[Teoria] Mostek H (H-bridge) - kompendium dla robotyka

[rasqba]

Tak samo jak dwoma tylko, że używasz po prostu jednego kanału.

Tak, to rozumiem, ale chodzi mi o pominięcie sterowania PWM. Czy po prostu nie podłącza się nic pod ten pin?

[bartek1333]

Tak, to rozumiem, ale chodzi mi o pominięcie sterowania PWM. Czy po prostu nie podłącza się nic pod ten pin?

Ten pin podłącza się wtedy do VCC.

[co_pat]

Po przymusowej przerwie wracam do tematu mojego mostka H (TU ).

Aktualny pomysł wygląda tak:

- górna cześć mostka dwa równolegle IRF4905 ( P channel ) praca: ON/OFF

- dolna cześć mostka dwa równolegle IRF1405 ( N channel ) praca: PWM jak pisał wcześniej Xweldog

Dla zabezpieczeń transile 1.5KE27 i/lub snubber wstępnie 1Ω5W 100nF (wg. link ) zobaczymy co wyjdzie w testach.

Driver ma być prosty ale skuteczny dlatego min. zasilanie driverów 24V, komplementarne pary tranzystorów.

Co o tym myślicie?

[Xweldog]

Przymusowa przerwa przerwą ale coś nie mogę się doczekać odpowiedzi co robisz, co chcesz sterować. Jakie silnik, jakich prądów można się tu spodziewać ect.

To jest układ o podstawowej toplogii. Dość ryzykowny, nie ma hardwarowego zabezpieczenia przed jednoczesnym włączeniem się MOS-ów będących "nad" i "pod" sobą. Szkoda że pin3 driverów nie są enable / disable. Wtedy, dając "na krzyż" kilka elementów, można by prosto zrobić takie zabezpieczenie.

O ile zrozumiałem, PWM chcesz kluczować tylko mocniejsze dolne chanel-N więc po co drivery do "górnych" ? Do załączania ich spokojnie wystarczą tranzystorki.

I, dlaczego 5kHz a nie np. 500Hz ?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[co_pat]

Silniki to MY1020ZX i napędzają TO 🙂.

Masz racje odnośnie zabezpieczenia, software może nie wystarczyć - pomyśle nad tym, ale też nie chcę ciągnąć dodatkowego kabla zasilania np. 5V/12V bo bramki CMOS są chyba do 18V.

Odnośnie sterownia tranzystorów to tak jak pisałeś: "górne" tylko załączają, a "dolne" kluczują.

5kHz było kiedyś wstępnie jako maksymalna częstotliwość, na starych mostkach sterowałem chyba 700Hz ale przy tym hałas niesamowity 🙂

[Xweldog]

Taka ogólna uwaga ( nie tylko do Ciebie ): im mniej "pytacz" podaje inf, tym mniej dostaje odpowiedzi. Tak samo, do ich udzielania zniechęca odsyłanie do jakichś linków by "podpowiadacz" czytał, przewertował ileś tam stron i wyłapywał podstawowe dane.

MOS-y mają wystarczający margines Uds max do Uz. "Dolne" 1405 powinny wyrobić prądowo, na 1/2 z 5,5mΩ wydzielą się ok. 2W więc będzie potrzebny jakiś radiatorek. Gorzej z górnymi, na nich wydzieli się ze 4razy więcej. To b.mało precyzyjnie techniczne ale, potrzebny będzie dość spory. Może byś na "górę" dał równolegle po 3-4szt ?

Na myśli miałeś chyba nie CMOS a MOS-FET. Mają Uds max 20V więc bezpiecznie będzie przyjąć 18V. Te drivery są pod pewnymi względami nie złe ale nie możesz tak sterować, wszystkim MOS-om uwalisz bramki.

Co do f dla PWM. Hałas jest argumentem ale im wyższa tym dłuższy będzie początkowy odcinek duty który będziesz musiał pominąć. Jak długi ? Nie wiem, to trzeba ustalić experymentalnie.

[co_pat]

Jeżeli chodzi o górne MOS-y to nie problem dać trzy czy cztery równolegle.

Wcześniej miałem na myśli bramki logiczne CMOS aby zrobić zabezpieczenie hardwarowe przed włączeniem tranzystorów w jednej gałęzi.

Przed chwilą zdałem sobie sprawę, że zasilanie driverów i sterowanie tranzystorami IRF1405 i IRF4905 z 24V może je uszkodzić więc może rozwiązać to jak np. niżej?

[marek1707]

Jeśłi już przyjąłeś taką strategię sterowania mostkiem, że górne załączasz na stałe i wyznaczają kierunek a dolne modulowane PWM, to zrób odpowiednie do tego sterowanie. PMOSy możesz załączać tak jak na powyższym schemacie - i tak to będzie bardzo rzadkie i raczej w zerze prądu bo tylko podczas zmian kierunku obrotów. NMOSom za to daj drivery jak wcześniej pokazałeś, bo te będą mieliły prąd jak mikser. Acha, jeśli dajesz kilka MOSFETów równolegle z jednego drivera, to niech każdy ma swój własny opornik szeregowy w bramce. Przecież nie możesz założyć, że każdy z nich ma dokładnie to samo napięcie progowe Uth. A jeśli są różne, to i momenty załączania przestaną się pokrywać.

[co_pat]

Marek1707 sterowanie tylko takie jak pisales aby P-MOS-ów nie podgrzewac zboczami, a rezystor bedzie osobny dla każdego tranzystora i do tego jednakowa reaktancja w obwodzie bramek tranzystorów. Drivery dla P-MOS zostaną aby zapewnic jak najszybsze przeladowanie bramek szczegolnie przy równoległym połączeniu tranzystorów.

[marek1707]

Rozumiem, że w drugim zdaniu piszesz o dolnych NMOSach - albgo ja nie rozumiem idei. Najlepiej opisz, jak chcesz zrobić sterowanie driverami (i których tranzystorów) przy 24V zasilaniu - to może być ciekawe.

Jeśli chodzi o te górne, to przy takim trybie ząłaczania statycznego wielkich wymagań na obwód bramki nie ma. Wg. mnie spokojnie mogą być połączone wszystkie równoległe razem, nawet bez separacji bramek. Przecież stany dynamiczne będą rzadkością i to w dodatku w trybie zero-prądowym więc nawet jeśli nie przełączą się jak jeden z dokładnością do 20ns to i tak nic się nie stanie.

Pomyśl też o dobrych diodach równoległych do PMOSów - na schemacie powyżej ich nie ma. O ile przez dolne MOSFETy prąd silnika będzie płynął tylko w fazie ich załączenia, o tyle przez górny PMOS (ten przeciwny do aktualnie włączonego) prąd silnika będzie się zamykał gdy PWM wyłączy NMOSa. To będzie płynęło właśnie przez diodę (bo do góry) a na pewno na zewnątrz tranzystora da się zrobić lepszą niż ta wbudowana.

[co_pat]

Marek1707 masz racje,chodziło mi o dolne tranzystory.

Odnośnie sterowania. Osobny driver dla kazdej grupy równoległych tranzystorów (mam odpowiednią ilość driverów więc nie muszę stosować tranzystorów do sterowania PMOS). Zasilanie z 24V odpada ze względu na max napiecie bramki tranzystorów - pisalem o tym wcześniej. Schemat powyżej byl przykładowy, chodzilo mi o zabezpieczenie bramek diodami zenera przy wyzszym napięciu zasilania. Aktualny schemat to ten niżej i są tam diody przy PMOS.

Jest jeszcze jedna może istotna sprawa. Całość zasilania jest z dwóch akumulatorów 12V połączonych szczeregowo w związku z tym można wyodrębnić 12V (z pomiedzy akumulatorów). I tetaz pytanie. Czy wyodrębnione 12V może zasilać driver dolnych tranzystorów i być jednocześnie "masą" dla drivera górnych tranzystorów a plus zasilania górnego drivera podłączone pod 24V?

[Xweldog]

Nie myślałem o tym schemacie, jest dobry ale do małej f dla PWM. Silnik są duże, będą pożerały sporo prądu i hałasować, ale może przemyśl kwestię f. Bo można pójść z nią w górę lub dół. A najlepiej, sprawdzić na jednym pakiecie tranzystorów i jakimś prostym Ge z duty 50%.

Takie sprawdzenie da Ci b.dużo. Będziesz mógł dokładniej ustalić jakich wymagają radiatorów. Oraz sprawdzić w tym konkretnym przypadku, na tych tranzystorach, driverze ect. o ile ze wzrostem f wzrasta im temperatura z powodu większej ilości podgrzewań od zboczy.

[regrom]

Pozwolę się podłączyć z moim mostkiem, z którym mam problem.

Wartości elementów jak na schemacie. Problem jest taki, że nie mogę go wysterować sygnałami logicznymi. Testuje go chwilowo, podając na piny gnd lub VCC(lub 5V) na sztywno, bez pwm'a. Zgodnie z tabelą logiczną, nie rusza. Ale kiedy pin PWM, od dolnych mosów wisi w powietrzu, lub dotknę go palcem, silnik zaczyna kręcić.

Kolejny problem to te BS170 czasem padają po zabawie :/, zwierając mi parami mosy, jak wymienię BS nadal nie mogę wysterować mostka. Na szczęście mam ograniczony prąd i tranzystory IRF się nie boję, trochę się przygrzeją jedynie w przypadku zwarcia.

Czy problemem są tu diody BAT85? Zamiast np. BAT46?

[co_pat]

Xweldog masz rację, bez testów w sumie nie ma o czym mówić.

Moze zacznę od testów nazwijmy to półmostka.

Dwa PMOS połączone rownolegle, bramki przez rezystor na stałe do masy. Dwa NMOS równolegle sterowane przez driver zasilany z 12V, snubber,transile,diody,generator, oscyloskop i jazda 🙂

regrom dodaj rezystory 10k od bramek BS do masy aby je rozladowywaly, nie moga wisiec w powietrzu, bo właśnie wtedy mogą przelaczac same z siebie i wtedy padają. Ponadto jest tam duzo sprzeżeń i jeden tranzystor BS źle wysterowany nie pozwala przełączyć tranzystorów mocy.

[Xweldog]

Co-pat, o zbadaniu pół-mostka zamierzałem dodać w następnym kroku. Bo lepiej poświęcić z godzinę czy więcej i sprawdzić rozmiar radiatora teraz niż robić to później w projekcie.

Regrom, o oporkach GS już wiesz ( tak ok. 100kΩ ). Sprawdzanie tego mostka zacząłbym od zwarcia DS np. Q1. Silnik będzie się kręcił - rozewrzeć i zewrzeć Q4.

Ten schemat mnie niepokoi, widzę możliwość jednoczesnego włączania się MOS-ów będących "nad" i "pod" sobą co będzie skutkować krótkim zwarciem Uz. W +Uz dałbym np. 4,7Ω jako ogranicznik prądu i sprawdziłbym czy i co się dzieje gdy będzie się podawać na te trzy We różne kombinacje różnych stanów.