H-мост

[Gisteresis]

Видно же ссылку на оригинал:

Извиняюсь. Тыкал тыкал, не дошло.
Теперь буду знать.

[Gudd-Head]

Да, одни вставляют только превьюшку вместо ссылки, другие дают ссылки (особенно схемы) на уменьшенное изображение

[Shabnak]

Здравствуйте, товарищи!

Есть у меня двигатель постоянного тока, напряжение 27 вольт, ток примерно до 3 А.
Задача: запускать двигатель с Arduino в разные стороны. Регулировать скорость пока не требуется.

Понятное дело, нужен драйвер. Покупать готовый дорого и неинтересно., поэтому решил сделать сам.
После продолжительного гугления я пришел к выводу, что мне нужно сделать Н-мост на MOSFETах. Однако везде предлагаются схемы для 12 вольтовых двигателей типа такой:

Короче, приходится думать своей головой, но вот моих познаний в электронике явно недостаточно, чтобы изобрести что-то дельное.
В Протеусе сделал вот такую шнягу:

В симуляторе это даже работает, но есть серьезные сомнения, что такая схема будет действовать в реальности.

Поэтому прошу вашей помощи. Если предложенная схема небезнадежна, подскажите что в ней подправить. Если это совсем ад, угар и трэш, то, пожалуйста, подскажите, где можно посмотреть, как сделать нормально.

Заранее спасибо!



Сюда перенес.
aen

[Martin76]

С сильным нагревом верхних транзисторов такого типа и при таком токе буду проблемы. Либо нужны Р типа, либо нужно повышенное напряжение относительно питания подавать на затвор.

[Shabnak]

Спасибо!
А почему транзисторы n-типа будут греться? И чем в такой схеме р лучше?

[Martin76]

почему транзисторы n-типа будут греться?

Потому что при таком включении на нем будет падать напряжение, примерно равное пороговому, вольта 3 в лучшем случае, при 3А это 9Вт.

[Shabnak]

Понятно. Спасибо большое)))
Тогда поставлю на верх IRF9530, на низ IRF530.

[Gisteresis]

Глянь ветку. Уже выложена куча схем.
12В это не табу. Просто до 18В удобно тем, что не нужно отдельное питание для полевиков.
12, 15 часто встречается.

[Shabnak]

Ну а если у меня 27 В?
Ещё отдельно делать питание для затворов?

Немного переделал схему:


Если на оба оптрона подать высокий сигнал, то КЗ. Если на оба нули - Протеус выдает ошибку.

[Gisteresis]

Угу, так как подавляющее число полевиков держат на затворе не более 20В.
Поэтому цепь управления должна питаться отдельно от силы.

Протеус выдает ошибку.

Потому, что в симуляции образуется, что то типа деления на 0 или подобные критические неувязки.
Это нормально

[isx]

Здравствуйте!
Помогите пожалуйста таки разобраться с этими H мостами. Теории перечитал уже кучу, но так и не понимаю некоторые моменты. Имеется куча вопросов:
1) Почему в верхнем ключе попросту не использовать P-канальные мосфеты? Да, дороже, да сопротивление немного выше, но ведь на средних токах мы не получим ощутимого перегрева, и переплата выйдет не больше покупки драйвера для N-канального полевика в верхний ключ...
2)

Схема (б). Как быть с такой схемой, если нужно использовать в качестве управления ЛОГ уровень? В такой схеме усиление по напряжению меньше единицы, и если управлять с МК (а это 3.3 или 5В), то мы либо не откроем полевик, либо вскипятим его небольшими токами.
3) Что делать, если нужно управлять ЛОГ уровнем мосфетом с частотой 20кГц и дроблением скважности на 1000 и более. Возможно ли такое управление, ведь по факту получается тоже самое, что и если бы нам пришлось получать на выходе мосфета прямоугольник с частотой в 20МГц.
4) Следует из предыдущего . Какие вообще реальные ограничения по частоте у современных мосфетов?

Уже долго мучаюсь с верхними мостами, но так и не научусь работать с ними по-нормальному. Пробовал использовать спец драйвера (типа ir2104), но уже при частоте 22кГц и скважности 90% получается не прямоугольник, а какой-то горб. Да и интересно попробовать другие варианты (ИМХО нужно развиваться ).

[Gisteresis]

1) N канал больше распространен, дешевле.
Есть схемы и с P каналом, использовать можно.

2) Нужно использовать полевики с логическим уровнем, в конце обычно буквой L маркируются.

3) Не понял вопрос.

4) В даташитах написано. 1..8 МГц, есть правда еще ВЧ.
Полевые транзисторы всем хороши, вот только частота...

С какими "верхними мостами"?

Частота еще зависит от скорости перезаряда затвора.

[isx]

2) Нужно использовать полевики с логическим уровнем, в конце обычно буквой L маркируются.

При 5В они ещё нормально себя ведут, а вот при 3.3 даже такие полевики открываются слабо
Может есть варианты с промежуточными каскадами для поднятие управляющего напряжения (если будет отдельное питание для затвора около 12В)?
И ещё вопрос, не по теме, но связанный с ней. Если оптрон включить эмиттером на нагрузку, то какое напряжение на выходе получится? Там ведь на базе почти нет напряжения

3) Не понял вопрос.

Вообщем суть вопроса растёт из усилителей класса D. Как мне известно, там используются полевые транзисторы на выходе в ключевом режиме. Разрядность таких усилителей 16 бит (самый распространённый вариант), и получается, что скважность на выходе должна изменятся от 0% до 100% с шагом в 65535. Частота ШИМ в них 44.1кГц (самый распространённый вариант). Получается, что при минимальной длительности импульса транзистор должен будет открыться и закрыться за (1/44100)/65535=0.3нс. что эквивалентно работе ключа с меандром при частоте около 3ГГц!! Как такое вообще возможно?

С какими "верхними мостами"?

Ошибка имел ввиду верхние ключи. Чё только ночью не напишется...

Частота еще зависит от скорости перезаряда затвора.

Да, совсем забыл задать ещё вопрос. В даташите указано время вкл/выкл транзистора. Его уже никак не перепрыгнуть, даже если ключи будут управляться драйверами с большими выходными токами?

[Gisteresis]

при 3.3 даже такие полевики открываются слабо
Может есть варианты с промежуточными каскадами для поднятие управляющего напряжения (если будет отдельное питание для затвора около 12В)?

Пока понятия не имею, не использовал.
Каскад можно самому сделать с любого напряжения.

Если оптрон включить эмиттером на нагрузку, то какое напряжение на выходе получится? Там ведь на базе почти нет напряжения

Вы про верхнюю схему с TL494?
Похоже у вас отсутствуют базовые знания по биполярным транзисторам.

Если соединим нагрузку с эмиттером и землей, то напруга на нагрузке составит напряжение питания минус падение на переходе транзистора (0.6в).

Частота ШИМ

Не спец честно говоря. Дайте почитать, откуда вы это взяли. Сомневаюсь, что такое разрешение там.

имел ввиду верхние ключи. Чё только ночью не напишется...

А что там конкретно не ясно?
2 транзистора открываются микросхемой, причем вместе никогда. Между ними всегда мертвое время.

В даташите указано время вкл/выкл транзистора. Его уже никак не перепрыгнуть

Сомневаюсь, наверное это предел связанный с конструктивом.

[isx]

Если соединим нагрузку с эмиттером

У нас ведь тогда получится схема с общим коллектором, у которой коэффициент усиления по напряжению меньше 1. А на базе оптрона, как я думаю, какие-нибудь милливольты бегают.

2 транзистора открываются микросхемой, причем вместе никогда. Между ними всегда мертвое время.

Это понятно, но такая "дубовая" регулировка скважности уже при 20кГц для меня не есть хорошо...

Не спец честно говоря. Дайте почитать, откуда вы это взяли. Сомневаюсь, что такое разрешение там.

Любой типовой усилитель класса D промышленного производства. Стандарт для простого потребителя 16бит, для профи 24бита. А частота меньше 44.1кГц быть не может, иначе начнёт резать верхние звуковые частоты.

Сомневаюсь, наверное это предел связанный с конструктивом.

Ясно. Спасибо .

[Gisteresis]

У нас ведь тогда получится схема с общим коллектором

Чего это она станет с общим коллектором. Смотрите на схему, коллектор соединен с питанием, а эмиттер с нагрузкой, а нагрузка уже на земле.
(Или я не правильно понял?)

аааа вы имеете в виду перевернуть! Нагрузку соединим с питанием, и эмиттером, а коллектор посадим на землю.
Так вообще работать не будет, потому что транзистор нужен тогда другой проводимости.

[isx]

потому что транзистор нужен тогда другой проводимости

Вот в том то и беда, что оптроны PNP я ещё не видел (у нас в продаже их точно нет) .

Каскад можно самому сделать с любого напряжения.

А есть примеры такой реализации для ЛОГ уровня с высоким быстродействием?

[Gisteresis]

Так, подождите.
Вы делаете УНЧ для саба на TL494?

Примеров так с ходу не назову но, мне кажется довольно просто самому сделать.
Берем транзистор из современных что нибудь ... 2sa1273 и 2sc3205, оба 120МГц, думаю достаточно.
Делаем комплиментарный повторитель, который будет управлять затвором.
Сам же повторитель будет управляться например от МК (логический уровень).
Причем управление можно организовать так, что нужно будет дергать только нижний ключ, тогда ему хватит 5 вольт.

По дискретизации ШИМ
http://www.shemotehnik.ru/poweramplif/2 ... i-kak.html
Статья я так понял часто попадается в нете.
Там говорится что частота дискретизации обычно 1..10МГц, но не 3 ГГц как вы сосчитали.
Почитайте, может быть она ответит хотя бы на часть ваших вопросов.

[isx]

Вы делаете УНЧ для саба на TL494?

Нее, я щас ничё не делаю, поэтому и разобраться решил пока есть время .
За статью спасибо. Ответа на вопрос не нашёл, но почерпнул много нового...

Там говорится что частота дискретизации обычно 1..10МГц, но не 3 ГГц как вы сосчитали.

Частоту дискретизации я говорил 44.1кГц, а 3ГГц это частота, на которой должен работать ШИМ, чтобы нормально формировать минимальный/максимальный импульсы при разрядность 16бит...
Похоже это ещё одна проблема усилителей класса D - невозможность качественной передачи сигнала при минимальной и максимальной громкости.

Сам же повторитель будет управляться например от МК (логический уровень).

Вот здесь у меня и все проблемы. На том рисунке (раскачка TL494) схема с общим коллектором. Для TL494 это нормально (у неё питание от 12-ти Вольт), а вот для логики это хреново, так как усиление по напряжению у такого каскада меньше единицы, и на затвор пойдёт всего 3.3 Вольта. Как можно обойти этот момент?

[Gudd-Head]

Частоту дискретизации я говорил 44.1кГц, а 3ГГц это частота, на которой должен работать ШИМ, чтобы нормально формировать минимальный/максимальный импульсы при разрядность 16бит...?

Частота несущей ШИМ 44.1 кГц, а 3 ГГц — это перевод в частоту длительности МЗР 16-ти битной ШИМ 1/(44100*65536)=0,3 нс. Другими словами, это разность длительности ШИМ двух соседних отсчётов.