Sterowanie silnikiem DC 24V 6A: wybór tranzystorów i układu do zmiany kierunku

Witam

Szukam rozwiązania zapewniającego sterowanie ON/OFF ze zmianą kierónku obrotów, bez regulacji prędkości silnikiem DC - dokładnie 24V , prąd ciągły ok. 6A, chwilowy nawet do 20A. Jest to silnik podobny do typowych silników od wycieraczek , chyba szeregowy. Wyprowadzone tylko dwa zaciski. Wykluczam sterowanie za pomocą przekaźników ze względu na dużą awaryjność. Liczę na rozwiązania za pomocą tranzystorów i dlatego kilka pytań.

1. Jakich tranzystorów użyć.
2. Jaki układ zastosować (mile widziany jakiś schemat)
3. Jak hamować taki silnik, aby zatrzymywał się praktycznie w miejscu.

Z góry dziękuję. Marek

ps. Mam tranzystory irf 530 i irfp260, czy się nadadzą?

Moderowany przez McRancor:

kierunek - piszemy przez "U", poprawiłem błąd z temacie

podłącz w mostek H https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic475989.html a hamowanie poprzez zwieranie silnika

Ok.
Przejrzałem dokładnie temat podany przez Ciebie. Sporo już wiem, ale mam jeszcze klika pytań. Jak zrealizować zwieranie silnika w stanie STOP?I jeszcze mały schemacik ponieważ mam w tej chwili tylko tranzystory z kanałem N. Czy podany schemat z robota sumo, a właściwie sekcja mocy jest poprawna, ponieważ w innych mostkach typu H stosowane są dwa tranzystory typu N i dwa typu P.
Jeśli dobrze zrozumiałem układ, to ta sekcja realizuje poprzez podanie pojedynczej 1 na poszczególne piny funkcję PRAWO/LEWO/STOP Z HAMOWANIEM). Czy IRF530 lub IRFP260 nadadzą się i czy przeżyją prądy rzędu 20A. Jak kontrolować prąd?



Dzięki

irf 530 - 11A , irf 260 - 29A ( 45A)
do pomiaru prądu użyj bocznika w postaci rezystora połączonego pomiędzy masę i zasilanie stopnia mocy źródło tranzystorów zobacz sobie na przykładzie L298 http://boss.iele.polsl.gliwice.pl/pdf/STMicroelectronics/1773.pdf
parametrów elementów poszukasz tu http://www.elenota.pl/

Jeśli jest to silnik szeregowy to zamiana biegunów nie zmieni kierunku obrotów. Należełoby zmieniać bieguny tylko w jednej gałęzi tzn. w wirniku lub stojanie. Zmiana kierunku prądu w obydwu uzwojeniach nie spowoduje zmiany kierunku obrotów. No chyba że jest to silnik z magnesami trwałymi- ale nie byłby to silnik szeregowy.

Ten mostek będzie działał, ale będą z nim wieczne problemy ponieważ:
- napięcie na części sterującej (to oznaczone +18V-2) musi być większe od napięcia podawanego na mostek (tego oznaczonego X2-1) o ok. 10V (standardowe napięcie potrzebne do prawidłowego wysterowania mosfetów);
-jednocześnie napięcie sterujące podawane na "dolne" mosfety nie może przekraczać ok. 20V (znowu typowa wartość max Ugs mosfetów)
- jak się te dwa ograniczenia złoży, to jedyne rozsądne zasilanie to +18V na część sterującą i +10V na mostek.
Inne rozwiązania będą skutkowały albo przebiciem dolnych tranzystorów, ze względu na przekroczenie max Ugs, albo nadmiernym grzaniem górnych mosfetów, ze względu na słabe ich otwarcie.

add:
Oczywiście, nie doczytałem, że to może być szeregowy - najpierw podłącz go pod akumulator i sprawdź, w którą stronę się kręci. Następnie podłącz silnik odwrotnie i sprawdź, czy kierunek obrotów się zmienił

na tej stronie masz inne rozwiązanie mostka H

Witam

Zbudowałem ten mostek wg. schematu 4 x IRFP260, zasilanie mostka 24V DC. Zrezygnowałem do testów z opto, a na bramki tranz. podaję również 24V przez rezystory 22ohm. Zrezygnowałem również z diod zenera D9 i D10, gdyż powodowały marne otwieranie tranz. co powodowalo duzy spadek napiecia i silne grzanie. Dalej jednak mam problem, ponieważ na silniku mam tylko 19V, a zasilam mostek 24V. Jak to zmienic. Tranzystory mają opornosc SD 0,04ohm, więc jak dobrze liczę napięcie nie powinno spaść więcej niż 0,25V, gdyż prąd płynący przez silnik to w moim przypadku 2,5A.

Proszę o dalsze rady. Dzięki

Dodano po 34 [minuty]:

zbig_wwl napisał:

Ten mostek będzie działał, ale będą z nim wieczne problemy ponieważ:
- napięcie na części sterującej (to oznaczone +18V-2) musi być większe od napięcia podawanego na mostek (tego oznaczonego X2-1) o ok. 10V (standardowe napięcie potrzebne do prawidłowego wysterowania mosfetów);
-jednocześnie napięcie sterujące podawane na "dolne" mosfety nie może przekraczać ok. 20V (znowu typowa wartość max Ugs mosfetów)
- jak się te dwa ograniczenia złoży, to jedyne rozsądne zasilanie to +18V na część sterującą i +10V na mostek.
Inne rozwiązania będą skutkowały albo przebiciem dolnych tranzystorów, ze względu na przekroczenie max Ugs, albo nadmiernym grzaniem górnych mosfetów, ze względu na słabe ich otwarcie.

add:
Oczywiście, nie doczytałem, że to może być szeregowy - najpierw podłącz go pod akumulator i sprawdź, w którą stronę się kręci. Następnie podłącz silnik odwrotnie i sprawdź, czy kierunek obrotów się zmienił

Silnik jest ok. Nie stanowi problemu. Z tego co zrozumiałem to na tym mostku prawidłowo nie zasteruje silnikiem na 24V, bo musiałbym podawać na bramkę górnych mosfetów 34V, co by je skończyło, więc jakie rozwiązanie proponujesz. Czy układy z dwoma mosfetami P i dwoma N są lepsze w układzie H i czy można nimi sterować silniki na 24V.

markosoft napisał:

... na bramki tranz. podaję również 24V.... jak dobrze liczę napięcie nie powinno spaść więcej niż 0,25V, gdyż prąd płynący przez silnik to w moim przypadku 2,5A....

Obliczenia obliczeniami - popełniasz błąd w założeniu . Zauważ, że chcesz mieć 24V na źródle górnego tranzystora. A przecież wtedy byłby on zatkany bo Vs=Vg, czyli Ugs=0. U Ciebie akurat równowaga ustala się na 19V - wtedy Ugs=6V. Dla 6V osiągasz stan równowagi wysterowania tranzystora i oporności jego kanału dającego taki właśnie spadek napięcia.
Ten schemat, który podał bogdan_p powinien po małych korektach nadawać się do Twojego celu. Stosowanie mosfetów typu P jest swego rodzaju kompromisem pomiędzy prostotą sterowania a parametrami mostka. W tym przypadku jednak jest to chyba najrozsądniejsze wyjście.
Schemat wygląda dość skomplikowanie, ale sporo elementów jest tam niepotrzebnych, czyli:
- diody D1-D4 - mosfety mają takie diody wbudowane w strukturę (chyba nie ma mosfetów bez takiej diody );
-Z1;
-R9 i LED
Jeżeli to ma prawidłowo działać przy 24V to R5 i R7 trzeba zamienić na 10k i 10k rezystory dołożyć w kolektory Q1 i Q2.

A czym to zamierzasz sterować

Dzięki wielkie za uświadomienie mi braku wiedzy w tym temacie i popełnianie kardynalnych błędów. Niedawno się zorientowałem, że mierzyłem napięcia na bramkach górnych tranzystorów do masy i nie mogłem pojąć co jest grane.

Mam kilka pomysłów na sterowanie. Zastosuję jakiś mały Atmelik lub poprostu idąc na łatwiznę jakiś mały sterowniczek przemysłowy.

Reasumujęc czy jest możliwe prawidłowe działanie mostka H na tranz. typu N przy napięciu 24V, biorąc pod uwagę ograniczenia Vgs = 20V.
Pewno znowu się ośmieszę, ale gdybym podniósł napięcie sterujące do 32V to dolne mosfety zabezpieczone zenerkami powinny działać OK, a górne powinny się właściwie otwrzyć.
Co ty na to?

Ewentualnie jakie tranz. typu P proponujesz do pary z moimi IRFP260.

Co do typu P mosfetów to nie pomogę, bo właśnie ze względu na słabsze ich parametry ich nie używam
Co do Twojego pomysłu to może się udać, ale nie z tym schematem z Twojego postu wyżej. Tak właściwie to jest on całkowicie zły, tzn. zasilanie mostka w takim układzie to mogło być max ze 6V. Niewiem jak temu komuś ten robot działał . Poza tym jeżeli chcesz to sterować poziomami logicznymi, to w takim schemacie te opto są niezbędne. Jak będę miał chwilę czasu to wytnę Ci z moich schematów schemat takiego "dobrego" mostka

zbig_wwl napisał:

Co do typu P mosfetów to nie pomogę, bo właśnie ze względu na słabsze ich parametry ich nie używam
Co do Twojego pomysłu to może się udać, ale nie z tym schematem z Twojego postu wyżej. Tak właściwie to jest on całkowicie zły, tzn. zasilanie mostka w takim układzie to mogło być max ze 6V. Niewiem jak temu komuś ten robot działał . Poza tym jeżeli chcesz to sterować poziomami logicznymi, to w takim schemacie te opto są niezbędne. Jak będę miał chwilę czasu to wytnę Ci z moich schematów schemat takiego "dobrego" mostka

Będę wdzięczny za wszelką pomoc.
Zaczekam na pewny schemat.

Dzięki.

Poniżej masz schemat - jednak od razu zaznaczam - nieco go uprościłem. Ja u siebie po prostu steruję każdym tranzystorem z osobna i jako dirvery do górnych tranzystorów stosuję wzmacniacze operacyjne. Jeżeli jednak nie potrzebujesz sterowania obrotami, to taki schemat jak poniżej powinien być OK. Oczywiście pomiń te zdublowane tranzystory w jednej gałęzi mostka - pojedyncze wystarczą .



Do punktu oznaczonego "PWR" należy dołączyć +24V. Do punktów "V_HI" podłącz 34-38V.
Ja stosuję tranzystory IRL3803, więc dla nich wystarczy na punkty R i L podać +5V aby wszystko było OK. Dla Twoich tranzystorów potrzeba na te punkty podawać ok 10V.
I jeszcze jedna informacja dla tych, którzy będą chcieli wykorzystać ten schemat - jak pisałem - ja nieco inaczej steruję tranzystorami i zapewniam tzw. czas martwy na to, by nie załączyły się jednocześnie obydwa tranzystory w jednym pionie mostka. Budowa mostka wg. takiego schematu upraszcza sterowanie, ale nie zapewnia czasu martwego . Jest to często praktykowane więc myślę, że nie powinno być problemu - taki stan przejściowy trwa bardzo krótko. Przy próbach proszę jednak o podłączenie napięcia na złącze "PWR" poprzez bezpiecznik, aby ewentualne zwarcie nie uszkodziło tranzystorów mocy.
Oczywiście te tranzystory BSS138 też nie są krytyczne - wystarczą inne mosfety małej mocy z kanałem N, lub nawet zwykłe tranzystory bipolarne NPN. Wtedy jednak w obwodzie bazy trzeba umieścić rezystor ok. 4k7. Tabela sterowania dla takiego mostka jest chyba oczywista, więc nie będę jej zamieszczał

Jeszcze raz zaznaczę: mój pracujący mostek jest podobny, ale nie taki sam. Poza tym pracuje na napięcie max 15V. Myślę, że mostek zbudowany wg powyższego schematu będzie działał poprawnie, ale nie testowałem takiej konfiguracji w warunkach, jakie występują u Ciebie

Dzięki za shemat. Jak przetestuję to się odezwę i przedstawię już wiedzę doświadczalną z praktycznego działania mostka.

Pozdrawiam Marek

Zmontowałem układ według schematu Zbig_wwl.

Niestety również ten układ nie okazał się doskonały.
Napięcie Vgs górnych tranzystorów 4V i masakra.
Zmodyfikowałem schemat (poniżej), teraz działa super.
V_HI = 34V
PWR = 24V
Vgs górnych = ok. 10V
Vgs dolnych = ok. 11V

Pełne otwarcie napięcie na obciążeniu 23,5V

Jeszcze raz dzięki dla Zbig_wwl. Myślę, że to tylko pomyłka.

naczytalem sie o wynalazkach a teraz zaproponuje poprostu zakup driverow do mosfetow.
21 wiek nadchodzi... moze nawet juz jest.