Программная смена полярности

Kirra

Всем добра! Делаю один приборчик, и столкнулся с такой задачкой. Есть некоторая довольно сильноточная нагрузка (до 10А), которую периодически надо менять полярностью.
Пока что остановился на таком варианте.

тут два канала ШИМа рулят своей парой транзисторов, но такой вариант мне не особо нравиться, ибо транзисторов много выйдет (а сильноточные мофсеты не особо дешёвые штуки) да и каналы таймера в контроллере занимать, и вопрос вот в чём:
Как оптимально сделать смену полярности? Просто в идеале хотел бы что-то типа такого: канал ШИМ тактирует пару мофсетов, один работает, когда нагрузка в одной полярности (допустим в +), другой, когда нагрузка в -. И выделить некую линию управления, например, подал на неё единицу, нагрузка включилась в прямом направление, подал 0 - включилась в обратном.
Если не сложно, поделитесь опытом/мыслями/схемами/etc, кто делал похожие штуки

Заранее премного благодарен

Реклама

korob

Вот так примерно:

Спойлер

Без Н-моста из 4 транзисторов, к сожалению, никак. Зато экономится канал PWM, но не пин, переключать полярность тоже ведь надо.

Реклама

Телекот

При использовании двухполярного питания можно обойтись двумя полевиками.

Kirra

Спасибо большое, господа:)
Сейчас выбираю транзистор, остановился на IRFR4104 в корпусе TO-252 (прикрепил даташит)
Для его теста собрал простую макетку на таймере NE555 (нижняя плата)

и нагрузил его нагрузкой ~18A, в течении минуты транзистор нагрелся до градусов 60, и думаю, что это отлично, т.к. транзистор без теплоотвода.
Вопрос вот в чём: если я H-мост (из приведённой мною схемы) нагружу на 36А, то нагрузка будет распределяться на все транзисторы равномерно, или каждый будет на себе рассеивать эти 36А?

Просто мне теперь надо рулить нагрузкой в 72А, поэтому пока думаю сделать два H-моста на IRFR4104, и рулить ими с контроллера.

P.S.Какую примерно нагрузку выдержит ли H-мост на IRFR4104? И есть ли смысл применять эти транзисторы, или есть получше варианты? Просто первым на глаза попался IRFR4104, вот его и поставил:)

Реклама

korob

Kirra писал(а): если я H-мост (из приведённой мною схемы) нагружу на 36А, то нагрузка будет распределяться на все транзисторы равномерно, или каждый будет на себе рассеивать эти 36А?

Каждый из диагонали моста транзистор "будет на себе рассеивать эти 36А", так как через них будет протекать один и тот же ток. Правда транзисторы верхнего плеча не будут подвержены коммутационным потерям (отсутствие ШИМ), и как следствие, меньше греться. Для умощнения моста или для уменьшения нагрузки на транзисторы каждого из плеч, применяется запараллеливание транзисторов.

P.S С такими токами хотите уменьшить количество силовых элементов?

Напротив, Вам надо идти путём распределения нагрузки между несколькими силовыми ключами, здесь и 4-мя не отделаетесь.

Реклама

Kirra

Я тоже подумал над распараллеливанием нагрузки, и поэтому решил разбить всю нагрузку (12 элементов Пельтье, по 6А каждый) на два Н-моста, по 36А на мост, транзисторы использовать хочу IRF4104 в корпусе TO-252 (как раз макет собирал на нём)
Но дело в том, что есть 17шт бесхозных IRL540N, у них ток меньше, и можно разбить на три моста (по 4 элемента на мост, в сумме 24А на мост).
Как лучше сделать: два сильноточных моста, или три-четыре менее сильноточных?

И ещё такой вопрос: мне подсказали, что вешать логику напрямую на затворы транзисторов не есть гут, транзисторам может неожиданно настать хана. Советуют рулить мостом через специальный драйвер.
Что можно сделать, чтобы транзисторы не умирали?
Пока что на уме, поставить между логикой и транзисторами опторазвязку.

И ещё вопрос:) Из приведённой мною в первом посте схемы, по какому принципу выбирать диоды? Как понимаю, они защитные, чтобы опять же транзисторам хана не настала (ох уж эти транзисторы

)
Пока что думаю ставить Шоттки на 3A

Реклама

vsteshak

Если использовать оптодрайвер типа hcpl-3120 и запитать выходы драйверов (в даташите Vc, Ve) от разных, развязанных между собой источников, то можно не шимить (если вопрос стоит только в смене полярности). Источников нужно будет три, по одному на каждый верхний мосфет и оставшийся на оба нижних

Kirra

нашёл тут такую схему

по её подобию сделал такую схему (убрал C5, т.к. у меня нагрузка не двигатель, а элементы Пельтье)

какую лучше выбрать частоту для ШИМ?
Правильно ли я приспособил транзисторы IRL540N?
Диоды D3-D6 на какой ток ставить, если нагрузка будет до 30А?

Kirra

я тупица-схемотехник
правильно думаю будет так

но вопросы те же
какую лучше выбрать частоту для ШИМ?
Диоды D8-D11 на какой ток ставить, если нагрузка будет до 30А?

jonpim

А зачем пельтье шим ?

Регулировить ток ?
Интегратор поставьте на выходе моста , частота шима 30 - 40 кгц
Зачем тогда транзисторы моста шунтировать конденсаторами ?

Андрей СШ

Нужно изучить вопрос, что выгоднее: регулировать мощность элементов Пельтье продолжительностью включения на полную мощность или при помощи преобразователя понижать напряжение. Мне кажется, что второе будет снижать расход энергии.

В первом случае частота ШИМ чем ниже тем лучше (меньше нагрузка на транзисторы). Возможно даже 1 Гц будет нормально.

Во втором - зависит от того сколько феррита/распылённого железа/альсифера и меди не жалко на дроссель.

Последняя схема работать не будет. Затворы верхних резисторов подключены к VCC через резисторы. Как только транзистор откроется напряжение между истоком и VCC станет равным нулю и соответственно напряжение, открывающее транзистор исчезнет. Верхние транзисторы буду в полуоткрытом состоянии зависать. Обратите внимание, что в исходной схеме верхние транзисторы P-канальные, а нижние N-канальные.

Управление затворами через подтягивающие резисторы сильно ограничивает частоту шим. Выше 1 кГц с такой схемой разогнать будет трудно.

Kirra

jonpim писал(а):Регулировить ток ?

ага:)

jonpim писал(а):Интегратор поставьте на выходе моста

если всё верно понял, то надо нагрузку подключить через мощный низкоомный резистор, и параллельно нагрузке поставить большой конденсатор?

jonpim писал(а):Зачем тогда транзисторы моста шунтировать конденсаторами ?

Это чтобы сквозные токи плохих дел не натворили.
сейчас схему сново подкорректировал, получилось так, но как правильно включить верхние транзисторы Q3 и Q5? Просто есть куча N-канальных транзисторов, и хочу собрать всё на них.

Андрей СШ писал(а):.. регулировать мощность элементов Пельтье продолжительностью включения на полную мощность ..

общая идея такая: контроллер меряет температуру Пельтье, и в зависимости от того, что намерял изменяет скважность ШИМ и если требуется, то меняет полярность (нагрев/охлаждение)
Нагрузка на один мост будет примерно 24-30 Ампер

Андрей СШ

Резистор с конденсатором на указанных мощностях будет сильно энергозатратно. Скорее имелся ввиду дроссель с конденсатором.

Но думаю интегратор не обязателен. Тепловая инерция всё сгладит.

Kirra

чем больше думаю, тем больше вопросов

сейчас заменил верхние транзисторы P-канальными, т.к. как сделать всё на N-канальных - хз.

И вопрос вот в чём:
1. IRF5210 будет ли достойной комплементарной парой IRF540N?
2. Правильно ли я включил светодиод LED2? По идее, он должен показывать полярность включения нагрузки.
3. Достаточно ли будет диодов HER508? (600V, 5A, 75ns)

jonpim

Проще всего реализовать на мосте просто переключатель полярности .
А для регулировки тока на мост подавать регулируемое через синхронный степдаун напряжение .
И все это будет контролироваться МК + датчик температуры . И чтобы не превысить предельный ток пельтье .
А для всех н-канальных мосфетов есть драйверы полумоста или даже моста .
Этого добра в старых мамках ПК валом .
А насчет того что сам элемент поглотит высокие импульсы ШИМ - я бы не рисковал дорогими
элементами (вдруг трещинами покроются

) и сделал интеграторы на LC

и частота шима будет обычная - 30 кгц до 60 кгц
Да и измеритель тока не забыть .

Сквозные токи не убирают конденсаторами а мертвым временем шима

Андрей СШ

Диоды то зачем?

Jack_A

А чтоб не было сквозных токов, надо мертвое время ввести, я думаю.

jonpim

Драйверы полумоста с одним входом шим сами формируют мертвое время .
Схема состоит из двух драйверов , четырех н -фетах и двух дросселях с электролитами низкого ESR

Мк следит за разницой выходных напряжений правой и левой половины ,температурой ,
формирует шим на оба канала .

Kirra писал(а):сейчас заменил верхние транзисторы P-канальными,

в исходной схеме, которую ты привел (с электродвигателем), верхние стоят именно P-канальные.
менять их на N-канальные категорически нельзя.

Kirra писал(а):Правильно ли я приспособил транзисторы IRL540N?

а посмотреть на них документацию - не в состоянии?
во-первых, IRL540N всего на 36 Ампер. вроде, для 30 Ампер их достаточно, но из-за большого сопротивления канала (0,044 Ома) на них будет выделяться много мощности.
во-вторых, зачем тебе транзисторы на 100 Вольт? судя по схеме, напряжение питания не должно быть более 20 Вольт.
лучше уж возьми вниз популярные IRF3205.
а на верх возьми IRF4905.
в-третьих, внутри транзисторов уже ЕСТЬ обратные диоды, внешние - ни к чему, убрать.
в-четвертых, конденсаторы параллельно транзисторам, как раз, создадут сквозные токи при переключении. их нужно убрать обязательно.

RadioSanta

Как лучше сделать: два сильноточных моста, или три-четыре менее сильноточных?

Однозначно лучше больше, проверено. Чем больше, тем надежнее.

мне подсказали, что вешать логику напрямую на затворы транзисторов не есть гут

Это точно, я бы поставил трансформаторы, чтобы ничего не умирало. Это на выбор, тем более токи сильные, я бы сделал так.