Драйвер биполярного шагового двигателя на полевых транзистор

[Yogurt_Donicimo]

Всем привет. Собираю себе драйвер для шд биполярного, как на вложении 1 https://img.radiokot.ru/files/159211/3nqtskb7ye.jpg, и обнаружил интересную проблему, которую не могу решить.

Транзисторы: STN4438, Транзистор N-MOSFET 60В 8.2А [SOP-8]
Двигатель: не помню точную модель nema, но он на 5В 1.8А

Во время работы драйвера, при подаче тока на обну из обмоток, один из транзисторов работает нормально, другой раскаляется свыше 300 градусов, вплоть до плавления припоя. При этом падение напряжения на греющемся транзисторе 2.5В. На обмотке двигателя падение 2.5В, ток около 0,9А. Долго ломал голову почему так. Обнаружил, что это происходит при условии нахождения нагрузки после истока транзистора, как показано во втором вложении https://img.radiokot.ru/files/159211/3nqtskfgbl.jpg.

Сначала думал, что транзистор неисправен. Собрал примитивную схему, в которой ставил мотор до или после транзистора. В случае, если напряжение в истоке к базе приложено через мотор, то транзистор приоткрывается мало и раскаляется. Установка резистора шунтирующего обмотку никак не меняет картину. Схема во вложении 3 https://img.radiokot.ru/files/159211/3nqtskknbl.jpg.

Помогите разобраться в чем причина этого эффекта и как его решить, при этом не меняя транзисторы на p-канал

[Martin76]

Транзисторы: STN4438, Транзистор N-MOSFET 60В 8.2А [SOP-8]

Собираю себе драйвер для шд биполярного, как на вложении

А ничего, что на схеме N и Р мосфеты использованы? Внимательнее нужно быть.

[Yogurt_Donicimo]

Это понятно. Вопрос в другом. Почему нельзя полностью собрать на N-канальных и по какой причине затвор не открывается?

[Martin76]

На затвор для полного открывания транзистора нужно подать на несколько вольт больше, чем на истоке. Без схемотехнических ухищрений типа отдельного питания или бустрепного питания этого сделать невозможно.
Если просто соединить затвор со стоком, что делает подача напряжения питания на затвор, то на транзисторе будут падать эти несколько вольт, необходимые для его открывания, он будет перегреваться и так далее. Вот поэтому проще использовать мосфеты разной проводимости, если напряжение питания не превышает 15-20В.
*Есть достаточно много сборок Р+N в одном корпусе SO8 или DPack.

[Yogurt_Donicimo]

Попробовал я подать напряжение на затвор 10В и получилось, как вы и говорили. Хоть падение на сток-исток было чуть выше, чем при норме, но очень мало. Проблема в том, что управление хотел делать через ардуино нано, а она выдает только 5В положительного напряжения. Поэтому придумал контролировать P-канальный транзистор (AO4459, Транзистор P-MOSFET 30В 6.5А [SOP-8]) через N-канальный, которыми пользовался выше. Придумал такую схемку https://img.radiokot.ru/files/159211/3nk92qkzk0.jpg

Как считаете, будет ли работать?

ps на рисунке чуть ошибся, транзисторы полевые с изолированным затвором

[Martin76]

Поэтому придумал контролировать P-канальный транзистор

Как считаете, будет ли работать?

Не будет, при подаче единицы будут открыты все транзисторы и будет кз источника питания. Если у Меги в Ардуине питание 5В, и у двигателя тоже, то не нужно ничего городить, затворы просто вместе соединить и все, единица открыт нижний N канальный, ноль - верхний Р. Первая схема из первого поста подходит.

[Yogurt_Donicimo]

Так я и задумал открыть все транзисторы на этой схеме. Нижний транзистор "инвертирует" +5В с ардуины в -5В для левого транзистора. Таким образом я задумал управлять всем только положительным напряжением. P-канальный транзистор же открывается при подаче отрицательного напряжения на затвор, а N-канальный от положительного. Резисторы на схеме подтягивающие, через них кз не будет. Хотя вероятно я просто ничего опять не понял.

Первая схема же из первого сообщения, на мой взгляд, управляется "переменным" напряжением. На А1 нужно подать +5В и на А2 -5В, либо наоборот, чтоб инвертировать ток катушки.

В любом случае надо подождать пока приедут транзисторы, тогда смогу потыкать, как оно в реальности. Профильного образования не имею, а книги понять в полной мере мозгов мне не хватает, поэтому приходится пользоваться методом научного тыка. Спасибо за полезную информацию, через неделю расскажу, что выйдет.

[Martin76]

Так я и задумал открыть все транзисторы на этой схеме.

Тогда транзисторы должны быть в разных плечах моста.

[Alexey1969]

Вот тут https://autobills.ru/hobby_projects.files/a_step_2.html
выходные транзисторы можно совершенно спокойно заменить на пару P и N канальных

[Andrey_B]

Alexey1969, нельзя. Мало того, что проблема сквозных токов будет, так ещё и полевикам от 40В в затворах фатально поплохеет.

Yogurt_Donicimo, между открытиями полевиков в одном плече нужно обеспечить дэттайм.



По схемотехнике тут почитайте.

[Martin76]

от 40В в затворах фатально поплохеет.

Автор питает двигатель пятью вольтами.

[Andrey_B]

Martin76, да понятно. Всё равно правильней управлять диагоналями моста.

Как-то применял решение с использованием полевиков только n-типа с вольтдобавкой. Вывести на один из пинов Ардуино близкий к меандру сигнал частотой 1-100кГц и выпрямить его относительно питания, получим примерно удвоенное напряжение. Ток не велик, но полевики верхних плеч открыть хватит.

[muravei_]

[uquote="Andrey_B",url="/forum/viewtopic.php?p=4673508#p4673508"]но полевики верхних плеч открыть хватит.[/uquote]
Сомнительно это , главная причина - 100% ООС не устранена , а значит верхний тр-р не откроется полностью, хоть удваивай-утраивай .
Только бутстрепное питание (тем более контроллер есть уже) или трансформатор в затвор-исток.

[Andrey_B]

muravei_, бутстреп это выпрямление сигнала, который непосредственно управляет полевиком. Значит такая система питания не сможет работать в статическом состоянии полумоста. В моём предложении такого ограничения нет, т.к. выпрямляется отдельный сигнал, который всегда присутствует. Кстати это тоже можно условно назвать бутстрепом. Потенциала, открыть верхний полевик, однозначно хватит (на затворе относительно истока будет +4...+9В). Другое дело, что при высокой частоте переключения (перезаряда ёмкости затвора) может не хватать выходного тока. Нужно правильно выбрать частоту, ёмкости, возможно потребуется увеличить ток выхода меандра.

[Yogurt_Donicimo]

В общем собрал драйвер по схеме https://img.radiokot.ru/files/159211/3nk92qkzk0.jpg которую ранее отправлял. Для открытия P-мосфетов использовал BSS138, Транзистор N-MOSFET 50В 0.3А [SOT-23-3]. Было незабываемо распаивать паяльником корпус SOT, где жало в трое больше транзистора. Все работает, ничего не греется. Единственное забыл учесть падение pn перехода, и сопротивление железной омедненной витой пары, потому мощность двигателей около 85%, но этого хватит для станка.
Теперь надо сделать управление и интерфейс, а там и механику.