TODOPIC
FORO TÉCNICO => Electrónica de potencia => Mensaje iniciado por: jzed15 en 27 de Julio de 2016, 14:42:13
-
Hola a todos, con permiso de los moderadores les planteare el proyecto y los problemas que tengo, estoy realizando un diseño de un driver para servomotor DC. Se debe controlar la velocidad, sentido de giro y freno eléctrico. El servomotor trabaja a 24 VDC y tiene una potencia nominal de 361 W, para realizar el control del servo estoy usando un puente H y PWM a 40 kHz generado por un FPGA.
Los componentes que estoy usando son:
Mosfet IRFP250MPbF http://www.infineon.com/dgdl/irfp250mpbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015356287bc71fda (http://www.infineon.com/dgdl/irfp250mpbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015356287bc71fda)
Diodos Schottky SBR30300CT http://www.diodes.com/_files/datasheets/SBR30300.pdf (http://www.diodes.com/_files/datasheets/SBR30300.pdf)
Drivers para compuertas de los Mosfet´s IR2110PBF http://www.infineon.com/dgdl/ir2110.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c80333167e (http://www.infineon.com/dgdl/ir2110.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c80333167e)
Convertidor aislado TMH 1212S http://assets.tracopower.com/20160727153156/TMH/documents/tmh-datasheet.pdf (http://assets.tracopower.com/20160727153156/TMH/documents/tmh-datasheet.pdf)
En general mencione los dispositivos mas relevantes, cabe destacar que la PCB en la cual realice las pruebas usa resistencias y capacitores de montaje superficial.
Por el momento solo he implementado el puente H con la red snubber de cada transistor MOS, para realizar una prueba conecte una resistencia de potencia de 1.5 Ohms y la fuente de potencia es de 24 VDC. El problema que tengo que algunos componentes se calientan en especial los diodos antiparalelo y los de la red snubber. Estos diodos no tienen disipador, los mosfet si lo tienen. He medido la temperatura y en los mosfet es de 90 ºC y en los diodos de 105 ºC, solo subi el ciclo de trabajo al 70 %.
Espero puedan ayudarme con algunos consejos, he leído en algunos libros y hay otros tipos de red snubber ya que no se si la red que estoy diseñando esta bien. El problema tambien es que no puedo ver las señales con el osciloscopio ya que al conectar la tierra se provoca un corto y se quema todo. Me recomendaron usar un transformador 1:1 para aislar la sonda del osciloscopio, pero no me da mucha confianza hacer esto. Gracias y espero sus comentarios.
-
Hola jzed15, más allá de que no posteas los valores de los componentes usados, lo cual es muy importante a la hora de tratar de entender un circuito, y tampoco posteas el circuito entero, lo cual también es muy importante, ni tampoco los tiempos de disparo de los mosfet, pues tratare de ayudarte igualmente con los datos que poseo.
Primeramente, la frecuencia de 40 KHz es muy alta, lo cual produce en los mosfet muchas pérdidas por conmutación, o sea, cuanto más baja esta frecuencia, menores pérdidas y menor calentamiento de los mosfet. (recomendaría frecuencias menores a los 10 KHz)
Segundo, este tipo de circuito no lleva una red snubber. En paralelo a los mosfet lleva los diodos en anti paralelo, y en paralelo al motor deberías de usar una red RC, formada por una resistencia de 10 ohms 1W en serie con un capacitor de 22nF y 200V de poliester, como la potencia de tu motor es importante, es posible que debas de usar dos RC en paralelo al motor. Y nada más que esto.
Tercer punto, los tiempos de conmutación de los mosfet. A los tiempos de los mosfet debes de separarlos por un tiempo muerto (death time), en el que ambas señales se encuentran en OFF, ya que a los mosfet (como a cualquier componentes) les lleva determinado tiempo en pasar de un estado al otro, y si no colocas ese tiempo en la señal de control, pues existe la posibilidad de que un mosfet entre en conducción antes de que el otro termine de "apagarse" y esto incrementa la corriente circulante y por lo tanto la potencia disipada por los mosfet en cuestión. Y hasta puede estropearlos.
Espero te sea de ayuda.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Gracias Charly por tu ayuda, pues elegí una frecuencia de 40 kHz para no estar dentro o cerca del rango audible. El tiempo muerto al que te refieres es cuando apagas un par de mosfet y enciendes el otro par? Ya que solo estoy generando un PWM y por medio de la programación genero dos salidas, una salida PWM1 acciona los mosfet Q1 y Q4 y la otra salida PWM2 acciona los mosfet Q2 y Q3.
Estoy trabajando con un par de mosfet a la vez, me refiero a que si quiero que el servomotor gire hacia un sentido (sentido +) acciono dos mosfet y para el otro sendido (sentido -) uso el otro par de mosfet.
-
Hola jzed15
Gracias Charly por tu ayuda, pues elegí una frecuencia de 40 kHz para no estar dentro o cerca del rango audible.
El rango audible para el humano joven y de muy buen oído termina a los 20 KHz. 40 KHz es mucha perdida extra sin sentido.
El tiempo muerto al que te refieres es cuando apagas un par de mosfet y enciendes el otro par? Ya que solo estoy generando un PWM y por medio de la programación genero dos salidas, una salida PWM1 acciona los mosfet Q1 y Q4 y la otra salida PWM2 acciona los mosfet Q2 y Q3.
Estoy trabajando con un par de mosfet a la vez, me refiero a que si quiero que el servomotor gire hacia un sentido (sentido +) acciono dos mosfet y para el otro sendido (sentido -) uso el otro par de mosfet.
Si, tienes razón, como estoy ayudando en otro post donde también trabajan con un puente H, y se me han mezclado los tantos, mis disculpas.
Igualmente elimina las redes de snubber y en paralelo al motor un par de RC como ya te comenté.
Por otro lado y como puedes controlar ambas salidas del IR2110 de manera independiente. Pues te recomendaría que a los mosfet de conexión a negativo los dejes siempre encendidos, mientras la señal PWM conmuta el mosfet de conexión a positivo (nunca al revés). Con esto ya tendrás la mitad de calentamiento en el conjunto de mosfet. O sea y de ser posible, trabaja con 4 salidas para controlar el puente H, 2 de PWM (para los mosfet positivos) y dos lógicas (para los mosfet negativos).
Y te recomendaría que eliminaras la resistencia de 1K del gate de los mosfet, ya que la misma no tiene sentido de ser y descarga prematuramente el condensador que "almacena" la tensión para el gate del mosfet positivo.
Espero comentarios de los resultados con las modificaciones que te recomiendo.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Tanta circuito yo hice un puente H para un motor de 48Vdc a 380W me basta con los diodos de los mismo mosfet no le puse un circuito RC al motor pero funciona bien; si debe tener un buen capacitor de varios miles de "uf" en la fuente muy cerca de donde toma la energía los mosfet, de la frecuencia de conmutación con 15KHz ya se genera el molesto ruido del PWM. Faltaria agregar un limittador de corriente para el frenado electrico y cambio de giro rapidos.
Un problema que tuve con los ir2110 es con 12V no son tan rápidos ese problema tuve con una fuente dc-dc cuando ponía una carga grande normal regulaba bien con el tl494 pero al desconectar esta fuente se disparaba al máximo voltaje revise y el tl494 trabaja normal pero el ir2110 se demoraba en reducir el ancho de pulso pero con 15V de alimentacion trabaja bien. La tension de señal normal trabaja segun su hoja de datos.
-
Hola cristian_elect, que allás hecho un circuito y de casualidad haya funcionado, pues creo que no justifica los consejos que le estás dando a jzed15.
Tu motor era de 380W y 48V, lo que supone una corriente de casi 8A, lo cual es perfectamente aceptable para los diodos internos de casi la mayoría de los mosfet, pero el motor de jzed15 es de 360W y 24V lo que supone una corriente de 15A, para lo cual no conozco mosfet (de los normalmente usados y adquiribles en el mercado) que el diodo interno soporte esa corriente. Y antes de que preguntes te aclaro que la corriente de inversa del motor, es muy similar a la corriente nominal del mismo.
Con respecto a los capacitores de filtrado cercanos a los mosfet, pues tiene sus pro y contras. Con capacitores cercanos los picos de corriente son mayores, y la posibilidad de quemar los mosfet también. Aparte de que los propios capacitores calentarán más por la ESR interna de los mismos y las altas corrientes de pico. Por otro lado, si los conductores poseen la sección adecuada no debería de haber problemas que los capacitores estén un poco alejados.
Yo realicé un PWM para un rotor el cual manejaba 150V, 50A y 7500W y los capacitores estaban alejados (45cm) y la señal era perfecta, y me permite una mayor "tranquilidad" a la hora de un corto y que la intensidad no se dispare antes de que actúe la protección, de hecho ha pasado y los mosfet se salvaron.
Con respecto a los IR2110, probablemente haya habido un problema de diseño o falla del mismo, ya que el propio IR no es más que un simple "seguidor" de la señal de entrada, por lo tanto alguna capacidad parásita debe haber generado el problema que mencionas. Aparte el IR2110 es mucho más rápido que una simple señal cuadrada de hasta 40 o 50 KHz y no puede inventar "algo" que no tiene en la entrada.
Espero no lo tomes a mal, pero esa es mi opinión y experiencia.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Bueno yo estoy en los maquinas eléctricas dc y tengo muchas tarjetas de marcas bt, still, yale etc y son pocos que le ponen diodos extras aparte que ya tiene en el mosfet y los que tienen diodos extras son corte de tipo zener. Tengo una variador de 48Vdc 600A y no tienen esos diodos extras para reforzar el de el mosfet y siempre esos capacitores viene cerca a los mosfet, todas esas tarjetas tienen control de sobrecarga. Chaly el PWM que dices fue con puente H, tampoco digo que el capacitor este pegado al mosfet pero si que la pista sea bien ancha.
Si quieres te envio imagenes para que veas de como las tarjetas de control de motores de 400A, 600A que no tienen mas diodos de lo que tiene los propios mosfet.
-
Hola cristian_elect
Bueno yo estoy en los maquinas eléctricas dc y tengo muchas tarjetas de marcas bt, still, yale etc y son pocos que le ponen diodos extras aparte que ya tiene en el mosfet y los que tienen diodos extras son corte de tipo zener.
Yo también e visto varias placas, y en todas tenían los diodos en paralelo, aunque estos son fáciles de confundir, ya que tenían el mismo encapsulado que los propios mosfet. Pero bueno, son dos puntos de vista distintos.
Tengo una variador de 48Vdc 600A y no tienen esos diodos extras para reforzar el de el mosfet y siempre esos capacitores viene cerca a los mosfet, todas esas tarjetas tienen control de sobrecarga.
El control de corriente, sin dudas es indispensable.
Pero por otro lado, de cuantos uF estamos hablando con la suma de todos los condensadores en ese control que tienes? Bueno, ahora divide esos uF por 600A que es la corriente del control y luego me dices los resultados.
Y por supuesto que los tiene cerca, ya que lejos no les sería práctico.
Chaly el PWM que dices fue con puente H, tampoco digo que el capacitor este pegado al mosfet pero si que la pista sea bien ancha.
No, no era un puente H, ya que la carga no lo requería, y en realidad yo no usé pistas anchas, 2 cables de 4mm2 de sección llegaban hasta los mismos terminales de las resistencias shunt que medían la corriente circulante.
Si quieres te envio imagenes para que veas de como las tarjetas de control de motores de 400A, 600A que no tienen mas diodos de lo que tiene los propios mosfet.
Si dispones de fotos, sería muy bueno poder verlas, siempre es lindo e interesante poder ver controles de semejante potencia.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Quería subir fotos pero por el tamaño no me deja y si las encojo ya no se nota mucho el tipo de componente que tiene. Pero lo subi en otra pagina como Mega.
https://mega.nz/#F!0xdizYjI
Clave : !6FZoQzL-JcYWg73BBrfLtw
Algunas de las placas que reparo buscare mas fotos antes no tenia buena camara por eso no tengo todas mi fotos en un sitio.
-
Hola cristian_elect, gracias por compartir las fotos, ahora la placa en la cual se ve el quemazón, los componentes negros con terminales en los extremos que por supuesto no son los mosfet, que tipo de componentes son?
Y la placa de los capacitores? Llegue a contar 75 de que valor son? Está para tenerlos que cambiar jajaja.
Un saludo y gracias por compartir.
Atte. CARLOS.
-
Eso que se quemo son capacitores de muy baja ESR son de 2uF se quemaron porque el equipo trabajaba en cámara de frio y no estaba protegió para eso. En variador trifásico de 48Vdc para un motor de 31Vac-38Vac 85Hz. Como se ve no hay grandes diodos extras solo capacitores y puentes, los mosfet son de 80A. Esto es sobre la placa quemada.
La mayoría de los equipos modernos usan el driver para mosfet ir2127s tiene sensor de corriente incluido para no quemar el mosfet.
Aparte tiene sensor de corriente toroide, eso para la parte del uC.
-
Gracias por sus comentarios, estoy realizando una PCB para agregar los diodos en anti paralelo y elegí los diodos ultra rápidos RURG3060 [url]https://www.fairchildsemi.com/datasheets/RU/RURG3060.pdf[/url, yo no tengo mucha experiencia en el área de potencia pero he estado leyendo lo más que puedo para aprender un poco, en algunos libros mencionan que los puentes H deben llevar un circuito amortiguador o red snubber y el arreglo que se usa para este tipo de convertidor es una red snubber undeland. No tengo idea como calcularla, pero por el momento seguiré sus consejos quitando el circuito snubber que tengo en el diseño anterior y solo dejare los diodos antiparalelo. También estoy implementando el frenado eléctrico y estoy pensando usar un relevador como interruptor de un circuito chopper que cortocircuite las terminales del motor y disipe la energía en una resistencia de potencia. Hay un sensor que usare para medir la corriente pero ahorita me estoy centrando en la parte de que los mosfet trabajen bien a la potencia requerida por el servomotor.
También me menciona algo sobre unos capacitores en la entrada del voltaje a los mosfet, se refieren a capacitores bypass?? Estoy usando dos baterias en serie de 12 V, pero no estoy usando los capacitores de filtrado, que tipo de capacitores son mejor?
El arreglo que me comentas, Charly, para la salida al servomotor es un tipo de red snubber???
-
Hola jzed15, el arreglo que te comento es casi como una red snubber, pero se llama red RC (resistencia/condensador) ambos en serie y esta serie en paralelo al motor, las funciones son muy parecidas, pero esta te permite funcionar con corriente alternada. una red snubber no.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Es mi esquema básico.
Los diodos de los mosfet de puente H trabajan como diodo puente esto hace que los sobre tensión generada por el motor se vaya a la fuente así que es importante ese condensador C1 que absorbe el ruido de la conmutación. Las resistencias R1 y R2 sirven para censar corriente se le agrega un circuito comparador de corriente. Los Mosfet Q2 y Q4 activados a la ves frena el motor, el circuito de censado de corriente protege a los mosfet, controlando con PWM Q2 y Q4 puedes regular el frenado.
Puedes agregarle los protecciones extras pero para mí basta con lo diodos de los mosfet.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
-
Gracias por sus respuestas y comentarios.
Hola jzed15, el arreglo que te comento es casi como una red snubber, pero se llama red RC (resistencia/condensador) ambos en serie y esta serie en paralelo al motor, las funciones son muy parecidas, pero esta te permite funcionar con corriente alternada. una red snubber no.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
Charly podrías decirme como calcular este arreglo o de que manera puede elegir los valores del capacitor y resistencia.
Es mi esquema básico.
Los diodos de los mosfet de puente H trabajan como diodo puente esto hace que los sobre tensión generada por el motor se vaya a la fuente así que es importante ese condensador C1 que absorbe el ruido de la conmutación. Las resistencias R1 y R2 sirven para censar corriente se le agrega un circuito comparador de corriente. Los Mosfet Q2 y Q4 activados a la ves frena el motor, el circuito de censado de corriente protege a los mosfet, controlando con PWM Q2 y Q4 puedes regular el frenado.
Puedes agregarle los protecciones extras pero para mí basta con lo diodos de los mosfet.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Cristian como puedo calcular el capacitor que mencionas y de que tipo es mejor usar?
-
Con 3300uF/50V puede servir, si le pones un circuito de protección de sobre corriente este protege a los mosfet en frenado la aceleraciones bruscas, el cambio de giro rápido y corto circuito en motor por desgaste de carbones. Ya este circuito proteccion debe dar señal al uC.
Yo también hice un puente H para motor DC 24V 250W de iman permanente, tibio y eso que no tenia disipador en los mosfet pero en la prueba el motor tenía poca carga. Con IRFZ44N mas ir2101.
-
Con 3300uF/50V puede servir, si le pones un circuito de protección de sobre corriente este protege a los mosfet en frenado la aceleraciones bruscas, el cambio de giro rápido y corto circuito en motor por desgaste de carbones. Ya este circuito proteccion debe dar señal al uC.
Yo también hice un puente H para motor DC 24V 250W de iman permanente, tibio y eso que no tenia disipador en los mosfet pero en la prueba el motor tenía poca carga. Con IRFZ44N mas ir2101.
La protección de sobre corriente como me recomiendas hacerla? Tenia planeado usar un sensor de corriente, este mide corrientes de +/- 30 A y entrega una señal de 0 a 5VDC, este voltaje lo iba a leer con un micro y solo cuando detectara una sobre corriente apagara el puente H completo.
-
Hola jzed15, el cálculo para el RC no me lo se, pero en la red hay varios tutoriales, igual con los valores que ya te e pasado sería suficiente.
Con respecto a la protección, esta debe de ser lo más rápida posible, si la implementas como deseas, pues para cuando el micro "corte" el puente H, este ya estaría llegando a Júpiter :D.
Debes de implementarla con electrónica discreta, o sea amplificadores operacionales, comparadores, compuertas, etc. De lo contrario no conseguirás la velocidad adecuada de reacción por parte de los circuitos.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Un circuito con PWM y protección de sobrecarga lo ves en las fuentes con el TL494. Es un comparar 2 valores la resistencia censora y un valor de tensión fijo ya calculado. Yo uso lo STM32Fxxx que tiene un pin ("Break input") que tiene el Timer1 que pone a cero todas las salidas que controla el mismo timer1 en forma directa muy rápido en uSeg. Es como poner la salida del comparador de corriente con la salida de los PWM o PFM con compuertas AND. Tu usas un FPGA asi que puedes crear halgo parecido o usar compuertas AND aparte.
-
Disculpen la ausencia, estoy terminando de diseñar una PCB para hacer las pruebas. Solo tengo capacitores de 2200 uF a 50V y otros de 680 uF a 450V, cual creen que sea mejor usar?? Solo el capacitor de 2200 uF o dos en paralelo de 680 uF, no me dan la capacitancia recomendada pero son los únicos que tengo a la mano, y es que el capacitor de 2200 uF a 50V se me hace que no va a aguantar y explotará.
-
Hola jzed15, sin dudas el de 2200uF. Y porque piensas que puede explotar?!
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Pues cuando el servo esta trabajando genera unos picos de voltaje mayor a 24 V, y pues siento limitado el volateje del capacitor, pero haré la prueba y les comento como me fue, jeje.
-
Hola, disculpen la demora. No tenia material para realizar la placa del puente H. Por fin pude realizar las pruebas y le implemente la red RC doble, la calcule según la frecuencia de operación (40kHz).
La resistencia de 80 Ohms a 1 watt y capacitor de 100 nF a 250 V. El capacitor entre la alimentacion del puente H es de 100 uF a 200V.
Hice una prueba con una resistencia de potencia de 1.2 Ohms, consegui una sonda de corriente y observe la señal, al parecer la onda no tiene sobre impulso, los Mosfet trabajaron a una temperatura de 50 ºC, en general funciono bien. Pero al cambiar la carga por el motor, note que los Mosfet se sobrecalientan hasta llegar a 90 ºC, medi la señal de corriente y no consume más de 5 Ampers. Entonces creo que se debe este calentamiento debido al elemento inductivo del motor. Esto significa que los MOSFET deben tener una red snubber??
Otra de las cosas que no he mencionado es que no puse diodos antiparalelo a cada mosfet, ya que no contaba con diodos de tales caracteristicas. Espero sean tan amables de darme su punto de vista y me ayuden a resolver este problema. Logre simular el puente H en pspice y en la simulacion trabaja excelente, tal y como esta el circuito.
-
Hola jzed15, deberías de postear el circuito que estas usando, ya que sin el mismo es muy difícil poder darte una posible solución.
Pero desde ya te digo, que la frecuencia del PWM me parece un poco alta, y sin mucho sentido, esta frecuencia alta hace que los mosfet calienten más de lo debido.
Aparte de esto, las redes snubber no son muy útiles en un puente H, pero los diodos en anti paralelo a los mosfet son fundamentales.
Tampoco comentas que intensidad máxima consume el motor, ni la tensión de alimentación del puente H.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Hola jzed15, deberías de postear el circuito que estas usando, ya que sin el mismo es muy difícil poder darte una posible solución.
Pero desde ya te digo, que la frecuencia del PWM me parece un poco alta, y sin mucho sentido, esta frecuencia alta hace que los mosfet calienten más de lo debido.
Aparte de esto, las redes snubber no son muy útiles en un puente H, pero los diodos en anti paralelo a los mosfet son fundamentales.
Tampoco comentas que intensidad máxima consume el motor, ni la tensión de alimentación del puente H.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
Hola Charly, ya había mencionado las características del motor pero vuelvo a subir los esquemas y datos.
En la imagen PUENTEH 2 esta el esquema del circuito que hice en PCB. Los valores de las resistencia de la red RC son de 80 Ohms y los capacitores de 100nF. Como no tenia suficientes diodos RURG, no se los puse.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Y los datos del servomotor están en la imagen MOTOR 2.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
La corriente que estoy observando es la corriente de salida (Io) en la carga. Y sobre la frecuencia de conmutación muchos me recomiendan que sea alta (100 kHz) pero no se cual tomar, como te comente tome el doble de la frecuencia de 20 kHz.
También adjunto una foto de la tarjeta que realice y del ruteo de la tarjeta.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
-
Aquí dejo la foto de la PCB, no pude adjuntar en la anterior respuesta por el tamaño. Espero puedas darme tu opinion Charly.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
-
Hola jzed15, pues lo que me interesaba ver era más exactamente el driver de los mosfet, aquí solo me muestras el puente H (que no posee mayores secretos) y esto es solo la mitad del circuito.
Más allá de lo anterior, pues solo un IRFP250 para ese motor es muy poco, ten en cuenta que la corriente pico puede ser de 90A.
Como te e dicho antes, los diodos en anti paralelo a los mosfet son imprescindibles, por lo tanto, quita las redes RC (de muy poca o nula utilidad) y coloca los 4 diodos pertinentes.
Frecuencia del PWM, yo te recomendaría rondando 1KHz, el que te dijo 100 KHz, pues, sencillamente, no sabe nada. Como ya te e dicho, a menor frecuencia, menor calentamiento.
Espero el circuito de los drivers, y que comentes con que tensión alimentas el puente H.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Hola Charly. El puente lo estoy alimentando con 24 V, estoy utilizando dos baterías de 12V en serie.
El Driver mosfet es el IR2110, lo alimento con 12 V. Y separo las fuentes para las conmutaciones inferior y superior de cada driver de la fuente lógica del IR2110. Para esto utilice unos convertidores aislados DC-DC a 12V.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
El circuito de los IR2110 lo implemente en unas tablillas de prueba, por el momento no he podido hacer su PCB.
-
Hola jzed15, OK, con el IR2110 no hay ningún problema, le sobra para ir a los 40KHz y mucho más. Lo que no e visto es la resistencia de gate, de que valor usas?
Por otro lado, con que comandas los IR2110, o sea, que tipos de señales les estas introduciendo?
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Señal PWM a 40Khz es muy alto suficiente con 15Khz para no oír el silbido.
-
Charly, las resistencias de gate las estoy dejando de 20 ohms con el diodo 1N4148 en paralelo a esta misma. Me base en las notas de aplicación del fabricante. Y las señales PWM las estoy generando en una tarjeta con FPGA y con unos optos rápidos acondicionado y aisló la señal que llega a los IR2110.
Hola Cristián, puedes explicarme mejor este tipo de control para el motor. Ya que busco controlar la posición del motor. Aunque todavía no me estaba enfocando en ello ya que la parte de electrónica de potencia no me está funcionando bien. Pero es bueno saber que tengo que usar otras técnicas de activación de los MOSFET del puente.
El motor que estoy usando si tiene un encoder.
-
Hola jzed15, veremos:
Las resistencias de gate las estoy dejando de 20 ohms con el diodo 1N4148 en paralelo a esta misma. Me base en las notas de aplicación del fabricante.
Yo subiría el valor de las resistencias a un valor comprendido entre 39 y 47 ohms.
No se de donde sacas lo del diodo en paralelo, pero no es así, o sea que eliminalo.
Y las señales PWM las estoy generando en una tarjeta con FPGA y con unos optos rápidos acondicionado y aisló la señal que llega a los IR2110.
Tu envías la señal de PWM al transistor que conmuta el "positivo" del puente H y dejas el transistor del negativo constantemente encendido? Envías el PWM a ambos transistores? O como manejas las señales?
Pregunto!!! Porque ese empeño desmesurado en aplicar opto acopladores por todos lados? De que quieres aislar la señal que llega al IR2110? Que opto usaste?
* Si es por la destrucción que puede provocar la "quemazón" del puente H, pues con el IR de por medio no creo que llegue al FPGA. Si aún tienes dudas, por que no usas una compuerta digital TTL en ves de un opto?
* Si es por interferencias? Por que no realizar un buen filtrado?
Elimina el opto, deforma la señal de PWM y no tiene sentido.
Espero te sea de ayuda.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Que tal Charly,
Las señales las genero en la tarjeta FPGA y son dos solamente, PWM1 y PWM2 que activan a un par de MOSFET de acuerdo al sentido del motor que se quiera accionar. Es decir acciono con PWM dos MOSFET a la vez (el de lado positivo y el de lado negativo).
Señales FPGA:
La señal PWM1 (acciona en un sentido positivo) y activa Q1 y Q4. Imagen PWM1_FPGA
La señal PWM2 (acciona en un sentido negativo) y activa Q2 y Q3. Imagen PWM2_FPGA
Señales Optos:
El optoacoplador que estoy usando es el SFH6705, la señal de salida es la imagen PWM1_OPTO y PWM1_OPTO.
Si note que la señal se distorsiona un poco y esta en las imagenes PWM1_FS (flanco de subida) Y PWM1_FB (flanco de bajada).
Señales IR2110:
Para el sentido positivo: la señal del MOSFET de lado alto es PWM1_HO y la imagen del MOSFET de lado bajo es PWM1_LO
Para el sentido negativo: la señal del MOSFET de lado alto es PWM2_HO y la imagen del MOSFET de lado bajo es PWM2_LO
Al igual note que las señales se distorsionan un poco.
Para el sentido positivo: la señal distorsionada es PWM1_LOD1 y PWM1_LOD2
Para el sentido negativo: la señal distorsionada es PWM2_LOD1 y PWM2_LOD2
Las imágenes las dejare en un enlace ya que son demasiado grandes.
Enlace: https://mega.nz/#F!nRVznSJL
Clave: !hiVZSuK-wI0no3dzGNu24A
Bien, entonces que te parecen las señales Charly, espero tus comentarios. Sin embargo el problema es el sobre calentamiento en los transistores MOS.
-
Hola jzed15, las señales no se las ve mal, pero te pregunto por estas, porque no puedes pretender tener un control PWM correcto partiendo de señales malas.
Prestaste atención que una de las salidas PWM del FPGA es perfecta y la otra, aparte de tener una tensión menor tiene muchas espúreas?
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Hola Charly, las señales que entrega el FPGA estan limpias solo que una sonda del osciloscopio esta algo mal y por eso se ve así. Bueno ya sabiendo esto crees que el problema de que se calienten los MOSFET sea que no le puse diodos en antiparalelo ?
-
Hola jzed15, los problemas, en realidad y desde mi punto de vista, son 3, a saber.
1) Falta de los diodos
2) Frecuencia del PWM demasiado alta.
3) Poco mosfet para la carga que deseas controlar.
Cada una de las opciones las tienes en contra para producir calentamiento en los mosfet. Por supuesto, suponiendo que los mosfet estén montados es un disipador de las dimensiones adecuadas, cosa de lo cual nunca hablamos.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Gracias por tu ayuda y tiempo Charly,
Estoy consiente de los diodos y estoy esperando a poder comprarlos, por el momento realizare otras pruebas con la frecuencia del PWM.
De disipador le puse unas placas de aluminio, de 3x7 cm y de espesor 1.5 cm.
A que te refieres con poco MOSFET ?? Por lo que entiendo es a que debería usar MOSFET de mayor potencia?? Aunque tambien cabe mencionar que he probado los MOSFET con el motor sin carga.
Otra cosa que me inquieta es la manera en que mando las señales PWM a los IR2110, PWM1 a HIN1 y LIN2, PWM2 a HIN2 y LIN1. Esto es recomendable???
-
Hola jzed15
De disipador le puse unas placas de aluminio, de 3x7 cm y de espesor 1.5 cm.
Definitivamente es poco disipador, si bien es pesado por poseer 1.5 cm. de espesor, pues no es muy útil porque tiene poca superficie expuesta al aire, o sea poca superficie disipadora.
A que te refieres con poco MOSFET ?? Por lo que entiendo es a que debería usar MOSFET de mayor potencia?? Aunque tambien cabe mencionar que he probado los MOSFET con el motor sin carga.
Exactamente, si tu motor posee picos de hasta 90A, un solo mosfet por rama es muy poco (4 en total), yo usaría por lo menos 2 por rama, o sea 8 en total. Pero bueno, esto puedes probarlo luego.
Otra cosa que me inquieta es la manera en que mando las señales PWM a los IR2110, PWM1 a HIN1 y LIN2, PWM2 a HIN2 y LIN1. Esto es recomendable???
Tal como ya te lo e comentado, lo ideal es enviar los PWM a solo a las lineas HIN1 y HIN1. A las lineas LIN1 e LIN2 se les envía un alto con una duración tal igual al tiempo total que dure el PWM.
Con esto, solo las lineas H realizan la conmutación correspondiente con el PWM, las lineas L solo se mantienen en conducción.
Por supuesto, cada cual a su determinado momento. O sea que realmente los IR2110 son controlador por 4 pines completamente independientes.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Hola Charly,
Bien entonces modificaré el código de mi programa para enviar 4 señales de control a los IR2110, sin embargo tengo una duda. Al activar los MOSFET, cual es primero?
Me refiero a que si primero activo el MOSFET de lado inferior (señal lógica) y después el lado superior (PWM). Al apagar sería primero el lado superior (PWM) y después el inferior (señal lógica).
Al usar este método de activación le tengo que colocar tiempos muertos ??
-
Hola jzed15, esa explicación venía justo después de la modificación de tu programa, y es una pregunta muy válida y que pocos harían ((:-))
El mosfet inferior es el primero y el último que se activa y desactiva respectivamente, con uno o dos useg de demora es suficiente, o sea, la secuencia quedaría así:
Activamos LIN1
Demora de 1 o 2 useg
Enviamos el PWM que corresponda a HIN2
Demora de 1 o 2 useg.
Desactivamos LIN1
Esto para el giro hacia un lado, y para el lado opuesto se usan LIN2 y HIN1.
La pequeña demora es para que dicho mosfet conmute sin carga, o sea sin corriente, al conmutar sin corriente, ya las perdidas de potencia se reducen prácticamente a la mitad, porque solo un mosfet conmuta con corriente. Esto te permite usar prácticamente la mitad de disipador que usaría haciéndolo de la manera que lo estas implementando.
Espero que se entienda mi explicación.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
-
Hola Charly, sigo en espera de que me lleguen los diodos anti paralelo para los MOSFET, estuve revisando las señales que mandan los IR2110. Encontre un comportamiento extraño, cerré la escala del osciloscopio (en tiempo) descubrí que los IR2110 mandan los pulsos del PWM cierto tiempo y un pequeño tiempo la señal cae hasta cero. Esto se nota cerrando mucho la escala, ademas si comienzo a aumentar el ciclo de trabajo del PWM este tiempo en bajo comienza a disminuir y cerca del 60% la señal que envian los IR2110 se nota normal.
Saludos.
-
Hola jzed15, la respuesta es sencilla, y creo que solo deseas que te lo confirma, o esta mal el programa o el IR2110, no queda otra. También deberías de fijarte que los gates de los mosfet no estén "pinchados".
Un saludo.
Atte. CARLOS.