PWM, H-brygga och funderingar kring bästa lösningen.

[MicaelKarlsson]

Hej på Er alla H-bryggeintresserade och andra.

Har fått för mig att bygga en H-brygga med hjälp av IR2110 och IRF540 och det är där mina funderingar dyker upp:

Vilket är bäst eller mest effektivt:
1. Att "PWM-a" båda transistorerna (Transistor 1och 3 eller 4 och 2 i bilden nedan)
2. Att "PWM-a" den övre i H-bryggan (Transistor 1 resp. 4 i bilden nedan)
3. Att "PWM-a" den undre i H-bryggan (Transistor 2 resp. 3 i bilden nedan)

Lånar denna bild:

Observera att denna bild bara används för att underlätta och ge en grafisk bild av mina funderingar.


Eftersom motorn jag tänkt använda är byggd (eller klarar av) 18V är det matningsspänningen till hela kalaset. Mina funderingar lutar åt att "PWM-a" en av transistorerna och låta den andra leda helt.

Har jag missat någon info då får ni säga till.

[blueint]

Ev kan du fördela värmeutvecklingen genom att pulsa varannan?

Edit: Förtydligande, vinsten är att värmeförlusten för till- och frånslag dvs tiden gate kapacitansen laddas. Rds_on dvs förlusten i mättat läge kommer man inte ifrån.

[MicaelKarlsson]

Det var ju en slug idé blueint

[syltkaka]

Har funderat mycket och länge på detta men aldrig gjort något riktigt test av alla varianter och kan därför inte säga om något skulle vara bättre än något annat. Det jag dock kan tala om för dig är vad som fungerat för mig plus ett par kompisar som också försökt på sig att rita dugliga h-bryggor.

Vi använder oss av det som kallas för "Lock anti-phase drive" på denna sida. Se bara upp så att du har tillräckliga dödtider så att du inte får kortslutning i halvbryggorna. Tycker att det fördelar värmen på alla transistorerna hyffsat bra. I andra fall (andra pwm-sätt) så har en trissa fått ta större del av värmen vilket gjort att den gått sönder vid mindre last än när vi använt "lock anti-phase drive".

En annan länk. Det senaste året så har jag lyckats få mina h-bryggor att hålla riktigt bra Ska bli intressant och se om vi har någon på forumet som kan lite mer på området.

[MicaelKarlsson]

syltkaka: Tack för länkarna, nu har jag lite att läsa.

[AntiZ]

Det kan vara bra att använda sig av några logik-grindar (ex. nand) för att förhindra att fel transistor leder.
Exempelvis om det bli ett mjukvarufel eller att processorn av någon anledning startar om och kommer fel.

[PeterH]

Jag tycket detta var en ganska finurlig lösning för att förhindra att båda sidor kopplas in samtidigt... Man får samtidigt ett skydd mot att strömmen går tillbaka in i processorn (hämtat från länken syltkaka postade tidigare i tråden).

[hornfeldt]

Jag har inte så stor erfarenhet mer än jag läst, men skapar inte det där problem med fall och stig tider ?

[PeterH]

Vilket "det där"? Stig- och falltider beror naturligtvis på vilken hastighet man vill köra sina prylar på, det beror också på vilka komponenter man väljer

[MicaelKarlsson]

mjukvarufel? såna gör aldrig jag.

AntiZ: Tack för tipsen! Sitter och funderar på den bästa lösningen för att skydda sig mot dylika fel.

PeterH: Den är inte så dum, ser riktigt smart ut. Ser ut som om jag får testa vid vilka frekvenser som optokopplarna kan leverera en PWM-signal som ser ut som en fyrkantvåg. Fast det är något jag borde gjort.


Lite lösa funderingar: Finns en "Logic input for shutdown" som man på något smart sätt borde kunna använda för att skaffa sig hängslen och livrem.
Har tänkt använda någon form av strömmätning för att skydda trissorna. Där är enda funderingen om jag skall använda ADC i mikrokontrollern eller om man skall koppla den via en komparator och skicka in den signalen via en extern interrupt. Tål att tänkas på.
Återkommer med schema för att få lite trevlig feedback. Blir ju trots allt dyrt om man släpper ut den magiska röken.

[PeterH]

Jag har ju tidigare testat Texas ISO7220ADR med gott resultat till Jojjes "break out board" (BoB), kolla denna tråd. Den optokopplaren klarade utan större problem 100kHz och till och med bättrade på flanken har jag för mig...

Övre kurva är insignal och nedre mätt på utgången! Som du ser körde jag in 100kHz (100.3kHz för att vara noga )

[PeterH]

En liten fråga till er som har jobbat med H-bryggor betydligt mer än jag. När man använder MOSFET:ar använder man då bara en typ (ex. N- eller P-kanal) MOSFET? Jag har ramlat över en del scheman med MOSFET och det ser då ut som att det bara är en typ på både positiva och negativa sidan, stämmer det? När man kör trissor så har man ju PNP på plussidan och NPN på minussidan...

[GFEF]

PeterH
>MOSFET och det ser då ut som att det bara är en typ på
>både positiva och negativa sidan, stämmer det?

Ja men

http://www.modularcircuits.com/h-bridge_secrets1.htm

>'N' channel MOSFETs have a much lower rdson value

>Since the drain is connected to power, the source will be at that potential as well, but than gate should be higher than that to keep the device open. In fact at minimum 5V higher for so-called logic-level MOSFETs and 10-15V higher for normal MOSFETs. This is a significant problem, that voltage somehow has to be generated. In most cases some kind of a charge-pump is used for that, either in a stand-alone or a boot-strapped configuration.

[MicaelKarlsson]

PeterH: Tack för den infon. Skall inventera min "lådda" med optokopplare och se vad som finns och göra en högst (o)vetenskaplig test.

Som jag skrev i första inlägget är tanken att använda en "HIGH AND LOW SIDE DRIVER" för att slippa tänka på drivningen av FET-arna. Det verkar vara den enklaste vägen att gå.

[blueint]

Om förbrukaren behöver lite mer spänning säg runt 200 V. Och man vill styra alla halvledarswitcharna med en 3,3V signal. Det bör gå lätt med N-typ:erna på den nedre sidan, då ingången är relativ jord. Precis som på en I/O utgång.

Men en P-typ halvledarswitch på ovansidan är beroende av ingången relativt den positiva sidan. Ska man få den relativt jord så har man en stor potential som t.ex 200 V att hantera utan att bränna sönder något.

Ett alternativ är N-typ halvledarswitch, men där är ingången relativ till lastens anslutning i mitten, och innebär signalen är beroende av last och tillstånd hos den nedre switchen.

Tveksam om det finns optokopplare för rimlig kostnad och tillgänglighet som har tillräckligt skarpa flanker för att slå om på någon µS. Vill minnas att dom har rätt saftig eftersläppningstid. Ett alternativ skulle kanske kunna vara signaltransformator. Fast då är frågan hur man kopplar, samt undviker ev tidsfaktorer från induktansen.

(bara lite funderingar.. )