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Autor Tópico: Ponte H 200W ( H Bridge)  (Lida 14480 vezes)

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Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #15 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

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #16 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

Offline Njay

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #17 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.

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #18 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

Rappa

Offline Njay

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #19 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/MUR820-D.PDF
http://www.farnell.com/datasheets/64492.pdf


Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #20 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


Offline senso

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #21 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?
Avr fanboy

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #22 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

Offline Njay

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #23 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.

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #24 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

Offline senso

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #25 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
Avr fanboy

Offline Njay

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #26 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.

-----------------

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

-----------------

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.
« Última modificação: 20 de Fevereiro de 2010, 18:32 por Njay »

Offline rappa

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Re: Ponte H 200W ( H Bridge)
« Responder #27 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