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Autor Tópico: Ponte H 200W ( H Bridge)  (Lida 12200 vezes)

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Offline rappa

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Ponte H 200W ( H Bridge)
« 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
« Última modificação: 04 de Fevereiro de 2010, 00:52 por rappa »

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #1 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).
« Última modificação: 02 de Fevereiro de 2010, 13:27 por Njay »

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #2 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.

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #3 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.

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #4 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 :) )



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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #5 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?

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #6 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?

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #7 em: 02 de Fevereiro de 2010, 21:45 »
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.
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.
« Última modificação: 03 de Fevereiro de 2010, 12:14 por Njay »

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #8 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
         

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #9 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.


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Offline Njay

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #10 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.

« Última modificação: 03 de Fevereiro de 2010, 16:47 por Njay »

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #11 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

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"
« Última modificação: 04 de Fevereiro de 2010, 00:56 por rappa »

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #12 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
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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #13 em: 10 de Fevereiro de 2010, 02:31 »
boas!

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


Rappa
« Última modificação: 12 de Fevereiro de 2010, 01:34 por rappa »

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #14 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.