H-мост

[Romu4]

между Vs и Vb.

[Murlock]

это бутстрепный конденсатор, нужный для хранения заряда, необходимого для открывания верхнего транзистора. поставьте керамику по 1 мкФ.

[Suicide]

Доброго времени суток, уважаемые коты, кошки и котятя (если таковые имеются )!

Имеется серьёзная проблема - перегрев N-канальных транзисторов в Н-мосте управляющем моторчиком.
Схема моста:

H-Bridge schematic.png

(16.55 КБ) 13250 скачиваний

Объясню ситуацию.
При подаче логической единицы на канал A открываются транзисторы Q2 и Q3. Мотор крутится в одну сторону. При подаче лог.единицы на канал B. открываются транзисторы Q1 и Q4, соответственно. Ну, принцип работы Н-моста, думаю, Вы знаете.
Так вот, при подаче лог. единицы на канал А транзисторы Q2 и Q3 открываются как и должны открываться, и, в этот момент начинает нагреваться транзистор Q1. Если подать лог.единицу на канал B, то при открытии транзисторов Q1 и Q4 начинает греться транзистор Q3.

Я приблизительно понимаю, почему происходит - из за того, что греющиеся транзисторы открываются когда должны быть закрытыми. Не пойму как это исправить, перепробовал уже вообще все схемы из гугла и пару своих накидал. При той схеме, что сейчас, перегрев происходит гораздо более меньший, чем при всех других что были мной опробованы.

Элементная база следующая:
верхнее плечо (P-channel MOSFET) - IRF9640 (200V, 11A)
нижнее плечо (N-channel MOSFET) - IRF740 (400V, 10A)
открывающие транзисторы - BC547B
защитные диоды - 1n5819
мотор - простой моторчик из игрушки (ток без нагрузки 240 мА, ток при блокировке 4900 мА) с редуктором (крутящий момент - 55 кг*см).
источник питания - аккумулятор LiPo 3S 11.7V 2200mAh, отдача тока 20-30C (абалденная штука! Нечаянно один раз КЗ устроил, так пол схемы проводников издав звук "пуф" просто испарилось!).

Месяц мучался, и уже, если честно, устал перепаивать туда-сюда элементы под разные схемы. Помогите пожалуйста!

Цель - изобретаю робота-полотёра-полировщика для керамо-гранитных полов (кто хоть раз их мыл - поймёт ), вся работа по его изготовлению простаивает из за того, что робот не может двигаться больше 5 минут без перегрева.

Upd: переключение направлений мотора провожу не мгновенно, а с ожиданием в 500мс (за это время мотор успевает остановиться полностью), один раз переключил мгновенно, и получил два дымящихся P-канальных транзистора.

[Smoker]

В этом случае нужно померить напряжение между коллектором и эмиттером транзистора ВС547 подключенного к транзистору который греется (на затворе транзистора который греется). Возможно управляющий транзистор не входит в насыщение, и полевик оказывается немного приоткрытым, через него течет ток и на нем почти 12 вольт - вот и греется. Если при единице на канале А, напряжение на затворе Q1 несколько вольт, - значит нужно уменьшать сопротивление базового резистора и аналогично для второго канала.

[Gudd-Head]

Нехорошо непосредственно соединять затворы ПТ. Поставьте в затвор каждого резистор, хотя бы 10 Ом.
При таких номиналах биполярник должен отлично насыщаться.

[Suicide]

Вот блин, и вправду. При лог.единице на канале А у Q1 на затворе напряжение 1.01V. Нужно уменьшать напряжение на R1, или на R3? Если я правильно понял, то понятие "база" применимо по схеме только к BC547, т.е. менять R3?

Я больше программист, чем электронщик (если можно так выразиться). Поэтому познания в электронике никакие (если не меньше), единственное собранное устройство - куб 5х5х5 из раздела схемы, с небольшим изменением топологии и собственной программой Поэтому прошу простить, если буду задавать вопросы по вполне очевидным вещам.

[Gudd-Head]

R4 и R3 уменьшите.

[Smoker]

Один вольт по идее не должен открыть эти полевики. Тут возможно через емкость сток-затвор проходят импульсные помехи от двигателя, там иногда от щеток искры пролетают Возможно уменьшение R3 и R4 поможет, а может и нет. Осциллографа я так понимаю нет, посмотреть что на затворе делается? Еще можно поставить электролит по цепи питания у верхних выводов полевиков Q2 и Q4, а если они разнесены на плате - то у каждого свой, - около 1000 мкф. Еще можно попробовать подключить конденсатор пленочный или бумажный (неполярный) на 200-400 вольт и емкостью 0.1 - 1 мкф прямо на контакты двигателя (если честно то никогда так не делал, и не знаю подводных камней, но попробовать можно). Если полевой транзистор греется - он открывается, но не полностью - иначе бы грелся и верхний над ним транзистор и дым бы шел. Один вольт открыть не должен, - значит импульсные помехи. Сначала нужно R3 и R4 уменьшить до 1 ком, (посмотрел справочник напряжение насыщения от 0.2 до 0.6 у данного транзистора).

[Suicide]

Один вольт по идее не должен открыть эти полевики. Тут возможно через емкость сток-затвор проходят импульсные помехи от двигателя, там иногда от щеток искры пролетают Возможно уменьшение R3 и R4 поможет, а может и нет. Осциллографа я так понимаю нет, посмотреть что на затворе делается? Еще можно поставить электролит по цепи питания у верхних выводов полевиков Q2 и Q4, а если они разнесены на плате - то у каждого свой, - около 1000 мкф. Еще можно попробовать подключить конденсатор пленочный или бумажный (неполярный) на 200-400 вольт и емкостью 0.1 - 1 мкф прямо на контакты двигателя (если честно то никогда так не делал, и не знаю подводных камней, но попробовать можно). Если полевой транзистор греется - он открывается, но не полностью - иначе бы грелся и верхний над ним транзистор и дым бы шел. Один вольт открыть не должен, - значит импульсные помехи. Сначала нужно R3 и R4 уменьшить до 1 ком, (посмотрел справочник напряжение насыщения от 0.2 до 0.6 у данного транзистора).

Напряжение между эммитером и коллектором у BC547 в предыдущем случае равно 0.49 Вольта. Сейчас 0.54 вольта. Уменьшил R3 и R4 до 2 кОм, и после ~2 минут спокойной работы двигателя в одном направлении у меня безвозвратно задымился правильно открытый в тот момент N-канальный полевик. До 1 кОм снижать уже страшно. Но попробую, вместе с установкой конденсаторов.

Конкретного дымку пару раз у меня как то получалось добиться, не помню только в каких вариантах (точно помню что BC547 у меня тогда отсутствовали и нужные затворы я открывал тупо присоединяя к ним плюс питания), но дымились сразу все полевики, что очень меня напугало и я решил больше так не делать.

На схему забыл добавить конденсаторы, у меня прям на моторе стоит маленький керамический на 0.1 мкФ. Осцилографа увы нету Про помехи даже и не подумал чего то, а надо было сразу. Конкретный недостаток опыта сказывается однако.

Сразу же вопрос - R1 и R2 уменьшать/увеличивать ненадо? И поясните их работу пожалуйста. На сколько я понимаю, они служат для притяжки к плюсу питания, и это работает как то так:
- случай 1 - Каналы A и B закрыты (в нуле), тогда исходя из принципа работы N и P-канальных полевиков на затворах у них будет плюс 12 Вольт, т.е. оба N-канальных будут открыты, а оба P-канальных - закрыты;
- случай 2 - Канал А открыт (лог.единица), тогда на затворах у Q1 и Q2 будет ноль (земля), и соответственно Q2 будет открыт, а Q1 закрыт. И ток потечёт от стока Q2 к стоку Q3 через мотор;
- случай 3 - Канал B открыт, всё как и в случае 2, только на полевики с другой стороны.

Правильно ли я понимаю работу Н-моста на полевиках?

[Gudd-Head]

Напряжение между эммитером и коллектором у BC547 в предыдущем случае равно 0.49 Вольта. Сейчас 0.54 вольта.

Что-то многовато. По ДШ при токе базы 0,5 мА и токе коллектора 10 мА д.б. 0,25 В.

[Smoker]

Да, работает н-мост так. А вот от чего задымился правильно открытый полевик сказать не могу, ток в данный момент какой был через двигатель - если пару ампер - то мог и задымиться без радиатора. И в это время неправильный транзистор грелся или нет? А вообще в таких случаях нужно оперативно пальцем контролировать температуру, чтобы быстро вырубить питание. Кстати, при таких напрягах не проще ли использовать 2-a реле. Одно включает по 1-е питание, а другое переключает направление по 0-ю одно, по 1-е противоположное .

[Suicide]

Да, работает н-мост так. А вот от чего задымился правильно открытый полевик сказать не могу, ток в данный момент какой был через двигатель - если пару ампер - то мог и задымиться без радиатора. И в это время неправильный транзистор грелся или нет? А вообще в таких случаях нужно оперативно пальцем контролировать температуру, чтобы быстро вырубить питание. Кстати, при таких напрягах не проще ли использовать 2-a реле. Одно включает по 1-е питание, а другое переключает направление по 0-ю одно, по 1-е противоположное .

В этот момент неправильный транзистор тоже грелся. А нужный открытый очень уж резко вышел из строя, хоть и ток на двигателе большим быть не мог, от работал без нагрузки абсолютно.

Сейчас ищу электролиты на 1000 мкФ. У меня только на 100 мкФ 10, 50 и 100 Вольт есть, их подключение даёт очень плавное нарастание оборотов двигателя и сильный (но такой же плавный) нагрев правильно открытого транзистора. Пробовал подключать 1 и потом 2 сделал. Толку всё равно ноль.

Реле чего то меня нерадуют, да и очень уж хочу с этим разобраться.

Температуру пальцем контролирую постоянно пару ожёгов уже есть

[Smoker]

Посмотри данную тему, там схема есть.
http://compcar.ru/forum/showthread.php? ... 1091460831

А может уже готовую микросхему использовать? L298 например

[Suicide]

Посмотри данную тему, там схема есть.
http://compcar.ru/forum/showthread.php? ... 1091460831

А может уже готовую микросхему использовать? L298 например

За статью спасибо, почитаю. Схемки там я все уже подобные перепробовал, греется... я и не пойму уже что не так.
Может кто нибудь сможет порекомендовать, на каких полевиках и простых биполярниках можно сделать Н-мост, что бы он 100% работал, открывался/закрывался логическими уровнями с ножек МК, и плюс к этому - не погорел в случае клина моего мотора (хоть его заклинить оооочень трудно, даже пасатижами не всегда получается это сделать, но всё таки). Ток клина 4.9А, ток работы без нагрузки 240 мА, напряжение 12 Вольт.

Я поначалу купил две L298, но потом что то передумал, по тем же причинам что уже описал - они не вытянут мои моторы в случае чего и погорят. А работать им надо будет по 1-2 часа без передыху. Перегрев её обеспечен наверно даже с радиаторами. Так же, уже видел готовые решения тянущие огроменный ток на каких то микросхемках, но там такие цены...

[Smoker]

Чтобы транзисторы не погорели ставят предохранители.
А точно управляется логическими уровнями? Ибо если будет вместо 1 и 0 управляться импульсной последовательностью, типа меандр, ШИМ и т.д. - то за счет входной емкости полевых транзисторов могут появиться сквозные токи. А диоды шотки стоят именно те что на схеме или другие? Желательно шотки чтобы стояли с прямым напряжением 0.5-0.6 вольт.
Больше идей нет. Разве что на макетке собрать и попробовать.

[Suicide]

Чтобы транзисторы не погорели ставят предохранители.
А точно управляется логическими уровнями? Ибо если будет вместо 1 и 0 управляться импульсной последовательностью, типа меандр, ШИМ и т.д. - то за счет входной емкости полевых транзисторов могут появиться сквозные токи. А диоды шотки стоят именно те что на схеме или другие? Желательно шотки чтобы стояли с прямым напряжением 0.5-0.6 вольт.
Больше идей нет. Разве что на макетке собрать и попробовать.

Управляться будет точно только логическими уровнями. Диоды - шотки, у меня 1n5819, прямое напряжение 0.6 Вольта, ток 1 Ампер.
Заказал сейчас две L298N (на два мотора), вроде при объединённых каналах могут потянуть ток 4А, но это как крайний вариант. Предохранители у меня импровизированые - тоненькие волоски провода, которые очень много раз спасали мою схему

[Suicide]

Вообщем, сделал как и написал постом выше - на каждый мотор поставил по L298. Ничего не греется (практически) когда робот откатывает даже час по полу, а заклинить моторы эти просто невозможно. Когда я пробовал их заклинить L298 лишь слегка поднагревались. Грустно, что с Н-мостом не получилось, там был бы запас по току огого какой. Ну ладно, пока что будет так. Спасибо всем кто помогал советом!

[Romu4]

Собрал схемку

111.JPG

(96.76 КБ) 922 скачивания

но при подключении двигатель делает рывок и останавливается. На SD и IN когда включаю подаю +5. Пробовал ШИМ на IN 2 КГ (скважность 70 на 30, 90 на 10) вращается но медленно. Где копать? Что не так?

[Murlock]

1. чтобы двигатель крутился, на входы IN драйверам нужно подавать противофазные сигналы. в случае одинаковых синфазных - получится останов со свободным вращением ротора при любом значении ШИМ.
2. при долгом отсутствии на входе IN логического нуля есть опасность разряда бутстрепного конденсатора, и драйвер отключится. в данном случае нужно или значительно увеличивать его ёмкость, либо использовать дополнительный источник питания с потенциалом, на 12 В выше еапряжения линии 24В. плюс этого источника нужно подключить к VB через резистор 10кОм и диод
3. очень желательно, последовательно с двигателем, включить катушку индуктивности.
4. двигателем еще можно управлять следующим образом: на вход IN одного из драйверов подать фиксированный ШИМ сигнал или 10 или 90 % - это будет определять направление вращения, а на другой вход IN - переменный ШИМ сигнал в пределах от 10 до 90% это будет определять скорость вращения. внимание: оба ШИМ желательно синхронизировать.
5. останов с торможением получаетчся, если на оба входа IN подать логический ноль. при попытке затормозить инверсией вращения, двигатель будет закачивать накопленную в себе энергию в питание, тем самым пытаясь повысить его напряжение. некоторые БП такого не любят и вырубаются.

[Romu4]

Вариант_1.jpg

(33.17 КБ) 1539 скачиваний

так?