Skocz do zawartości
Xweldog

PWM, czyli jak to jest z ta czestotliwoscia?

Pomocna odpowiedź

Xweldog miałbym do Ciebie prośbę. Widzę po Twoich postach, że masz ogromne doświadczenie odnośnie sterowania silnikami. Ja od dłuższego czasu walczę z mostkiem H do silnika DC 24V i prądzie ciągłym w granicach 25-30A. Wykonałem kilka mniej i bardziej udanych układów ale i tak nic nie wytrzymało. Dysponujesz może jakimś sprawdzonym schematem do tego typu parametrów najlepiej na tranzystorach N-MOS?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Tylko na N-MOS ? Nie mam, nigdy takowych nie robiłem, nie rozważałem gdyż imo nie warto sobie nimi zawracać głowy ( chyba że na Uz 320V lub więcej ). Topologia: N-MOS-y tylko "na dół" a "na górę" MOS-y P lub przekaźnik.

Ale, przejdź do bazowego tematu "Mostki H" gdyż:

- niech o mostkach będzie w jednym miejscu bo temat się rozwadnia.

- w tym temacie to tak jakoś samo wyszło a teraz kwestie będą mi się mieszały

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Xweldog, Piwko za pomoc poleciało choć tak naprawdę należałaby się flaszeczka 🙂 wracając do tematu co by nie robić OT:

Przeanalizowałem to co napisałeś oraz schemat i mam kilka pytań:

1. Czy anoda diody D1 nie powinna być podłączona pomiędzy R2 a bramkę lewego IRL'a ?

2. Co to jest RK702? Bo za nic nie mogę tego znaleźć 🙂

3. Przy doborze transila napięcie przebicia powinno być większe niż Uz. O ile mniej więcej większe dobrać?

4. Myślałem o jakiejś optoizolacji pomiędzy Atmegą a mostkiem. Dokładnie to o układach CNY17. Stosował może ktoś te układy? Ewentualnie czy możecie polecic coś innego, sprawdzonego ?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Co do piw i flaszeczki: patrząc na nie i ilu z kilkudziesięciu tyś którzy przeczytało bazowy art. "Mostki H" wychodzi, że on praktycznie nikomu się nie przydaje. Chyba nie będziesz mi się dziwił jak któregoś dnia zamilknę na zawsze. Tym bardziej że np. teraz na chybciaka odpisuję w przerwie śniadaniowej z pracy ze służbowego PC narażając się na utratę premii.

1) masz rację, ma iść deczko wyżej. Normalnie danego MOS-a wyłącza dioda w drenie dopowiadającego mu BS170 a ta ( odkładniej to te ) ma ją ( je ) dublować i trzymać bramkę ( bramki ) MOS-ów na masie przez czas rozałdowania RC 100nF / 1M.

2) do RK702 kiedyś doszedłem poprzez jakiś katalog. To jest 2N7000 w wersji SMD. Przed tą odpowiedzią sprawdziłem w pierwszym z brzegu DS a tam code było 72. Jest ich multum w wielu pecetowych Mother Board ale np. jako "702". Dobrze znoszą wylutowywanie.

3) kolejnego z typoszeregu, przy Uz 24V transil na 27V ect.

4) kwestia opto była tu już chyba gdzieś omawaina, przy tak małych U nie ma sensu. Owszem, stosowałem np. szybkie 6N137 czy optodrivery HCPL ale do mostków na kilka set V.

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Wcześniej już zostało ustalone że na połowę mostka składać będą się dwa równolegle połączone mosy P i jeden N. Czy połączenie równoległe mogę wykonać bezpośrednio ( G do G, D do D , S do S ) tak jak jest to na screenie

Czy konieczne jest powielenie R2,R3,D1 ?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

MOS-y mają jedną ( co najmniej ) ciekawą właściwość: dodatni wsp. temp. złącza DS. W konsekwencji można je łączyć równolegle ( oczywiście tego samego typu ) gdyż ten, który w danym momencie ma minimalnie mniejsze Rds będzie przewodził więcej prądu więc będzie się bardziej nagrzewał. Ze wzrostem temp. rośnie mu Rds, prąd mu się obniży a w konsekwencji, w połączeniu równoległym więcej prądu zacznie płynąć przez drugi. Gorętszy będzie "wpychał" prąd w chłodniejszego, ten się będzie nagrzewał ect. Ta huśtawka się ustabilizuje gdy po chwili oba podzielą się prądem po połowie.

Dokładnie odwrotnie jest z tr. bipolarnymi, przy połączeniu równoległym przewodzący więcej ze wzrostem temp. będzie przewodził jeszcze lepiej "odsysając" prąd z drugiego przez co sam będzie dążył do samodestrukcji. Bipolom koniecznie trzeba dawać oporki wyrównawcze a o MOS-ach można powiedzieć, że nijako same się zabezpieczają. Z tych samych powodów nie należy łączyć równolegle diod, też muszą mieć Rwyrównawcze.

W tym układzie i tylko przy dwu równoległych można w bramkach dać prostszy układ.

BTW. Wiesz, po co jest ta dioda ? Bez niej, pojemność bramkowa Ciss ładowałaby się przez 10k a rozładowywała przez 20k. Dzięki niej czas roz i ładowania będzie m/w taki sam.

PS. Wstawiłem poprawiony schemat. Po namyśle zwiększyłem wartości R w bramkach IRL. Z jednej strony, wskazane jest, by te R były jak najmniejsze by MOS-y miały jak najszybsze zbocza. Ale z drugiej, przy 220Ω i stanach H przez wyjścia µC będzie płynął prąd po m/w 20mA.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Coś takiego stworzyłem w Eagle 🙂 Mam nadzieje że dobrze Cię zrozumiałem i pisząc "prostszy układ" miałeś na myśli pierwszy z tych które pokazałem w poprzednim poście 🙂

W schemacie są IRF540 z tego względu że nie miałem w bibliotekach IRL8113PBF. Przy chwili wolnego czasu zrobię je i podmienię. Podobnie z BAT42 - będą BAT43.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Od "zawsze" używam Protela, nie wiem jak jest w Eagle ale w nim mogę edytować napisy elementów. Likwiduję je i prawidłowe symbole nanoszę ręcznie między elementami tak, by schemat był jak najmniejszy. W Twym troszkę gryzą oczy różne kształty tranzystorów, na logikę to te "mostkowe" powinny być większe.

Wprowadziłem drobną zmianę, popatrz na 1M w bramce RK702 ( u ciebie 2N7000, amerykański zamiennik europejskiego BS170 ). Dałem go nie między piny mosków tylko wprost do masy. Różnica jest minimalna, poprzednio rozładowanie lewego 100nF było uzależnione od przewodzenia prawego RK. Jeżeli L wstąpi prędzej na A niż na B to on praktycznie zawsze rozładuje się do zera. Jeżeli odwrotnie, to rozładuje się tylko częściowo, do zera po ponownym pojawieniu się H na B. To nie zmienia pracy mostka ale tak jest poprawniej.

Zmieniłem też BAT43 na 46, praktycznie są zamiennikami ale posiadam ich kilkadziesiąt szt.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

No i zrobiło się jakoś mniej zimno, może nawet.. gorąco? 😉

Nie wiem co robiłeś przed napisaniem artykułu o mostkach, przyznaję ale jeśli twierdzisz, że zajmowałeś się badaniem częstotliwości PWM regulatorów w wiertarkach to nie mam podstaw Ci nie wierzyć. Tylko czego wyniki owych badań dowodzą? Otóż wytwórca pewnego sprzętu produkowanego w dużych seriach tak optymalizował koszty swojego wyrobu, że zrezygnował z drivera na rzecz prostego (jak sądzę) sterowania bramek zmniejszając przy tym częstotliwość PWM do minimalnego, akceptowalnego przez użytkownika poziomu. Nie dyskutuję z tym ani nie zaprzeczam - wolno mu tak zrobić, ale to nie jest żaden argument w sprawie bo czy Ty z kolei uznasz ten, że moje regulatory silników pracują na wielu kHz i jest im z tym dobrze? Także nie, prawda? Urządzenia które widzisz w sklepach powstają w wyniku długotrwałych i wielopłaszczyznowych optymalizacji kosztów. No bo zobacz prosty przykład: spadek częstotliwości PWM powoduje wzrost amplitudy prądu - zgadzasz się? Im wolniejszy PWM tym prąd ma więcej czasu by narosnąć i opaść - wciąż wokół pewnej wartości średniej którą widzisz Ty - użytkownik silnika w postaci momentu mechanicznego na wale. Im większa amplituda zmian, tym silnik bardziej "kopie". Projektanci wiertarki tak ustawili PWM, by zminimalizować koszty sterowania i jednocześnie nie dać majsterkowiczowi odczuć dyskomfortu drgań. Amplituda prądu być może osiąga np. 30% wartości średniej, czyli np. 3A wahań wokół 10A. To dużo prawda? Tylko co z tego, akumulatora wiertarki to nie boli a układ sterowania jest prosty, aż zęby bolą. A teraz budujemy robota. Czy wolałbyś podłączyć do akumulatora mało siejące zakłóceniami obciążenie w postaci silnika przełączanego 50kHz - wtedy niezależnie od liczby zwojów będzie płynął właściwie prąd stały, czy raczej odpalisz 200Hz i ze smutkiem stwierdzisz, że impulsy prądu powodują wahania napięcia akumulatora rzędu 0.5V a zakłócenia przenoszą się przez stabilizator na +5V, będące wtedy jedynie żałosnym wspomnieniem referencji procesora? I ciekawe dlaczego pomiary z ADC mają wtedy 4 bity LSB szumów? W pierwszym przypadku do odfiltrowania zakłóceń użyjesz dobrego 100uF plus ceramicznego 100nF. W drugim - robot przykryty kondensatorem przewróci się na pierwszym zakręcie. Optymalizacja jest narzędziem uniwersalnym ale nie jest czarodziejską różdżką spełniającą wszystkie życzenia na raz - w jednym urządzeniu tniesz koszty (kosztem czegoś innego) i szef jest zadowolony a w innym projekcie walczysz z zakłóceniami, wagą, rozmiarami odpuszczając ceny, bo w pojedyńczej sztuce nie grają roli.

Niczego nie ignoruję a wręcz przeciwnie, próbuję się odnosić do każdego ciekawego twierdzenia jakie napotykam na Forum a Ty jesteś ich niewyczerpanym źródłem 🙂

Napisz mi proszę otwartym tekstem co uważasz za pseudoteorię. Moja polemika dotyczyła dziwnego sterowania mostkiem H. Sterowania przynoszącego straty i dalekiego od spełnienia zasady wprost proporcjonalnej zależności napięcia widzianego przez silnik od "duty" PWM. A tak właśnie powinno być, bo z punktu widzenia silnika półmostek jest źródłem napięcia zmienianego 0..100% dokładnie tak, jak zmienia się wypełnienie. Jeżeli silnik podłączony do zasilacza DC rusza od np. 0.5V i jest to 8% napięcia znamionowego 6V, to podłączając mostek zasilany z 6V powinieneś mieć ten sam efekt startu przy 8% PWM. Taki silnik mam właśnie w dłoni i zmierzyłem to. Jeżeli jest inaczej, coś spaprałeś. Oczywiście można się spierać o tranzystory szeregowe, straty czasu na przełączanie itp ale przy obecnych MOSFETach różnice będą niezauważalne.

Jeśli już jesteśmy przy przełączaniu - oczywiście masz rację, im wolniejszy PWM tym wymagania na sterowanie bramek spadają. Jest to, jak zwykle w dziedzinie projektowania znowu zadanie na optymalizację, kompromis między kosztami a efektami. Żeby nie być gołosłownym: zrobiłem na szybko symulację. Tranzystor IRF540 (tak, stary i taki sobie, ale zasada jest zachowana) sterowany z generatora protokątnego raz przez rezystor 2k i raz przez 22 omy. Ten pierwszy to i tak mniej niż czasem proponujesz - reprezentuje sterowanie zrobione "na piechotę", 22R czasem dajemy na wyjściach silnych driverów. W drenie obciążenie 1 om i zasilanie +24V. Coś takiego na biurku kosztowałoby mnie przytarganie dużego zasilacza no i - jak się okaże - konieczność przykręcenia pokaźnego radiatora. Symulator wytrzymuje nie takie pomysły 🙂

Wyniki symulacji: sumaryczna moc strat w tranzystorze IRF540.

PWM [kHz]   Pwr[W] (2k)    Pwr[W] (22R)
200          115             14
100           85             13
50           52             12.3
20           28             12.1
10           20             12
 5           16             12
 2           14.5           12
 1           12.5           12

Także.. masz rację, drivery są potrzebne dopiero od kHz. Tylko, że nam właśnie te kHz są potrzebne.

No i teraz sprawa Twojego generatora. Gratuluję konstrukcji ale czy mógłbyś zapodać tu schemat wzmacniaca wyjściowego, jaki masz w swoim urządzeniu? Bo z podstawowej aplikacji tego układu wynika, że wyjście sygnału protokątnego jest typu otwarty kolektor. Jeżeli masz taki sam schemat z rezystorem podciągającym 2k do plusa i nie zrobiłeś żadnego bufora, to coś nie ma szans sterować bramką MOSFETa do wielu kHz. Mam nadzieję, że się mylę, bo to byłoby zbyt proste..

I jeszcze mały EDIT: wątku z przekaźnikiem w ogóle nie biorę pod uwagę. To nie jest układ o jakim mówimy, wypinanie silnika z obwodu przy posiadaniu pełnego mostka H jest bez sensu. Wtedy rzeczywiście cofamy się do podstawówki i możemy obserwować powolny zjazd obrotów - tylko co z tego (i po co)?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Czuję, że Kolega Xweldog ...

... wciąż myślałem o tym Twoim doświadczeniu z silniczkiem zatrzymywanym ręką, do którego tak chętnie wracasz. Przecież fizyka nie może być inna na Twoim i moim biurku, no nie?

...

U mnie taki sam co do zasady (brushed DC motor) nie zmienia momentu ani o jotę przy zmianach 0.5-50kHz. Mam kupę różnych regulatorów i wszystkie latają w samolotach, pracują na dziesiątkach kHz.

Prosiłem kolegę Xweldog :

Jeżeli już się powołujesz na taki eksperyment to przedstaw go na forum lub podaj mi link do tematu gdzie go wcześniej opisałeś, bym (byśmy) mogli się z nim zapoznać.

https://www.forbot.pl/forum/postlink/58166.htm#58166

niestety bez rezultatu, a szkoda, bo być może udałoby się rozstrzygnąć ostatecznie ten temat, do czego kol. Xweldog gorąco zachęcam.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Ech, miało być pięknie a wyszło tak sobie. Mieliśmy pomagać Bartkowi a wyszła dyskusja o pryncypiach. Przecież na tak szerokim i bogatym Forum jak to, problemy mostków, stopni końcowych, komutacji tranzystorów itp powinny być już dawno rozwiązane. Jak to możliwe, że sprzeczamy się o tak oczywiste rzeczy zamiast zająć się meritum? Widzę iż wielu szanownych Kolegów ma wykształcenie inżynierskie i wie mnóstwo o konstruowaniu robotów ale czy nie odnosicie wrażenia, że brakuje tu (albo się nie odzywają) elektroników? Jeśli ktoś "nie czuje" tej działki to - jestem o tym przekonany - czytając powyższe posty (no może oprócz tych z chipsami 🙂 ) będzie się czuł jeszcze bardziej zagubiony.

Staram się posługiwać racjonalnymi argumentami wyjaśniając przy okazji jak widzę działanie jakiegoś układu. Oczekuję tego samego. Dzisiaj patrząc na ostatnią wymianę zdań dochodzę do wniosku, że nie ma sensu zaśmiecać Forum postami przekonującymi jedną osobę - to jest nudne. Wydawało mi się naiwnie, że dyskusja będzie krótka: ja twierdzę tak, bo prąd płynie tędy, tędy i tamtędy. Ty zgadzasz się z tym lub nie, ponieważ wg Ciebie prąd płynie tędy i owędy. Zeszliśmy niestety na poziom zarzutów o niekompetencję i pisaninę pseudoteorii. Na domiar złego złapałem się na tym, że zastanawiam się (w lesie!) co mogło pójść nie tak w eksperymentach Xweldoga. Chłopie, próbuję Ci pomóc. Zawodowo zajmuję się projektowaniem elektroniki i nie przywykłem do rozstrzygania tak podstawowych problemów za pomocą budowania układzików testowych. To można robić w szkole - na etapie entuzjastycznego poznawania podstaw ale w normalnym życiu zawodowym nie ma na to czasu. Idea powstaje w głowie. Bazuje na wymaganiach zamawiającego, własnościach podzespołów, cenach, terminach i możliwościach technologicznych wytwórcy. Po drodze przelewam ją do komputerów, powstają pierwsze szkice, schematy, obliczenia, symulacje co ciekawszych fragmentów. Jeżeli wszystko trzyma się kupy, projektuję PCB, buduję model, badam go, mierzę, piszę oprogramowanie, testuję i jest to praktycznie już gotowe (funkcjonalnie) urządzenie. Etap prototypu to już poprawki raczej kosmetyczne, docelowa obudowa, testy środowiskowe itp.

Próbuję tutaj pisać prosto, bez używania całego tego elektronicznego slangu ale działanie niektórych układów dla "niepraktykujących" nie jest oczywiste, więc i opisy nie są krótkie. Miałem dwa podstawowe zarzuty do mostka Xweldoga: sposób komutacji tranzystorów i praca na niskich częstotliwościach. Zajrzałem dziś z ciekawości do opisu układu TB6612 - dość popularnego na tym Forum. Tam jak byk stoi - wydawałby sie oczywisty - schemat załączania MOSFETów.

W sumie to nie wiem, czy ktoś potrzebuje do powyższego rysunku komentarza. Przewodzące tranzystory są w kółkach. Pomijając krósze niż 1us czasy martwe (t2 i t4) jest to dokładnie to, o czym pisałem w poprzednich postach. Prawy dolny (czyli po mojemu PD) załączony na stałe, lewa para przełączana. Ciągły przepływ prądu przez silnik nigdzie nie jest sztucznie ograniczany lub utrudniany. W każdym ważnym stanie (t1, t3 i t5) prąd płynie przez tranzystory - to podstawowa idea. Czy to jest jakiś argument na to, że przełączasz swój mostek Xweldog w sposób nieprawidłowy, wskazujący na niezrozumienie idei działania zespołu mostek-silnik? Piszesz, że czepiam się zanim dopracowałeś szczegóły. Ale tu właśnie problem nie leży w szczegółach tylko w samej zasadzie działania..

Częstotliwość z kolei to nie jest coś, o co będę kruszył kopie. Łatwiej się walczy z zakłóceniami a budowanie marnego, tanzystorowego układu sterującego MOSFETami w imię oszczędności przy jednostkowym wykonaniu jakoś do mnie nie przemawia. Łatwiej położyć na PCB dwa scalaczki w SO8 lub SOT23 niż rzeźbić ścieżki do wielu tranzystorów i oporników. Twój układ w życiu nie pociągnie 50kHz (gdybyś kiedyś zmienił zdanie) a drivery spokojnie i do 100Hz zejdą - będzie pole (o szerokości 100Hz-100kHz) do popisu dla Bartka.

Włączyłem się do wątku bo uważam, że im większa moc przełączana tym bardziej opłaca się budować lepsze układy, bo tym więcej można zyskać. Przykro mi Xweldog, że mimo całego swojego doświadczenia i wiedzy, tak bardzo zamykasz się na nowe. Jeżeli będziesz gotowy do dyskusji na rzeczowe argumenty, daj znać.

Rany, zgłodniałem od samego patrzenia na tego ^ gościa... 😃

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Cóż, sądzę że dwóch tak doświadczonych szpeców na pewno lepiej pomoże Duniu_bartkowi w jego temacie niż ja. Znam ciekawsze sposoby marnowania czasu niż jałowe dyskusje. Ponieważ f dla PWM, topologia mostka, odkłócanie ect. zostały "omówione" ( niejasności rozwieją szpece ) odniosę się do dwu innych kwestii.

Co to znaczy "nam właśnie te kHz są potrzebne". Jakich NAS ? Nie mieszaj mnie do tego, to TY ( lub WY ) chcecie walić kHz w silnik o dużej indukcyjności dla którego optymalne są Hz.

Jak ktoś pokroju Marka1707 wbije sobie coś w głowę, to nie ma na to siły. Będzie kombinował jak koń pod górkę. Nie wyjszło mu z tym trójkątem, to "dopatrzył się" u mnie błędu w stopniu końcowym do Gę. Nie mógł się bardziej mylić bo akurat temu stopniowi poświęciłem wyjątkowo dużo czasu. DS DS-ami ale najpierw zbadałem co rzeczywiście można wydusić z open colector XR2206. Z pull up 5k zbocze opadające było niezłe w całym zakresie ale od kilkuset kHz pull up-wi wyraźnie brakowało "siły podciągania". Zbocze się pochylało a prostokąt zniekształcał się do takiej jakby pół-szabli. By zwiększyć prąd "podciągania" należało zmniejszyć pull up-a ale to groziło upaleniem kości. Sięgnąłem po TC429 ale, mimo wniosków nasuwanych przez DS, w ogóle nie nadał się do wyższych czastot. Od pewnej f szybko wzrastał mu prąd i zaczynał się b.mocno grzać. Ponadto miał sporą wadę, brak odporności na zwarcia gdy OC ma to gdzieś. Odpuściłem sobie TC i Out zrobiłem na 74ALS1035 z tym, że jako pull up dałem źródło prądowe ok. 150mA. Ponieważ one do swej pracy wymagają kliku woltów, zasiliłem je z 15V a amplitudę przebiegu wyjściowego "przyciąłem" zenerką do 12V gdyż, prócz TTL-owych 5V, nagminnie potrzebowałem prostokątów o takiej wysokości. W finale jednak zrezygnowałem z XR gdyż ją się b.kiepsko reguluje. 8038 odpadała gdyż chodzi za nisko a nim zakupiłem drogiego MAX038 odkryłem, że do 5MHz chodzą 555. Ale w ale w finale, na jednym TTL za 1,5zł zrobiłem stosunkowo prosty Ge chodzący do 10MHz.

To by było na tyle. To poletko oddaję Wam do dalszego popisu, mnie już "przekonaliście", najwyższy czas byście zajęli się pomocą koledze Duniu-Bartek.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Dołącz do dyskusji! Kliknij, aby zacząć pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...