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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: rappa em 01 de Fevereiro de 2010, 21:37

Título: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 01 de Fevereiro de 2010, 21:37
boas!

como primeiro tópico vou por aqui um projecto que estou a realizar que é uma ponte H de 200w com valores máximos de 35v e 74A (atenção tem como potencia máxima 200W isto significa que com 24v só da para 8.3Amp - P=V*I), funciona com valores lógicos de 5v (TTL), contem componentes fáceis de encontrar eu comprei quase todos os componentes na aquário só as resistências é que mandei vir do ebay. Por agora vou por em anexo os ficheiros em eagle (pdf, se alguém quiser em ficheiro eagle para mudar algo, que me peça) e mais tarde ponho fotos e demonstrações da ponte H.

espero que gostem.
alguma duvida perguntem
a pedido de muitas familias e do meu professor Njay :) (espero que não leves a mal Njay) vou corrigir alguns erros da ponte por isso volto a por aqui os ficheiros quando estiverem correctos
cumps
Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 02 de Fevereiro de 2010, 13:16
Porquê tanta resitência em série, os valores delas são assim tão críticos?

E porque é que escolheste o 1N5817?

E os zeners, servem para quê?

Faltam muitas "junções" no esquema, assim ficam alguma ambiguidades e torna o esquema um pouco mais dificil de ler (especialmente porque há muitas ligações cruzadas).
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 02 de Fevereiro de 2010, 14:36
As resistências em serie são porque os valores das resistências que eu tinha não dava, então pus em serie, claro que quem quiser e conseguir arranjar as resistências sem as por em serie que o deve fazer.   Os diodos não são os 1n5817 como dizes mas sim 1n5819, são diodos de protecção (protecção contra a energia electromotriz produzida pela inercia do motor). os diodos de zener estão ali para que a tensão de base da entrada nos mofets não ultrapasse os 15v (irf3205) ou os -15v (irf4905).

em relação as junções não sei o que queres dizer. mas como já disse no primeiro post quem quiser o ficheiro em eagle pode me pedir, e ai pode fazer as alterações que quiser. quem não souber mexer em eagle diz me e eu ponho o mais direitinho possível :)

para quem quiser saber, já testei hoje a ponte h (teste sem pwm, por enquanto) e esta funcionar muito bem amanha ou quinta quando tiver tempo ponho aqui um video.

cumps
Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 02 de Fevereiro de 2010, 17:39
As junções são aquelas bolinhas nos cruzamentos e enctroncamentos de linhas, que servem para indicar que as linhas estão mesmo ligadas entre si. Tu tem-las nuns lados e não noutros.

Sim, é isso, 1N5819, mas para o que tenho em mente tanto faz. É que esse díodo é capaz de não aguentar a corrente quando começares a fazer PWM num motor que consuma alguns A.

Os zener para limitar a tensão precisam de resistências em série com a entrada. Se o controlo é para ser feito com níveis TTL, essa protecção não deveria ser necessária para os MOSFET-N. Já os MOSFET-P na tua montagem têm sempre os zener a limitar a tensão... mas cuidado com o tempo de reacção dos zener, não sei se são rápidos ou não, mas se não forem vão deixar os P levar alguns "picos" de tensão acima do limite. Tenho também a sensação de que os transistores bipolares vão aquecer após algum tempo a "trabalhar", pois parece-me que quando ligados estão a consumir uns 100mW.

As resistências que "mantêm" os MOSFETS parados não são criticas, não precisas de por 2 em série, alguns K (até mesmo 100K) devem fazer o serviço.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 02 de Fevereiro de 2010, 18:32
tens razão quanto ao díodos, mas deixa me te dizer uma coisa os mosfet já tem diodos de protecção estes são apenas um acréscimo (um motor que crie uma corrente de mais de 1 amper é um motor que nao utiliza só 200 w de potencia para deslocar). quanto aos diodos de zener não precisão de nenhuma resistência em serie visto que ao trabalharem com a base dos mosfet já tem essa resistência, e como tu mesmo disseste não precisão de estar la mas são uma mais valia, não? eu construí esta ponte h a partir de algumas que encontrei na net, aprendi e estudei muito para chegar a esta, mas claro as pessoas estão sempre a aprender por isso podes me dizer o que melhorar? (espero que não seja tudo :) )



cumps
Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 02 de Fevereiro de 2010, 18:59
tens razão quanto ao díodos, mas deixa me te dizer uma coisa os mosfet já tem diodos de protecção estes são apenas um acréscimo (um motor que crie uma corrente de mais de 1 amper é um motor que nao utiliza só 200 w de potencia para deslocar).
Então se alimentares a ponte com 12V e o teu motor for de 24W, quanta corrente ele consome?

Citação de: rappa
quanto aos diodos de zener não precisão de nenhuma resistência em serie visto que ao trabalharem com a base dos mosfet já tem essa resistência,
A resistência tem que estar em série com o sinal que ataca a base do MOSFET. Basta procurares um circuito qualquer básico com um zener que vais perceber o que quero dizer. Se não colocares essa resistência, não só o zener não será capaz de limitar a tensão como ele próprio vai queimar por excesso de corrente (assumindo que a fonte da tensão é capaz de fornecer a corrente suficiente).

Citar
(espero que não seja tudo :) )
Lol :)!!... Eu admiro sempre as pessoas que estudam, investigam, experimentam ;)
Eu também nunca desenhei uma ponte H (humm.... por acaso já, mas era muito simples e não levava MOSFETs), acho que já disse mais ou menos tudo. Fizeste alguma conta para chegar a este circuito?
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 02 de Fevereiro de 2010, 21:20
Citar
Então se alimentares a ponte com 12V e o teu motor for de 24W, quanta corrente ele consome?

Um motor que consuma 20A e tenha como potencia 200W não quer dizer que gere 200W de potencia quando desligares os mosfet se investigares vês que aquilo que eu estou a dizer é verdade.

só fiz as contas para respeitar as tensões nos mosfet s e no transístores.. porque queres saber se fiz alguma conta?
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 02 de Fevereiro de 2010, 21:45
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Então se alimentares a ponte com 12V e o teu motor for de 24W, quanta corrente ele consome?

Um motor que consuma 20A e tenha como potencia 200W não quer dizer que gere 200W de potencia quando desligares os mosfet se investigares vês que aquilo que eu estou a dizer é verdade.
Tu disseste que um motor que consuma mais do que 1A não é um motor que use mais menos do que 200W, o que não é obviamente verdade e é apenas isso que eu estava a refutar.

Mas o teu raciocínio ao lidares com potências não está correcto, isto é, antes de pensares em potências dissipadas é preciso ver os limites de corrente. O que acontece quando desligas os MOSFETs, é que a corrente que estava nesse instante a circular pelo motor, passa a circular pelos díodos, decaindo com o tempo até chegar a 0 (desde que nesse tempo não voltes a ligar os MOSFETs).

Citação de: rappa
só fiz as contas para respeitar as tensões nos mosfet s e no transístores.. porque queres saber se fiz alguma conta?

Estou a tentar saber mais sobre o teu processo de desenho desta ponte, se foi puramente experimental ou se envolveu alguma matemática. Que contas foram essas que fizeste? Conta ao pessoal, assim alguém vai aprender mais alguma coisa e poderás tu aprender mais alguma coisa também.

Como é que chegaste por exemplo aos 35V 74A 200 máx?


p.s. Troquei "mais" por "menos", que era o que disseste.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 03 de Fevereiro de 2010, 13:35
Citar
Tu disseste que um motor que consuma mais do que 1A não é um motor que use menos do que 200W, o que não é obviamente verdade e é apenas isso que eu estava a refutar.

peço desculpa mas o que eu disse foi que um motor não tem as mesmas características  que um gerador ( mas um motor pode ser gerador), ou seja, um motor que consome 200W quando esta desligado mas com inercia, "continua a rodar" ( motor a funcionar como gerador) não produz 200W produz muito pouca potencia (potencia essa que os díodos tem de dissipar ate 0).

Citar
Mas o teu raciocínio ao lidares com potências não está correcto, isto é, antes de pensares em potências dissipadas é preciso ver os limites de corrente. O que acontece quando desligas os MOSFETs, é que a corrente que estava nesse instante a circular pelo motor, passa a circular pelos díodos, decaindo com o tempo até chegar a 0 (desde que nesse tempo não voltes a ligar os MOSFETs).

a corrente existente quando se desliga os mosfet é só e unicamente a corrente que o motor gera (força electromotriz da inercia do rotor do motor), por isso não é preciso uns diodos com amperagem maior.

Citar
Estou a tentar saber mais sobre o teu processo de desenho desta ponte, se foi puramente experimental ou se envolveu alguma matemática. Que contas foram essas que fizeste? Conta ao pessoal, assim alguém vai aprender mais alguma coisa e poderás tu aprender mais alguma coisa também.

Como é que chegaste por exemplo aos 35V 74A 200 máx?

aos 35v por este raciocinio:

os mosfets entre o drain e o source  aguentão no máximo 55V quando os diodos de zener actuam baixa 15v ficava 30V para o gate dos mosfet o que não dava porque o gate dos mosfet tem como valor maximo 20V, por isso ficou 35V. ( se calhar aqui meti um pouco de água :) , sei que esta a funcionar como eu pensei :) )

74A porque o mosfet irf4905 tem como valor máximo 74A entre o drain e source e este é o valor mais baixo dos dois mosfet.(tendo atenção que tem que se respeitar a potencia dissipada, e que as trilhas da placa aguentarem :) )

200W é a potencia maxima dissipada pelos mosfet (esta na datasheet) havendo alguma paginas na net tipo a da farnell que diz que estes mosfet só dão 150W. Pus a da datasheet
         
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 03 de Fevereiro de 2010, 13:51
esqueci me de por isto talvez sirva para alguém, ou ate mesmo para melhorar a minha :)

eu guiei me por estas pontes h.


cumps
Rappa



Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 03 de Fevereiro de 2010, 14:51
Citar
Tu disseste que um motor que consuma mais do que 1A não é um motor que use menos do que 200W, o que não é obviamente verdade e é apenas isso que eu estava a refutar.

peço desculpa mas o que eu disse foi que um motor não tem as mesmas características  que um gerador ( mas um motor pode ser gerador), ou seja, um motor que consome 200W quando esta desligado mas com inercia, "continua a rodar" ( motor a funcionar como gerador) não produz 200W produz muito pouca potencia (potencia essa que os díodos tem de dissipar ate 0).
Foi a minha interpretação do que disseste mais atrás:

Citar
(um motor que crie uma corrente de mais de 1 amper é um motor que nao utiliza só 200 w de potencia para deslocar)

Citação de: rappa
Citar
Mas o teu raciocínio ao lidares com potências não está correcto, isto é, antes de pensares em potências dissipadas é preciso ver os limites de corrente. O que acontece quando desligas os MOSFETs, é que a corrente que estava nesse instante a circular pelo motor, passa a circular pelos díodos, decaindo com o tempo até chegar a 0 (desde que nesse tempo não voltes a ligar os MOSFETs).

a corrente existente quando se desliga os mosfet é só e unicamente a corrente que o motor gera (força electromotriz da inercia do rotor do motor), por isso não é preciso uns diodos com amperagem maior.
Antes de circular a corrente gerada de que falas, a corrente existente "no exacto momento" em que se desligam os MOSFETs é a mesma que existia antes de se desligarem. Este efeito tem a ver com o facto do motor ser constituído por bobinas; a cada momento os "bornes" do motor são como uma bobina. Esta bobina passa a gerar a tensão necessária para forçar essa corrente a continuar a circular no momento do corte dos MOSFETs. Essa corrente depois vai circulando entre o motor e o diodo até se dissipar por completo, pois existem resistências no caminho (os fios, o próprio enrolamento do motor e alguma resistência do diodo). Isto acontece muito depressa, antes de "haver tempo" para se ver a corrente gerada pela inércia.

Já comento o resto.

p.s. A terminação em "ão" apena se usa quando o tempo verbal está no futuro ou condicional, como em "aguentarão"; caso contrário usa-se "am" como em "aguentam".

Actualização I

Agora quanto à potência máxima da ponte. O que tu calculaste ao fazer 24 V x 8.3A ~ 200W foi a potência dissipada no motor. Contudo, o que interessa ao MOSFET é a potência dissipada nele próprio, ou seja, a IxV aos seus terminais (S e D) e não nos terminais do motor. No caso do MOSFET, uma 1ª estimativa pode obter-se sabendo a resistência dele quando está ligado constantemente. A datasheet por exemplo do IRF3205 diz-nos que a resistência máxima que ele apresenta quando ligado (Rds(ON) -> resistência drain-source quando o MOSFET tá ligado) são 8miliOhm; a 8.3A ele só dissipa 0.008 Ohm x 8.3A2 ~  0.551W (P = VxI = RxI2).

Outra problema é que o MOSFET não é capaz de dissipar 200W em contínuo. A datasheet refere esse valor, é verdade; no entanto, se leres melhor, também vais ler que "The TO-220 package is universally preferred for all commercial-industrial applications at power dissipation levels to approximately 50 watts.". Existe uma limitação por parte do pacote do transístor. Além disso, mesmo só para dissipar 50W já tens que ter um grande dissipador e ventoínha.

Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 04 de Fevereiro de 2010, 00:47
Agradeço desde já os que me tens dito e ensinado. muito esclarecedor eu pensava de uma maneira diferente ( a maneira errada  :o ). por isso acho que devo dizer que tens razão  ;)

 vi um site que explica a potencia e os mosfet com algum pormenor.

http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/projects/esc2/FET-power.html (http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/projects/esc2/FET-power.html)

vou fazer algumas contas e vou por tudo direitinho já agora podes me ajudar com o esquema? achas que este esta bom ou nem por isso?


erros:

- valores da potencia ( contas muitas contas :) );
- diodos de zener ( falta resistências em serie);
- resistências (resistências não criticas);
mais alguma coisa?

vou tira do primeiro post os pdf depois volto a meter quando estiver direitinha.


ps...obrigado pela correcção do erro ortográfico do "ão"
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 04 de Fevereiro de 2010, 19:08
boas!

hoje tive tempo e resolvi fazer alguns cálculos :) vou por em anexo as contas e gostava que vissem e me dissessem se acham que esta bom!

cumps
Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 10 de Fevereiro de 2010, 02:31
boas!

pessoal já fiz os cálculos e já testei vou por aqui o esquema.


Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 11 de Fevereiro de 2010, 22:54
Bom, na verifiquei as contas da corrente máxima (não sei de cor), mas se te seguiste pela outra página não há que enganar :)

Vejo que alteraste o esquema, tiraste os zener e passaste a usar os transistores bipolares na montagem emissor comum, sim senhor. Então agora vamos para o próximo nível... como chegaste às tensões mínima de 8V e máxima de 40V?

p.s. Ainda faltam algumas junções, nos fios que vão para o motor e nos LEDs.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 12 de Fevereiro de 2010, 01:29
Na base dos mosfets tem de ter mais de 4v para ficarem saturados, como o sinal ttl é de 5V não há nenhuma restrição para o irf3205, mas como no irf4905 tem de haver uma queda de tensão entre o gate e a source de pelo menos de 4v (exemplo: o gate e a source do mosfet =10v - drain não saturado, não deixa passar energia; o gate= 6v e a source= a 10v - drain saturado e deixa passar a energia),então, pelo divisor de tensão que esta a dividir a tensão a meio, a tensão do source no mínimo tem de ser 8v para corresponder as 4V necessários no drain. como o drain do irf4905 só pode ter no máximo 20V de queda, a tensão do source pode ser no máximo 40V para ter 20v no drain.

E dai os valores de 8 a 40V.

Estes valores podem ser alterados, mudando os valores das resistências que criam o divisor de tensão.

Ainda falta encontrar uns díodos com mais amperagem e baratos :)


ps: agora já tem as junções em todos os cruzamentos / entroncamentos :)

Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 13 de Fevereiro de 2010, 00:49
boas!

de quantos amperes é que meto os diodos? é que já procurei na net e não encontro nada sobre cálculos dos diodos nas pontes h.

Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 13 de Fevereiro de 2010, 14:33
Também não te sei dizer ao certo como se escolhe os díodos. Como eles só têm que conduzir a corrente grande por um tempo muito curto, não é necessário que o díodo aguente toda a conrrente num situação "em contínuo". O que eu faria era procurar um diodo "fast" e com um "peak repetitive forward current" um bocado acima da amperagem máxima da tua ponte (os tais ~14A com dissipador).

Nota que quando "no momento" em que ligas os MOSFETs (quer seja porque estás a ligar o motor ou a fazer PWM), a corrente que os atravessa e ao motor tem que ser os tais 14A no máximo (c/ dissipador, vou passar a referir-me sempre ao caso com dissipador, para ser mais fácil). Como no momento zero não há contra-EMF, o motor é como um curto-circuito em que a única resistência é a das bobinas. Nestas condições a corrente não pode ultrapassar os tais 14A. É a "pior" situação que a ponte tem que aguentar. Isto também pode acontecer se por exemplo o eixo do motor ficar preso. Os motores electricos consomem mais quando lhes colocas carga porque ao diminuirem a velocidade, a contra-EMF também é reduzida e logo a corrente no motor aumenta.

O que quero dizer com isto? Imagina que tens um motor de 200W a 20V. Se aplicares 20V constantes, ele vai consumir 200W / 20V = 10A. Isto quer dizer que nesta situação o motor é "como que" uma resistência de 20V / 10A = 2 Ohm. Só que a resistência dos enrolamentos pode ser apenas de 1 Ohm, o que quer dizer que, quando tá parado e o ligas ou quando o eixo "encrava", a corrente que passa só é limitada por essa resistência de 1 Ohm, logo passam 20V / 1 Ohm = 20A -> acima do limite da tua ponte. Há outros factores que podem limitar a corrente, como por exemplo não teres baterias capazes de dar essa corrente ou não ser possível atingir essa corrente com apenas 5V nas gates, mas é sempre uma situação a ter em mente, especialmente se fores fazer PWM; quando isto acontece só no arranque e não fazes PWM, os vários factores de tolerâncias de componentes e os que falei acima até podem, e porque não se está a "abusar" muito da corrente, não ter nenhum problema, mas quando fazes PWM e começas a travar o motor, estes casos em que passa muito mais corrente do que "a do motor" acontecem milhares de vezes por segundo e portanto a ponte pode avariar. É um óptimo teste de robustez a uma ponte ou controlador, que é sobrecarregar o motor (carga no eixo, "travar" o eixo) quando vai a meia velocidade e ver se o controlador aguenta.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 13 de Fevereiro de 2010, 16:19
boas!

Esta ponte h foi feita para ser usada no meu simulador de carros. tem motores de 18V 3A e são controlados por pwm, estive a ver e no maximo consomem 10A, lembrando que a junção dos mosfet aguentam no maximo 175ºC os tais 14 A , os 10A estão mais do que seguros.

agora só me falta mesmo os diodos e já estive a ver e encontrei este que acho ser bom demais para isto, o pico de corrente é ate 150A durante 8.3ms.  (Em anexo está a datasheet)

link ebay:

http://cgi.ebay.es/UF5406-ULTRA-FAST-RECOVERY-DIODE-TUBE-AMP-600V-3A-X8_W0QQitemZ380166430783QQcmdZViewItemQQptZLH_DefaultDomain_2?hash=item5883af603f (http://cgi.ebay.es/UF5406-ULTRA-FAST-RECOVERY-DIODE-TUBE-AMP-600V-3A-X8_W0QQitemZ380166430783QQcmdZViewItemQQptZLH_DefaultDomain_2?hash=item5883af603f)

Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 14 de Fevereiro de 2010, 13:03
Não sei se esse ia aguentar (com o teu motor), e esse valor de 150A é "non-repetitive".
Eu ia, no mínimo, e para o teu motor, para algo como

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/80SQ045N-D.PDF (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/80SQ045N-D.PDF)
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MUR820-D.PDF (http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MUR820-D.PDF)
http://www.farnell.com/datasheets/64492.pdf (http://www.farnell.com/datasheets/64492.pdf)

Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 19 de Fevereiro de 2010, 17:18
boas tardes!

depois de algum tempo, hoje estive a experimentar a ponte h e cheguei a conclusão que os mosfet s estavam a aquecer demasiado (110ºC) quando passavam dos 2.5~3A. utilizei o esquema que postei e pus uns diodos (by329), não tinha nenhuns mais fortes.

ora na teoria a 3A os mosfet deviam estar a 46ºC (3^2*0.037= 0.333 ; 0.333*62+25=46ºC)
na pratica a 3A os mosfet estavam a 110ºC

algo se passa mas estive a ver voltagens nas bases e tudo estava direito.

alguém me pode ajudar?

Rappa

Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: senso em 19 de Fevereiro de 2010, 21:02
Já viste o gráfico do SOA(safe operation area) desses mosfets, regra geral está na datasheet, e estás a usar que dissipadores?
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 19 de Fevereiro de 2010, 22:35
sim ja vi e esta tudo bem! não tenho dissipadores, viste a folha de cálculos que eu fiz? da uma olhadela e se conseguires diz me se esta bem. ;)

Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 20 de Fevereiro de 2010, 01:00
Se estavas a usar PWM o caso muda completamente de figura, porque nas transições (ligado -> desligado, desligado -> ligado) os transistores dissipam imenso, porque passam por uma "região resistiva". Os cálculos com a temperatura são válidos para o MOSFET sempre ligado.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 20 de Fevereiro de 2010, 02:01
então como posso saber os cálculos que tenho que fazer para saber a máxima potencia (corrente que aguentam)que podem dissipar com o pwm?

estive a falar com um colega meu e ele fez me ver um ponto que tem algum interesse, ele diz que (nao tem a certeza disto) os diodos não precisão de ser tão potentes porque como os mosfet já tem e se metermos uns muito potentes com muita carga os dos mosfet queimam e podem fazer curto circuito. vou fazer um esquema e postar para verem se me explico melhor o que é.

isto é possível?


obrigado
Rappa
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: senso em 20 de Fevereiro de 2010, 02:56
Terás de usar transistores feitos para fontes smps(chaveadas em portugues/brasileiro), olha estes feitos para isso mesmo, são bastante bons e muito usados:
https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame&productID=IRF640N
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: Njay em 20 de Fevereiro de 2010, 14:02
Pelo que já andei a estudar em tempos, depende do tempo que demora a ligar/desligar o MOSFET, e este tempo por sua vez depende da corrente/tensão que o driver do MOSFET consegue fornecer à saída; e depende da frequência de comutação. Depois há vários caminhos, uns mais matemáticos que outros, mas eu fiquei-me por umas fórmulas semi-empiricas para obter uma estimativa, de um artigo do qual já não tenho referência. Isto ainda dá pano pa mangas (muitas não-linearidades) e eu também não estou muito dentro do assunto, mas posso dar umas luzes acerca do tempo de comutação.

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A gate do MOSFET é capacitiva, um condensador. Se quisermos fazer subir a tensão na gate de 0 até x Volt, podemos, sabendo o valor da capacidade do condensador e a tensão e corrente da fonte que usamos para carregar a gate, saber quanto tempo demora aplicando a fórmula de carga do condensador num circuito RC,

v = v0.(1 - exp(-t/(R.C)))

exp(x) é a função exponencial ou seja "e" levantado a x ("e" é designado número de Neper, aproximadamente 2.718), R é a resistência do circuito, que equivale à resistência da fonte que está a carregar o condensador (no caso do MOSFET, o driver (da gate) do MOSFET), v0 é a tensão da fonte que ataca a gate, 't' é o tempo que passou desde que v0 foi aplicada à gate e v é a tensão no tempo 't', na prática será a tensão que queremos atingir (no mínimo Vth que é a tensão minima para o MOSFET ligar).
Como queremos saber o tempo, resolvemos a equação em ordem ao 't' e obtemos uma nova, usando agora Vdrv (tensão máxima fornecida do driver) como v0,

Vth = Vdrv - Vdrv.exp(-t/(R.C))) <=>
Vth - Vdrv = -Vdrv.exp(-t/(R.C))) <=>
Vth/Vdrv - 1 = -exp(-t/(R.C))) <=>
1 - Vth/Vdrv = exp(-t/(R.C))) <=>
-t/(R.C) = ln(1 - Vth/Vdrv) <=>
t = -R.C.ln(1 - Vth/Vdrv)

Sabendo a resistência interna da fonte "driver" e a capacidade da gate do MOSFET podemos agora calcular o tempo de comutação (ou melhor, o tempo que demora a tensão na gate a ir de 0 à tensão da fonte).
No entanto, a capacidade da gate não é fixa. Esta questão torna o cálculo muito dificil e não nos deixa usar a equação acima, por isso arranjou-se uma "artimanha" que é usar a carga (em Coulombs) necessária para carregar o condensador até uma tensão X em vez da sua capacidade. Daí que os fabricantes também especificam nas datasheets este valor, designado "Gate charge", em nano-Coulombs (nC). A carga Q do condensador é dada por

Q = C.V    (capacidade vezes tensão)

e podemos resolver isto em ordem a C obtendo

C = Q / Vth    (queremos a gate no mínimo com a tensão de threshold)

Agora substituindo o C na equação da carga do condensador em ordem ao tempo temos

t = -R.(Q/Vth).ln(1 - Vth/Vdrv)

e com esta equação temos uma estimativa (apenas estimativa porque há aqui pelo meio muitas aproximações para tornar as contas mais simples, utilizáveis na prática) do tempo que um MOSFET leva para comutar entre ligado/desligado sabendo-se a Gate Charge e a resistência interna do driver que ataca o MOSFET. O cálculo é para o tempo de ligar mas simplifica-se assumindo que o tempo para desligar é similar.

Depois houve um tipo que pensou, e muito bem, que se dissermos que queremos saber quanto tempo leva a tensão a chegar, não a Vth mas a 99% de Vdrv (porque é mesmo para lá que a gate do MOSFET vai, para Vdrv), chegamos a uma equação aproximada mais simples,

t ~ 4,6.R.Q/Vdrv

Ufa :)!... Faz-me bem re-lembrar esta coisas :o

p.s. Vê este artigo aqui: A simple guide to selecting power MOSFETs (http://www.edn.com/contents/images/181947.pdf)

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Já agora, como é que mediste os 3A? Que carga tinhas? Qual a frequência do PWM?

Terás de usar transistores feitos para fontes smps(chaveadas em portugues/brasileiro),
"Chaveadas" em pt-br, "comutadas" em pt-pt.
Título: Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
Enviado por: rappa em 20 de Fevereiro de 2010, 22:11
obrigado pela explicação.

vou fazer o seguinte, vou ler tudo e depois digo algo (vai demorar visto que tenho muita informação para processar :) ).

utilizei um wiper motor (motor de 24V de limpa para brisas) com uma fonte de tensão de 24V 3A e com um pwm de frequência regulável com dois timers 555  e medi tudo com 3 multímetros ( tensões e amperagem).

Rappa