DCmotor sürücü devresi H-bridge de sorun.

[keops_4]

Arkadaşlar aşağıdaki dc motor sürücü devresinde sorun yaşıyorum. Devre ile yükte 4 Amper akım çeken motor sürüyorum. Devreyi 16F877 ile kontrol ediyorum. PWM'i de ayarlıyorum motor istediğim hızda yük altında çalışıyor. Ama sorun şu rasgele mosfetler yanıyor. 74HC08 bile yanıyor. Hatta çoğunlukla o yanıyor desem yeridir. 74HC08 in beslemesini ve Pic beslemesini aynı güç kaynağı üzerinden veriyorum. Sadece şaseler ortak. zaten pic ile bu motor sürücü devresi de ayrı ayrı kartlarda. HC08 yandığı için Optokuplör kullanalım dedik TLP521-4 kullandık bu sefer mosfetler yanmaya başladı. BUNALMIŞ hocanın bir yazısında frenleme ile ilgili bir yazısı vardı. Motorun frenleme anında mosfetlerden çok akım geçtiği ile alakalı. Frenlemeyi kaldırdık yine aynı numara. Devre çalışıyor, 5, 10, 15 dk. bi bakıyorsunuz ortalık toz duman. Rasgele mosfet yanıyor. Motor şarjlı tornavida motoru. aynı tip motor ve sürücü devresinden iki adet var ve yaklaşık 50 KG yük taşıyor. Soğutucuları değiştirdik, alttan bakır bağlantıları daha geniş yaptık olmadı. Yardımlarınızı bekliyorum.

[taner-e]

Eğer devreden sürekli 4A geçmiyorsa LMD18200 veya 18245 kulanmanı tavsiye ederim (sürekli akım kapasitesi 3A). Hem lojik olarak sürebilirsin hemde akım kontrolü yapabilirsin. Ayrıca frenleme özelliğide var.

Datasheet: http://www.datasheet4u.com/html/L/M/D/LMD18245_NationalSemiconductor.pdf.html

[keops_4]

bu bir araba olduğu için akım değişiyor o yüzden kulanmadım. HIP4081A entegresini kullanmayı düşünüyorum. Ama neden elemanlar yanıyor onu merak ediyorum. http://www.dprg.org/tutorials/2003-10a/motorcontrol.pdf sitesinde yapmışlar.

[taner-e]

Devrede kullandığın mosfetlerin datasheet değerlerine baktımda çok matkap motoru sürmek için çok küçük değerler. Bana sorarsan dediğin gibi HIP4081'i kullan ve tüm mosfetleri n-mos ve irfz44 yap o zaman hiç problem çıkmaz ayrıca aşağıdaki datasheette 3. sayfadaki devreye bir gözat derim devrene akım sınırlamasıda ekleyebilirsin.

http://www.datasheet4u.com/html/H/I/P/HIP4081_IntersilCorporation.pdf.html

[keops_4]

devredeki mosfetleri değiştirdik, irf4905 ve irf3205 yaptık yine aynı olaylar devam ediyor.

[arslan74]

devredeki mosfetleri değiştirdik, irf4905 ve irf3205 yaptık yine aynı olaylar devam ediyor.

Mosfetlerin yanmaması için her mosfete birer koruma diyodu kullan. İçinde bu koruma diyodu olan mosfetleri kullanırsan da olur. Diyotun eksi ucunu S e, artı ucu D e bağlayacaksın. Her bir mosfete bir tane diyot bağla. Kullandığın diyotların hızlı diyot ve yüksek akımlara dayanmasına dikkat et. Örneğin BYV28 tarzında diyotlar kullan. Q7 mosfetide diğer mosfetlerden daha fazla akıma dayanını kullan. Bütün akım onun üzerinden gececek.

Selamlar

[xenix]

Mosfetlerin içinde zaten yapısından dolayı ders diyot olmak zorunda (intrinsic body diode). Şemadaki IRF540 da da var, ama şemada gösterilmemiş. Ters akimlari uzerine alıp mosfeti koruyacak kadar hızlı bu iç diyotlar.

[xenix]

Bu şemada 74hc08 in çıkışlarında hep 4,7k var. Dolayısıyla yüksek akımdan yanması mümkün değil 74hc nin, sorunu başka bir yerlerde aramalı.

Bir de bu motor sürücünün besleme gerilimi nedir? 20V dan daha büyük olmamalı, 6-7 voltdan daha küçük olmamalı. Bu şemada alttaki mosfetlerin Vgs gerilimi besleme gerilimini doğrudan görüyor. Mosfetlerin Vgs gerilimi ±20V sınırını geçerse mosfet bozulur. Eğer besleme gerilimi 7 V den daha düşük olursa bu durumda mosfet tam iletime geçmeyecek ve yüksek iletim kaybından ısınacaktır.

Bir de anahtarlama frekansınız nedir? Bu devrenin mosfetleri hizli ateşlemesi pek mümkün değil gibi, emin değilim simulasyon yapmak lazım. Anahtarlama frekansını düşürmeyi deneyin.

Güç elektroniğinde baskı devre tasarımı çok önemli. ▲I/▲t değerinin yüksek olduğu yolların mümkün olduğunca kalın ve kısa olması gerekiyor. Bu yollar mosfetlerin drain-source bacaklarından en yakın düşük induktanslı seramik bypass kondansatörüne kadar yollardır (sizin şemanızda böyle bir kondansatör göremiyorum, umarım koymayı unutmamışınızdır). Bu yolların uzun ve ince olması durumunda bu yolların induktansı artacak ve L×▲I/▲t   gerilimi yükselecektir. 12V besleme gerilimi olan devrede 55 V mosfetlerin yüksek gerilimden bozulmasının sebebi de budur. Bu yüzden güç elektroniği devrelerinin bread board üzerinde çalıştırmak çoğu zaman mümkün değil. Kalın ve kısa yolları olan baskı devreler kullanmak gerekiyor

[Fixxer]

http://home.att.net/~wzmicro/6203drv.html
Birde bunu incelemenizi tavsiye ederim, moslarla uğraşmak istemezseniz tabi

[keops_4]

Arkadaşlar ilginize çok teşekkür ediyorum.
Hiçbir şey teoridekideki veya proteusta olduğu gibi değil. Biliyorum diye başladığım bir işte çaresiz kaldım. Ama burada aradığım soruların çoğunun cevabını bulabiliyorum. Herkese sonsuz teşekkür. Bilgisini bizlerle paylaşan herkese minnettarım. Öncelikle şunu belirtmek istiyorum. Devrede irf9510 yerine irf4905 irf510 yerinede irf3205 koyduk.
Sorun sanırım tasarımda.
Besleme gerilimi 40Ah kuru akü. İşlemci 16F877. Yazılımı Proton ile yaptım. Joistikten picin anolog ucuna gelen rakamsal değere göre "HPWM 1, değişken, 1000" ve "HPWM 2, değişken, 1000" ile 1kHZ frekansta sürüyorum. Buradaki "değişken" yazdığım yeri joistikten gelen değer ile ayarlıyorum. Devre daha öncede bahsettiğim gibi boşta çalışıyor. Motor bağlayınca kafasına göre hareket ediyor. Sanırım xenix hocamızın  söylediği konular yüzünden sorun yaşıyoruz. İlk yaptiğımız devrede 1cm ara ile (tek soğutucu üzerinde) tek sıra halinde dizmiştik mosfetler uzun süre çalışıp kafasına göre ısınıp mosfet veya 74HC08 yanıyordu. 74HC08in beslemesini motor devresinden ayırıp pic ile aynı beslemeden alırız deyip devrenin tasarımını değiştirdik plakete aktardık. Mosfetleri dikdörtgen tasarım yapıp ayrı soğutuculara bağladık, şimdi anladım ki Xenix hocamızın dediği sebeplerden hemen yandı desem yeridir. Sonra tekrar delikli plakette Bunalmış hocamızın "frenleme anında devrede  taşınan yükten dolayı  çok büyük akım dolaşır. (0,5*m*v*v)" cümlesi üzerine frenlemeden vazgeçmemek için mosfetlere paralel birer mosfet daha bağladık. Tabi alan genişledi. Devre yine bir süre çalıştı. Araba üzerinde sürücünün biri yandı biri çalışmasına devam etti hatta hiç ısınmadı bile. Ama onun da yanmayacağının garantisi yok. HC08i kaldıralım belki alttaki mosfeti kesime götürmüyordur dedik optokuplör koyduk değişen bişey olmadı. Asıl sorun sanırım şu cümlede.

Güç elektroniğinde baskı devre tasarımı çok önemli. ▲I/▲t değerinin yüksek olduğu yolların mümkün olduğunca kalın ve kısa olması gerekiyor. Bu yollar mosfetlerin drain-source bacaklarından en yakın düşük induktanslı seramik bypass kondansatörüne kadar yollardır (sizin şemanızda böyle bir kondansatör göremiyorum, umarım koymayı unutmamışınızdır). Bu yolların uzun ve ince olması durumunda bu yolların induktansı artacak ve L×▲I/▲t gerilimi yükselecektir.

Bizde gerçekten böyle bir kondansatör yok. Baktığım birçok devrede besleme geriliminin olduğu yerde +12V bağlanan yerde 470uf ve 100nf kondansatör vardı ama Xenix hocamın bahsettiği bu kondansatöre hiç dikkat etmedim. Motor uçlarına 100nf kondansatör ile 10k direnci seri bağladık. Devrenin birinde 100n ile 100ohm seri bağlı idi. Faydası ne kadar var doğrusunu isterseniz bilmiyorum.
Fixxer hocamızın bahsettiği devreyi de görmüştüm. Ama cesaret edemedim. 5A yazıyor. Bizim devrede durma kalkma yavaşlama anlarında akım çok değişiyor. Bu devre arıza verirmi bilmiyorum Kullanan tecrübelerini anlatırsa sevinirim. Ayrıca yaptığımız bu devrede çok mosfet ve HC08 yaktık ama çok şey öğrendik.   öğrenmeye devam. Yardımlarınızı bekliyorum.

[arslan74]

Biraz da IGBT üzerine yoğunlaşın. Onları motor süremek için kullaniyorlar.

[GeVeZe]

Moslar arasına gecikme süresi eklemen gerekiyor. Biri kapanmadan diğeri devreye giriyor. 1KHz süreçten bahsediyorsun! Devredeki akımları kontrol et. Akımın büyük kısmının motor üzerinden değil seri halindeki moslardan aktığını göreceksin. Mos sürücüsü kullan, xfmr heabıyla bi bobin sar ve öyle sür. Yoksa kaybın çok olur. PWM sinyalini güç tarafında kare dalga verebilirsen karlı çıkarsın. Sendeki devrede şasede, Mosların yukarda kesim iletim haline geçmede aşırı kararsızlaşır durur. Büyük çoğunluktada iletimde kalır. Hız kontrolüde varsa bunda voltajı PWM ile kare ver sonra H-bridge moslarını değişken pwm ile sür. Voltaj PWMini en az mosların ton-tof süreçlerinin ortalaması hızında tutmaya çalış. Mosları illaki iki farklı türde seçeceksende Ton-Tof süreçleri birbirine yakın mos seç. Yükün büyükse IGBT kullan mosla uğraşma.

[xenix]

keops_4 hocam, sizin için bir devre çizdim.


Motorun yön kontrolünü röle ile yapın. Çünkü çoğu zaman motoru 50ms ileri döndür, sonra 50ms geri döndür gibi ihtiyacınız olmaz. Böylece mos sayısını 1 e düşürmüş oluyoruz.

Şemada MR751 (hızlı ve motor akımı mertebesinde herhangi bir diyot olabilir) diyotu motorun ters akımını (freewheel) üzerine alıyor ve ters akımın bypass kondansatörler ve mosfetin ters diyotu üzerinden dolaşıp ekstra gürültü yapmasını engelliyor. Şemada kalın gösterilen hatların kısa ve olabildiğince kalın olması gerekiyor. Amaç kaçak indüktansı azaltmak. Bu doğrultuda kalın hatlarla çizilmiş kapalı şeklin iç alanının da minimum olması gerekiyor. Çünkü kaçak indüktans ½×L×I² enerjisini bu alanda depo ediyor. Ne kadar küçültsekde 10-20 nH civarında bi kaçak induktans olacak. Bu induktansın akımı mosfet kesime gittiğinde drain-source gerilimini yükseltip mosfeti bozabilir, mosfetin gerilimi 100V olsa bile. Bu enerjiyi (½×L×I²) snubber kondansatörüne aktarmalıyız, 1nF lik kondansatörün amacı bu. Bu kondansatörün değeri ½×L×I²=½×C×V² olacak şekilde seçilir ama kaçak induktansın değerini bilmediğimiz için 1nF gibi bir değer koyabiliriz. R8 bu kondansatörü boşaltır, diyodun yine hızlı olması gerekir, şemadaki diyot uygun.

100nF kondansatörün seramik veya multilayer olması lazım. 1000µF kondansatörün de sığası önemli değil, ESR değerinin düşük olması lazım.

Sol tarafa sıkça kullandığım bilinen bir gate driver devresi çizdim, en güzeli tabiki bu iş için yapılmış mosfet gate sürücüsü kullanmak. Yine de bu devreden de memnun kalıyorum ben.

22ohm direncin iki görevi var. İlk olarak bu direnç mosfetin açılıp kapanma hızını belirliyor. Değeri düştükçe mosfet hızlı açılıp kapanır. Bu durumda anahtarlama kayıpları azalır ama drain akımı çok hızlı artıp azalacağı için L×▲I/▲t  değeri yükselir ve mosfetin yüksek gerilimden bozulma durumu başlar. Direncin değeri yüksek olursa bu sefer mosfet yavaş açılır kapanır ve anahtarlama kayıpları artar, orta bir değer bulmak lazım. Bu direncin ikinci görevi de şu: kesikli belirttiğim yolun bir endüktansı var, mosfetin de gate kapasitansı var. Eğer direnç olmaz ise bu LC devresinin yapacağı salınımlar sönümlenmez ve mosfet kısa sürede parazitik olarak defalarca açılır kapanır. Yine bu kesikli hatların da kısa tutulmasında fayda var, eğer kablo ile taşınacaksa da burgulu (twisted) olmalıki kablolar arasında alan kalım induktans oluşturmasın.

Umarım yardımcı olmuşumdur, haberlerini bekliyorum

[xenix]

*kalıp diyecektim

[xenix]

Yükün büyükse IGBT kullan mosla uğraşma.

Bir de nerde IGBT nerde Mosfet kullanılır bundan bahsetmek lazım. 200V üzerinde IGBT, altında Mosfet kullanmak genel olarak benimsenmiş. Tabi bunun istisnaları var, "cool mos" lar ile 500V gibi gerilimlere çıkılabiliyor. 12V gerilimde IGBT kullanmak çok büyük mühendislik hatası olur. Çünkü IGBT lerin 2V civarında Vce,sat gerilimi var. 12V un 2V unu transistörde kaybetmek hiç iyi olmaz. Mosfetlerde böyle bir doyum gerilimi yok, sadece Rds,on direnci var. Örneğin Rds,on değeri 17miliohm olan IRFZ44 den 10A akım akıtırsak sadece 170mV kaybederiz transistörlerde.

200V üzerine çıktıkca mosfetlerin gerilimini artırabilmek için içerideki iletim kanalı uzatılıyor, bu da Rds,on değerinin artmasına neden oluyor, bu noktadan sonra IGBT ler daha kayıpsız olmaya başlıyor. Orneğin 560V dc bara gerilimi olan bir motor sürücüde IGBT üzerinde 2V kaybetmek hiç de problem değil.