[haker_fox 61]

Здравствуйте!

Мой первый вопрос: имеет ли такая схема право на жизнь? Это мост для управления коллекторным двигателем постоянного тока. Верхние MOSFET управляются без драйверов, с помощью биполярных тразисторов. Частота ШИМа, который подается на вход ENBL не велика (около 4 КГц), следовательно заметного нагрева этих транзисторов быть не должно, что на практике подтверждается. Входы IN_1 и IN_2 предназначены для управления двигателем: если на них одинаковый логический уровень, выводы двигателя закорочены; если уровни разные, то меняется направление вращения. Этот режим работы справедлив, когда на входе ENBL лог. 0. Если там лог. 1, то все полевики закрыты, двигатель обесточен. Логика на элементах 2ИЛИ-НЕ предназначена для железной защиты от сбоя программы/железа управляющего МК: никаким образом не будут одновременно открыты полевики по одну сторону моста, т.е. не произойдет КЗ. Два стабилитрона защищают затворы верхних MOSFETов, т.к. мост будет питаться от напряжения 27В.

 

Второй вопрос: шунт R9 предначен для измерения потребляемого двигателем тока. Я хочу реализовать измерение тока, скажем в диапазоне от 500ма до 5 А с разрешением в 50 ма.

Тогда при 500ма напряжение на шунте: 0.500 * 0.375 = 0.188,

при 5А: 5.000 * 0.375 = 1.875.

Коэффициент усиления ОУ при указанных на схеме резисторах = 2.670.

Тогда выходное напряжение ОУ при мин и макс ток будет соответсвенно: 0.188 * 2.670 = 0.502 В и 1.875 * 2.670 = 5.006В.

Таким образом я планирую завести выход ОУ на АЦП какого-либо AVR.

Т.к. АЦП 10 битный, то мы сможем измерять напряжение с выхода ОУ с разрешением 5 / 1024 = 0.005 В.

Для измерения тока с точностью 50ма, мы должны измерять напряжение с шагом:

(5.006 - 0.502) / 100 = 0.045 В. Таким образом мы видим, что АЦП это позволяет и погрешность при "шумящих" малых разрядамх не должна быть высокой.

Кстати, нижний порог в 500 ма выбран из соображений, что меньше измерять нет смысла. Да и по даташиту минимальное входное напряжение ОУ при питании от 32 В равно 0.3 В.

 

Третий вопрос: нужно ли ставить опторазвязку на управление мостом, т.е. на входы ENBL, IN_1 и IN_2? Это на случай пробоя силовых транзисторов.

Поставить опторазвязку в схему измерения тока, как мне кажется будет проблематично из за нелинейности оптронов.

 

Четвертый вопрос: верно ли имитирую двигатель: резистор R16 и индуктивность L1? Только источника противоЭДС нет.

 

Схема в формате JPG и для Micro-CAP8 в архиве.

 

При анализе в MC никаких огрехов замечено не было, но мой небольошой опыт не позволяет быть в этом уверенным на 100%. Анализ проводил только Transient. Может быть нужно что-то еще?

 

Заранее благодарен Всем, уделившим внимание моим вопросам!

 

 

Упс! про минимальные входные 0.3 В для ОУ я конечно загнул, не заметил знак "минус" в даташите. Т.о. минимальное входное -0.3 В.

h_bridge.zip

[_Pasha 0]

Что немного смущает:

1. Нет DeadTime

Официальное приглашение в тему :)

2. Медленное рассасывание заряда на верхних ключах.

3. Опторазвязка нужна, если у Вас чисто исполнительный модуль, чтобы не пугать дорогую управляющую электронику. Если же на борту будет локальный дешевый контроллер, то это дешевле выйдет.

[haker_fox 61]

Что немного смущает:

1. Нет DeadTime

Официальное приглашение в тему :)

2. Медленное рассасывание заряда на верхних ключах.

3. Опторазвязка нужна, если у Вас чисто исполнительный модуль, чтобы не пугать дорогую управляющую электронику. Если же на борту будет локальный дешевый контроллер, то это дешевле выйдет.

1. Спасибо за приглашение!!! Посмотрю)

2. Гм. А что делать?

3. Будет локальный дешевый МК, наверно ATmega168. Хотя оптроны CNY74-4H (4 канала) не так дороги. Это для развязки управления. Для развзязки канала измерения тока, конечно может быть и без оптронов дешевле.

[_Pasha 0]

2. Гм. А что делать?

 

Сложный вопрос. Здесь пуш-пулом не отделаешься. У меня пока с идеями глухо.

[haker_fox 61]

А чем грозит невыполнение пунктов 1 и 2?

Дело в том, что частично эта схема работает, без ОУ. ОУ только в симуляторе.

[alexander55 0]

А чем грозит невыполнение пунктов 1 и 2?

На фронтах будет наблюдаться кз источника при смене полярности напряжения, прилагаемого к двигателю .

Реально "нерассосавшийся" ключ может проводить ток.

[haker_fox 61]

Не об этих пика идет речь?

Нижний график - ток через шунт.

Предпоследний - соответственно напряжение на шунте и на выходе ОУ.

На самом верхнем показано включение двух ключей.

[alexander55 0]

Не об этих пика идет речь?

Скажу, не вникая в суть, похоже.

[_Pasha 0]

Сложненький мост получается.

А чем Вам бутстрепные с IR2104 и NMOS не нравятся ?

[Burner 0]

Разряд ускоряется вот так:

А IR2104 - действительно хорошая вещь. И нижние транзисторы можно ставить нормальные, а не Logic Level. Шунтовый резистор будет меньше мешать их переключению.

Питать IR2104 - от 15 В кренки, потребление будет ок. 10 мА. Только должны быть в ШИМ паузы хоть 2 мкс(активный ноль, т. е. нижний транзистор открыт), чтобы заряжалась бустрепная емкость. И еще у IR2104 есть инв. вход выключения - SD.

[_Pasha 0]

Разряд ускоряется вот так:

:beer:

 

2haker_fox: вот Вы говорили про 4кГц ШИМ. Если не секрет, какие у Вас двигатели используются? А то я не так давно граблей наелся, пришлось до 50кГц повышать. У меня были ДПР-цифры не помню, но 27вольт, 0,5 ампер номинальн ток.

[haker_fox 61]

2haker_fox: вот Вы говорили про 4кГц ШИМ. Если не секрет, какие у Вас двигатели используются? А то я не так давно граблей наелся, пришлось до 50кГц повышать. У меня были ДПР-цифры не помню, но 27вольт, 0,5 ампер номинальн ток.

Двигатель ДПМ-35Н2-02. Стоит в промышенном манипуляторе. Пуск. ток 2.5А, ном. 0.6А. Но я использую плавный разгон, следовательно пусковой ток не очень большой. Частоту ШИМа подбирал из рекомендаций на этом форуме, только не помню уже в какой ветке: примерно от 980 до 15000Гц. Вроде помню, чем выше, тем лучше.

Взял 4 КГц . На большей частоте греются верхние полевики - следствие отсутствия драйвера и создание оного на биполярных транзисторах.

Двигатель отлично работает как с нагрузкой, так и без нее.

P.S. Также работает ПИ регулятор на скорость, проблем практически нет.

 

Скажу, не вникая в суть, похоже.

Спасибо!

 

Разряд ускоряется вот так:

А IR2104 - действительно хорошая вещь. И нижние транзисторы можно ставить нормальные, а не Logic Level. Шунтовый резистор будет меньше мешать их переключению.

Питать IR2104 - от 15 В кренки, потребление будет ок. 10 мА. Только должны быть в ШИМ паузы хоть 2 мкс(активный ноль, т. е. нижний транзистор открыт), чтобы заряжалась бустрепная емкость. И еще у IR2104 есть инв. вход выключения - SD.

:a14:

На счет IR2104 подумаю!

 

Сложненький мост получается.

А чем Вам бутстрепные с IR2104 и NMOS не нравятся ?

Вы правы, сложный мост выходит. И наверно не очень надежный. Я ведь хочу сделать более менее универсальный контроллер двигателя. Чтобы его можно было и в другие разработки вставлять. Посмотрю на IR2104, подумаю.

[haker_fox 61]

Немного изменил схему, добавил диоды D18 & D19. В результате пики тока при включении двигателя стали меньше. Теперь это иголки. На диоды натолкнул app note от NXP. Что интересно, они не используют специализированные микросхемы драйвера в своей схеме. Может быть она и не работоспособна.

Что не понятно в моей схеме, так это присутствие 53.364 В на затворе одного из закрытых транзисторов. Нормально ли это?

 

Без диодов напряжение на затворах верхних транзисторов в норме, зато пики достигают 6.3 А.

 

Т.о. если не менять полярность двигателя и не тормозить его, вроде бы все нормально.

 

Если менять полярность на двигателе или трмозить его, то возникают КЗ. Нижний правый рисунок. Вывод: нужно использовать что-либо подобное Ir2104, либо тормозить (изменять направление вращения двигателя) в момент, когда мост выключен (лог. 1 на ENBL).

[alexander55 0]

Если менять полярность на двигателе или трмозить его, то возникают КЗ. Нижний правый рисунок. Вывод: нужно использовать что-либо подобное Ir2104, либо тормозить (изменять направление вращения двигателя) в момент, когда мост выключен (лог. 1 на ENBL).

Ну вот Вы поняли суть.

Токовая пауза перед переключением обязательна.

[haker_fox 61]

Ну вот Вы поняли суть.

Спасибо! Стараюсь :)

Токовая пауза перед переключением обязательна.

Неужели это и есть этот самый dead-time? :)

Насколько я понимаю, его можно формировать программно, либо RC-цепочкой. В первом случае проще, во втором тоже не должно быть сложно. По надежности первый способ мне не нравиться, все таки программа в МК может сбойнуть. Хотелось бы железную защиту. Как в случае с 74hc02 от одновременного включения верхнего и нижнего транзисторов по одну сторону. Но и драйвер IR2104 по некоторым причинам ставить не хочется. А самое главное, хочу суть понять.

Попутно вопрос: какую роль все таки могу играть диоды D18 & D19, учитывая мой предыдущий пост?

 

P.S.

Прошу сильно не пинать, в аналоговой технике опыта мало и есть пробелы в знаниях :maniac: