Variator de turatie,pentru motoare de putere

[pisica matache]

Am un motor de 1KW,la 30V,cu perii,caruia trebuie sa-i construiesc un variator de turatie.Avand in vedere puterea,nu stiu daca s-ar preta un singur mosfet comandat PWM cu umplere variabila.De aceea m-am gandit la o punte din doi mosfeti si doua diode.Problematica mi se pare comanda mosfetului de sus,nu stiu daca schema e functionala,asa ca astept pareri.

 

Driverul de sus e notat gresit.Acesta trebuie sa fie inversor,TC4429,astfel ca mosfetii sa conduca,respectiv sa fie blocati simultan.

Editat Septembrie 2, 2013 de pisica matache

[smilex]

Cred ca e functional. Numai existenta autoinductiei poate sa duca la aparitia alimentarii flotante. Nu e valabil la 100% (ambii MOS permanent in conductie) dar 3843 nici nu ofera 100%.

Cred ca poti folosi un driver flotant gen 2186, e mai simplu, in plus, are si UVLO.

Editat Septembrie 2, 2013 de smilex

[donpetru]

Controlul saturatiei unui tranzistor bipolar sau a unui tranzistor MOSFET nu se realizeaza corect daca variati factorul de umplere intre 0 si 100%, ci in limite mult mai stranse. Spre exemplu, pe un bipolar se controleaza saturatia cu factor de umplere mic, idem pentru un MOS lateral, pe cand la MOS-urile verticale, trebuie lucrat cu factor de umplere mai mare (editare ulterioara: pentru un semnal de 5V rectangular). Deci, nu are rost sa creeati un circuit care sa varieze factorul de umplere de la 0 la 100%.

Toata problema de mai sus se poate realiza cu un microcontroler Attiny sau chiar Atmega8, doua push butoane si un tranzistor extern (sau "o jumatate" de punte H asa cum ati desenat-o mai sus).

 

Numai bine

[pisica matache]

smilex,ma gandisem la driver,dar nu prea mi-era clar cum se conecteaza.Cu IR schema ar fi universala,acceptand orice tensiune de alimentare,dimensionand corect mosfetii si diodele.Pun o schema,spune-mi te rog daca e in regula.In schema am prevazut si protectia la supracurent.Ideea nu-mi apartine,am gasit-o pe net.Daca e functionala,mi se pare geniala.Masurarea caderii de tensiune pe Rds,la saturatie,cu un al doilea mosfet,conectat in paralel cu primul.Pe rezistenta din sursa acestuia se regaseste Uds al mosfetului de forta.Mi se pare interesant,ca astfel se protejeaza si mosfetul la supraincalzire,cand Rds,creste.O rezistenta in sursa,la curenti mari introduce pierderi si e scumpa si n-ar sesiza incalzirea mosfetului.

 

@donpetru,nu inteleg de ce n-ar merge variat factorul de umplere,de la zero la 100%,la un mosfet.Am folosit regulatoare cu mosfet,care functionau fara probleme in gama respectiva de umplere.

[roadrunner]

problema cu bucla de supracurent e ca va oscila, cand conditia de supracurent va fi satisfacuta va taia curentul de tot (sunteaza semnalul PWM) - conditia dispare si porneste iar, si ciclul se repeta.

practic viteza de oscilatie a buclei de curent va modula PWM-ul de intrare. - mai bine intorci bucla aia in modulatorul PWM si reduci duty factorul.pe baza ei. (sau pui in flip flop care seteaza starea de avarie, necesitand un reset pentru repornire)

RR

 

PS - de ce nu folosesti un singur MOS (in loc de semipunte) daca tot nu ai de gand sa schimbi sensul de rotatie.?

Editat Septembrie 3, 2013 de roadrunner

[pisica matache]

Cu oscilatia ai dreptate;va echivala insa tot cu scaderea umplerii,respectiv scaderea curentului prin mosfeti..Ramane sa testez ambele variante,suntarea intrarii mi se pare insa mai rapida.

Cu un singur mos ar trebui o dioda in paralel cu motorul,care sa disipe energia stocata in inductanta motorului,la blocarea mosului.Ar insemna radiator suplimentar,plus putere pierduta.Asa,prin diode,puterea altfel pierduta,se intoarce in sursa.

Initial ma gandeam sa folosesc o punte completa,cu patru mosfeti,pentru un randament si mai bun,dar apareau alte complicatii,asa ca am renuntat la idee.

[roadrunner]

Cu oscilatia ai dreptate;va echivala insa tot cu scaderea umplerii,respectiv scaderea curentului prin mosfeti.

numai sa nu oscileze cu 1KHz (sau mai rau cu 1Hz sa vezi atunci curenti daca esti cu sarcina la arbore si smuceste cu 1Hz)

RR

Editat Septembrie 3, 2013 de roadrunner

[smilex]

Este functional. T2 trebuie de mica putere cu Cgs minim, iar rezistorul din sursa cat mai mic, dar de minim 10 ori mai mare decat Rds al T2. (ca idee)

Se poate opri functionarea intermitenta cu tiristor simulat.

Se semnalizeaza 0,7-0,8V cadere de tensiune pe MOS, care in unele situatii este deja prea tarziu, insemnand un curent enorm pentru Rds-ul MOS-ului. Se poate si comparator pentru o cadere de tensiune mai mica.

Exista IR-uri care fac off dedicat pe saturatia MOS.

[donpetru]

@donpetru,nu inteleg de ce n-ar merge variat factorul de umplere,de la zero la 100%,la un mosfet.Am folosit regulatoare cu mosfet,care functionau fara probleme in gama respectiva de umplere.

Eu nu am spus ca nu merge - a nu se intelege gresit - ci am spus ca nu are rost sa variati factorul de umplere in limite asa largi cand de fapt nu este nevoie. Apoi, ganditi-va ca intr-o bucla de reglare a turatiei, realizata cu microcontroler sau nu, in functie de tipul de tranzistor folosit, exista un domeniu asazis mort "a factorului de umplere" care inrautateste timpul de raspuns a regulatorului de turatie.

 

Sa va dau un exemplu ca sa fiu mai explicit. Daca veti programa vreodata un uC alimentat la 5V si veti folosi, sa presupunem, un PWM pe 8bit (cu alte cuvinte, aveti 255 de trepte pe care le puteti folositi ca sa variati factorul de umplere de la 0 la 100%) si alegeti pe post de element de executie, sa zicem: un tranzistor bipolar, veti vedea ca veti putea controla saturatia acelui tranzistor folosind o parte din acele trepte si nu toate. Asta din cauza ca un tranzistor bipolar are nevoie intre baza si emitor de o tensiune relativ mica care porneste de la aprox. 0,25V pana la 0,65V. Ca sa asiguram acest domeniu de variatie a tensiuni Ube folosind semnalul PWM al MCU alimentat la 5V, pentru a calcula numarul de trepte necesar (min.si max.) aplicam formula (am notat cu w numarul de trepte):

 

w_max = 255 * 0,65V / 5V = 33.15 ~~~ 33. Aceasta treapta corespunde unui factor de umplere dU_max[%] = (33 / 255) * 100 = 12.94% ~~~ 13%.

 

w_min = 255 * 0,25V / 5V = 12.75 ~~~ 13. Aceasta treapta corespunde unui factor de umplere dU_min[%] = (13 / 255) * 100 = 5%.

 

Deci, precum observati e sufcient un domeniu de variatie a factorului de umplere intre 5 si 13% si pentru a face acest lucru eficient cu un microcontroler va trebui sa ne folosim de numai 20 de trepte (33 - 13) din cele 255 disponibile. In unele aplicatii acest lucru poate fi o problema care sa ne impiedice sa reglam exact o anumita turatie.

 

Domeniul de variatie a factorului de umplere calculat mai sus are alte valori in cazul in care vom folosi un tranzistor Darlington, un MOS lateral sau un MOS vertical si trebuie adaptat conform aplicatiei. In unele situatii acest impediment poate fi usor eliminat folosind un divizor corespunzator pe baza tranzistorului dar solutia nu este multumitoare in toate cazurile iar aplicatiile mai pretentioase tin foarte mult cont de cele spuse de mine mai sus. Deci nu treceti cu vederea acestea aspecte care pot face dificila reglarea corecta a turatiei un motor de c.c.

[roadrunner]

Donpetru,

cred ca n-ai inteles cum functioneaza schema de mai sus, MOS-ul ala e ON sau OFF (conductie/blocat) nu se deschide pe juma sau trei sferturi

practic tensiunea pe motor e dreptunghiulara cu factorul de umplere ales iar curentul triunghiular din cauza inductantei motorului.(controland factorul de umplere controlezi curentul mediu prin motor)

RR

Editat Septembrie 3, 2013 de roadrunner

[donpetru]

roadrunner, nu m-ai inteles, nu ma refeream la schema aceea, ci facem referire la o schema uzuala cu MCU folosind PWM.

 

Editare ulterioara: Apoi, daca doresti sa ma refer si la acea schema (prima), observ acolo o notatie 0...100%, deci sa inteleg ca se urmareste variatia factorului de umplere. Daca schema care a fost facuta nu face lucrul asta asta e cu totul altceva.

[smilex]

Eu recunosc ca nu inteleg nimic...

Umplerea se traduce prin latimea impulsului. La 10kHz, impulsul are la dispozitie 100us. Poate fi de 10us (umplere 10%) sau 80us (umplere 80%), sau orice valoare. In acea perioada tranzistorii sunt in conductie sau saturatie, iar intreaga tensiune de alimentare se regaseste pe motor. Se poate realiza si cu uC, dar mai ieftin si simplu e cu 3843.

Cam orice modificare a umplerii se resimte in forta motorului.

Editat Septembrie 3, 2013 de smilex

[roadrunner]

Smilex,

Care dintre posturi nu l-ai inteles? (ca mai babeste nu stiu sa scriu)

RR

Editat Septembrie 3, 2013 de roadrunner

[smilex]

Nr. 9.

 

@matache 2104 nu merge, trebuie intrari complet separate, fara preventii de deadtime, etc, ambele canale trebuie sa conduca deodata. IRS2186 este perfect si ofera 4A

 

@RR Te exprimi ok, e vorba de ce a postat donpetru. Abia ulterior am inteles ca se referea la conductia partiala, care insa nu are nimic comun cu ce urmareste matache.

Editat Septembrie 3, 2013 de smilex

[pisica matache]

Este functional. T2 trebuie de mica putere cu Cgs minim, iar rezistorul din sursa cat mai mic, dar de minim 10 ori mai mare decat Rds al T2. (ca idee)

Se poate opri functionarea intermitenta cu tiristor simulat.

Se semnalizeaza 0,7-0,8V cadere de tensiune pe MOS, care in unele situatii este deja prea tarziu, insemnand un curent enorm pentru Rds-ul MOS-ului. Se poate si comparator pentru o cadere de tensiune mai mica.

Exista IR-uri care fac off dedicat pe saturatia MOS.

Ai dreptate'0,8V e mult.Dar daca cobor potentialul emitorului sub cel al masei?Tensiunea negativa obtinuta chiar din iesirea 3843,stabilizata cu TL431,sau chiar dioda polarizata direct,aplicata in emitor printr-un semireglabil.E doar o idee,ar fi mai simplu si mai rapid decat comparatorul.