Драйвер BLDC при большой скважности ШИМ.

[варп 0]

Вот из-за всех этих программных заморочек мне и не нравится "бустреп". Толи дело гальванически развязанные обмотки DC-DC... - подал питание , и уже точно знаешь, что питание есть на всех драйверах... Я бы на моно-колесе (или квадрокоптере) с "бустрепом" ни в жисть бы не поехал...

[MPetrovich 0]

8 hours ago, jcxz said:

Не понимаю Вас... Чем отличаются "активный" и "неактивный" периоды, в вашей терминологии

Активный период ШИМ (active level)  - это по сути duty cycle. Или в отечественной терминологии длительность импульса (из определения: скважность=длительность импульса ШИМ/период ШИМ). В англоязычной литературе встречается также определение PWM_ON time. В приложении к моей схеме, активный период ШИМ - когда сигнал на входе драйвера верхнего ключа(H_C, H_B или H_A) равен единице.

 

8 hours ago, jcxz said:

Всё дело в том что обмотки двигателя - это не к.з. на GND. Они имеют индуктивность.

Я никоим образом не опровергаю этого утверждения. Выходит я ошибся, полагая, что в момент выключения верхнего ключа Q1 точка РН_С по постоянному току замыкается на GND через нижний ключ Q6 и происходит заряд С5? Ведь ёмкость заряжается постоянным током, а при переменном токе ёмкость проводит ток (имея сопротивление Rc=1/w*C), не так ли?

7 hours ago, Baser said:

Вы в курсе про зависимость емкости керам.конденсаторов от напряжения? Т.н. Vbias?

Забыл уже про этот эффект. Спасибо, что напомнили) Только я слышал название  DC-bias. Не знаю какие стоят у меня конденсаторы, но не класс 1, это уж точно))) Поэтому эффект наверняка присутствует.

 

P.S. Если участникам обсуждения не доставит неудобств, то выскажу пожелание, чтобы в своих ответах они больше внимания уделяли разъяснению моих ошибок, а не обсуждению величины моего IQ и уровня образования. Заранее благодарю.

Edited July 7, 2020 by MPetrovich

[MPetrovich 0]

2 hours ago, варп said:

Вот из-за всех этих программных заморочек мне и не нравится "бустреп".

Так это ж вроде как аппаратная, а не программная "заморочка"...

[Baser 0]

6 часов назад, MPetrovich сказал:

Осциллограф пришлось отнести обратно на работу. Теперь есть только логический анализатор. А цифровым тестером там смотреть нет смысла - скорость отображения только для постоянного тока и годится.

Плохо. "Без осциллографа - это не жизнь не разработка" (с)
Поспрашивайте на фирме/по знакомым, может завалялся хоть советский осциллограф 40-й летней выдержки. Полосы 10МГц вам за глаза хватит. На любой фирме такой хлам есть, если еще не сдали в утиль.
А пока хоть тестером померьте напряжения VB на драйверах при различных оборотах. Уже среднее значение напряжения может о многом сказать.
 

06.07.2020 в 13:43, MPetrovich сказал:

Схема зарядового насоса (charge pump) была позаимствована мной из апнота фирмы IR. Прежде, чем реализовывать это схемное решение, хочу узнать мнения участников о схеме и о самом принципе.

В схеме отдельные части рабочие, а вот все в целом - сомнительно.
1. Зачем питание таймера брать от трех фаз? При этом все равно получится 12В. Т.е. диоды от фаз, R26 и D7 - избыточны.
2. На помпе таймера, на C15, D6 получится 24В. При работе помп драйверов ключей добавится еще 12В, итого 36В. А затворы полевиков держат только 20В.
Т.е. все чрезвычайно криво...

[варп 0]

5 hours ago, MPetrovich said:

Так это ж вроде как аппаратная, а не программная "заморочка"...

MPetrovich, вот когда Вы разберётесь с тем, как работает "бустрепное" питание, я Вас спрошу - а в чём недостатки "бустрепного "  питания ? ...., вот после и поговорим... - а пока разговаривать - смысла нет... Вы ещё даже свою ненужную "помпу" не убрали... Про МС33033  даташит не почитали..., напряжение питания драйверов не померяли...( ну ладно осциллографа нет, а обычного вольтметра тоже нет...?)... Вы ни на шаг не приблизились к причинам Ваших заморочек...Не в коня корм.

Edited July 8, 2020 by варп

[Priest_89 0]

Заряд бутстрепного конденсатора происходит не через обмотки двигателя, а через бутстрепный диод и нижний ключ полумоста в момент его открытия. Кстати, то, что вы называете скважностью - называется коэффициент заполнения (Duty cycle), а скважность - обратная величина. При коэффициенте заполнения 90% (и выше тоже) схема, как на рисунке, но без помп, работает без проблем. Так что ищите ошибки в схеме, в монтаже, смотрите осциллограммы и уровни напряжения.

[MPetrovich 0]

2 hours ago, Priest_89 said:

Заряд бутстрепного конденсатора происходит не через обмотки двигателя, а через бутстрепный диод и нижний ключ полумоста в момент его открытия.

Это я уяснил наконец, спасибо jcxz)))

9 hours ago, Baser said:

Зачем питание таймера брать от трех фаз?

Затем, что насос включается только на время, когда открыт верхний ключ фазы, а он на каждом шаге разный.

 

9 hours ago, Baser said:

На помпе таймера, на C15, D6 получится 24В. При работе помп драйверов ключей добавится еще 12В, итого 36В.

Напряжение на С15 определяется номиналом стабилитрона D7. Оно будет равно V_D7*2. Конденсатор С15 при работе насоса оказывается включен параллельно ёмкостям подкачки (относительно ноги VS драйверов) и напряжение на конденсаторе подкачки будет равно напряжению на С15. AN-978 Вот ссылка стр. 18

[jcxz 0]

16 часов назад, варп сказал:

Вот из-за всех этих программных заморочек мне и не нравится "бустреп". Толи дело гальванически развязанные обмотки DC-DC... - подал питание , и уже точно знаешь, что питание есть на всех драйверах...

Как правило: чем больше программных "заморочек", тем меньше "аппаратных". А программные, при тиражировании изделия, ничего не стоят.  

16 часов назад, варп сказал:

Я бы на моно-колесе (или квадрокоптере) с "бустрепом" ни в жисть бы не поехал...

Тогда видимо никогда и не поедете. Так как (имха) они все на вольтодобавке сделаны.  

[Baser 0]

5 часов назад, MPetrovich сказал:

Напряжение на С15 определяется номиналом стабилитрона D7. Оно будет равно V_D7*2. Конденсатор С15 при работе насоса оказывается включен параллельно ёмкостям подкачки (относительно ноги VS драйверов) и напряжение на конденсаторе подкачки будет равно напряжению на С15. AN-978 Вот ссылка стр. 18

Это все так для схемы на Figure 16 из AN-978.

5 часов назад, MPetrovich сказал:

Затем, что насос включается только на время, когда открыт верхний ключ фазы

Да, для схемы, которая:
- имеет только один верхний ключ без нижнего
- имеет только один канал
- имеет плавающую землю таймера вольтодобавки.
А вот то, что уже нарисовали вы, будет работать так, я вам расписал выше

Кстати, тут давеча в Авто разделе была тема с вопросом, как можно включить верхний NMOS ключ на длительное время. Вы эту схему можете там порекомендовать - работать будет.

[MPetrovich 0]

1 hour ago, Baser said:

Это все так для схемы на Figure 16 из AN-978.

Ок. Вы утверждаете, что напряжение на конденсаторе подкачки будет складываться с напряжением поступающим от насоса. Каким именно образом? Если закрыт верхний ключ и насос качает заряд, то конденсатор С15 будет всё таки заряжаться не более, чем на V_D7*2. Здесь возражений нет?

Далее. Когда на выходе 3 м/сх U5 будет положительное напряжение, то на С15 будет как раз  то самое напряжение V_D7*2, закроется диод D6, откроется диод D5 и С15 окажется подключен к левому (по схеме) контакту, скажем, С17. Если я правильно понял, то в момент отключения верхнего ключа (в моём примере Q6) на правом (по схеме) контакте С17 будет напряжение близкое к V_BUS, благодаря индуктивностной нагрузке - обмотке. При подключении к левому контакту С17 конденсатора С15 произойдёт перераспределение заряда между оказавшимися параллельными конденсаторами. Если на левой обкладке С17 в момент подключения С15 будет напряжение больше, чем на С15, то С17 подзарядит С15, если же меньше, то наоборот. Сложить напряжения этих двух конденсаторов не получится, поскольку на левом контакте С15 напряжение не поднимется больше V_BUS.

[Baser 0]

Неправильно мыслите. Во первых, можно (пока) не учитывать мотор вообще. Фазы подключаются или к нулю или к 12В.
Во вторых, я нигде не вижу подключения конденсаторов параллельно. Только последовательно.
При грубом анализе помпы накачки можно считать ток нагрузки малым, поэтому заряд конденсаторов накачки происходит быстро, а разряд медленно, им пока пренебрегаем. Из-за этого получается, что емкости накачки в рабочем режиме все время заряжены.
 

4 часа назад, MPetrovich сказал:

Если закрыт верхний ключ и насос качает заряд, то конденсатор С15 будет всё таки заряжаться не более, чем на V_D7*2. Здесь возражений нет?

Нет, за исключением того, что вы построили классический трехфазный выпрямитель с RC фильтром и таймер-помпа будет работать все время. На выходе помпы все время двойное напряжение питания, и на питании VB драйверов уже будет около 20В минимум.
 

4 часа назад, MPetrovich сказал:

При подключении к левому контакту С17 конденсатора С15 произойдёт перераспределение заряда между оказавшимися параллельными конденсаторами. Если на левой обкладке С17 в момент подключения С15 будет напряжение больше, чем на С15, то С17 подзарядит С15, если же меньше, то наоборот.

Нет там параллельного подключения. А помпа получилась двухкаскадная.
На VB драйвера 20В (левая нога С17). Потом открывается нижний ключ - заряжает С17 до 20В.
Потом открывается верхний ключ, подает на правую ногу С17 12В и напряжения на С17 сдвигаются вверх еще на 12В.
На левой ноге С17 получаем 32В.

Уф, запарился писать. Пора бы уже вам симулятор осваивать. Я вот LTSpice немного освоил, частенько сильно помогает...

p.s. Немного я тут перестращал: На левой ноге С17 получаем 32В, но это напряжение относительно земли.
Относительно VS (общего провода верхнего ключа - фазы) будут те же 20-22В.
Но это все равно много, т.к. по паспорту и питание VB-VS должно быть 10-20В, и затворы полевиков держат только 20В.

Edited July 8, 2020 by Baser
добавил p.s.

[MPetrovich 0]

15 hours ago, Baser said:

Нет там параллельного подключения. А помпа получилась двухкаскадная.
На VB драйвера 20В (левая нога С17).

Предположим это так относительно GND, при условии, что стабилитрон в питании насоса на 10В. Ведь это, надо понимать, насос накачал 20В в конденсатор? Относительно VS там будет всего 10В, кстати сказать.

 

15 hours ago, Baser said:

Потом открывается нижний ключ - заряжает С17 до 20В.

Не понимаю. Каким образом? Когда откроется нижний ключ, на правой обкладке С17 будет GND, а на левой через диод D4 больше, чем V_BUS=12В не закачается. 

 

Другой вариант. 

Допустим напряжение на левой обкладке С17 получилось после открытия нижнего ключа. Тогда оно будет равно V_BUS = 12В.(относительно VS драйвера, а относительно GND это напряжение 24В) Тогда, после открывания верхнего ключа насос начинает качать свои 20В (относительно GND), но на левую обкладку С17 эти 20В не попадут, пока напряжение на левой обкладке С17 относительно GND будет больше 20В - диод D5 не откроется. Получится, что насос вкачивает напряжение на С17, только когда напряжение на левой обкладке С17(относительно GND) станет меньше, чем на правой обкладке С15.

Edited July 9, 2020 by MPetrovich
Исправил ошибку

[Baser 0]

15 часов назад, MPetrovich сказал:

Не понимаю. Каким образом?

Разбирайтесь. Макс.упрощенная модель без нагрузки. С нагрузкой напряжения будут немного меньше.

BLDC_1.asc

[MPetrovich 0]

Вы просто мастер на все руки))) Спасибо за модель!

Только я видимо туповат и не понимаю каким образом от 0ms  до примерно 5ms на VB появляется заряд в 22В? Ведь это заряжается бутстрепный конденсатор С17=470мкФ через диод D4, не так ли? Помпа в это время не работает. Как С17 может зарядиться выше напряжения питания(12В), при том, что его нижняя обкладка замкнута ключом S2 на землю?

Или в Вашей модели помпа качает с начала отсчёта?

[Baser 0]

Поставьте LTSpice, погоняйте модель. Там можно посмотреть напряжения и токи в любых местах. Фазировку сигналов сделал как придется, не думая. Возможно реально стартовать все будет иначе, но общий принцип не изменится.

4 часа назад, MPetrovich сказал:

Или в Вашей модели помпа качает с начала отсчёта?

Помпа начинает качать сразу, т.к. я ее запитал от 12В. В вашей схеме будет примерно также, я уже описывал отличия вашей схемы от схемы из AppNotes, ищите в топике выше.

Если хотите, зарегистрируйтесь на сайте Инфинеона и скачайте модель для IR2101, может удастся прикрутить ее к LTSpice. Мне было лень регистрироваться.