
    Na obwodzie wewnętrznej obręczy koła umieszczonych jest 46 magnesów neodymowych wklejonych biegunami naprzemiennie.
    Jeśli taflę magnesu porównać do kształtu smartfona to ekran ma biegun N, a strona kamer biegun S.
    Dzięki temu nabiegunnik cewki trafia raz na N, raz na S.

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Użytkownicy dyskutują o problemach z samodzielnie wykonanym sterownikiem do silnika BLDC na bazie STM, który nie zapewnia płynnej regulacji prędkości i przegrzewa tranzystory MOSFET. Zidentyfikowano, że napięcia sterujące bramkami MOSFET-ów są niewystarczające, co prowadzi do ich niepełnego otwarcia. Sugerowane rozwiązania obejmują użycie układów sterujących, takich jak IR2104, oraz translatory poziomów dla górnych tranzystorów. Użytkownicy podkreślają znaczenie odpowiedniego doboru częstotliwości PWM oraz parametrów silnika, a także konieczność zabezpieczeń w układzie. Wspomniano o indukcyjności silnika wynoszącej 0,15 mH oraz częstotliwości PWM 1 kHz, co może być niewystarczające dla stabilnej pracy.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA