Autor Tema: Dudas puente H  (Leído 34940 veces)

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Desconectado Rodricity

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Dudas puente H
« en: 27 de Enero de 2009, 15:57:54 »
 Bueno, expongo aca mis dudas puesto que me puse en campaña diseñar un puente H que fuese capaz de controlar un motor DC de 24v,pero de 1kw, es decr unos 40 amperes, por ahí.

 Dicho y hecho, diseñe un esquema, y mirando diseños de puente H, me preguntaba a mi mismo, por que todo el mundo utiliza MOSFET tipo N siempre?

 Es decir, siempre tenemos el inconveniente de activar el MOSFET de la parte alta del puente ya que no tenemos una conexion muy directa por asi decirlo, con su respectio gate, a lo que mirando algunos esquemas, vi que en algunos de ellos, los reemplazan por MOSFET de tipo P, simplificando mucho el control de estos.

 En dichos esquemas, se suele utilizar transistores, pero dado a que los MOSFET se controlan con voltaje y no corriente (se supone, creo), no necesitamos algo de mucha corriente para moverlos, entonces me incline por utilizar optoacopladores, y de esta manera hacer conexiones directas con un microcontrolador.

 Así entonces me decidi a ensamblarlo a modo prototipo, y ver que tal funcionaba o moria en el intento.

 Adjunto el esquema:

 

 Ahora mi pregunta es, si el diseño es tan simple, en la simulacion funciona, por que es que la gente insiste en crear puentes H solo con MOSFET de canal N.

 No creo que sea por el precio, aca valian casi lo mismo.

 Y bueno, lo otro y lo bueno, ademas de ser la razon de este post, el asunto es que tengo dramas con el puente H, pues la verdad funciona, pero al cabo de un rato, se empieza a calentar el optoacoplador de la parte alta del puente, y finalmente termina muriendo uno de los MOSFET P, y uno de los optoacopladores empieza a hervir.

 Al parecer tuve algunos problemas con el control, dado que segun la conexion, la parte inferior del puente H siempre está activada, y el motor queda frenado, por lo cual primero se debe desactivar el MOSFET que corresponda, y posteriormente actiar el MOSFET de la parte alta.

 Y por ultimo, tengo algunas dudas acerca de aplicar el PWM, que es mejor?

 Aplicar PWM en el MOSFET de la parte alta y dejar el de abajo fijo, o vice versa y por qué?

 Agradecería cualquier ayuda comentario y critica, y si alguien me facilita alguna guia o introduccion, tutorial o lo que sea sobre puentes H, se lo agradezco, ya que no encontre nada muy util en el buscador...

Desconectado ma4826

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Re: Dudas puente H
« Respuesta #1 en: 27 de Enero de 2009, 17:02:37 »
 ¿El motor es de 12V o de 24V? En el texto dices 24V pero en el esquema pones 12V.

 El esquema que pones sólo vale si es 12V, si pones 24V estarías aplicando a los mosfet p -24V lo que superaría los -16V que aguantan como máximo.

 Además si el motor realmente consume 40A los mosfet que has puesto se van a calentar muchísimo y vas a necesitar probablemente un disipador y un ventilador.

 Pedidas continuas P = I² Rdson

 Canal N -> Rdson Typica -> 19,2w
 Canal N -> Rdson Maxima -> 24w

 Canal P -> Rdson Typica -> 25,6w
 Canal P -> Rdson Maxima -> 28,8w

 Con ese circuito de control el PWM tendrá que ser de baja frecuencia porque la conmutación va a ser muy lenta, vas a tardar mucho en cargar y descargar la capacidad parásita de puerta de los mosfet. Una conmutación lenta hará que la perdidas de conmutación sean muy grandes lo que hará que los mosfet se calienten aún más.

 Saludos,

 Miguel Ángel.

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Desconectado Rodricity

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Re: Dudas puente H
« Respuesta #2 en: 27 de Enero de 2009, 17:46:16 »
 Si es cierto, el motor va a ser de 24v, o es la idea, ahora aca solo tengo juguetes de 12v, asi que de momento solo lo he hecho funcionar con 12 volts, es cierto respecto de el voltaje en gate, no lo habia recordado...

 De momento el calculo de perdidas lo desprecio, ya que el motor que estoy usando para probar con suerte ha de consumir 100 miliamperes.

 Lo de la capacidad de entrada lo desconozco completamente, nunca he utilizado Puentes H mas alla del L298, asi que si me explicas un poco del tema, o me dices donde ya está hecho, te lo agradezco sinceramente.

 Ah, y por ultimo, y que creo que alguno de los mas sabios de este foro pregunto por otro lado, de verdad que esta cosa aguanta 80 y tantos amperes? a mi se me hace que va estallar, por que realmente parecen juguetes y tienen unas patillas que yo con mucha valentia a lo maximo le haría pasar 3 amperes, maximo  :D

Desconectado ma4826

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Re: Dudas puente H
« Respuesta #3 en: 27 de Enero de 2009, 19:24:52 »
Aquí tienes un caso similar al tuyo (Motor 30V-30A) en inglés http://www.parallax.com/dl/docs/cols/nv/vol2/col/nv52.pdf

Y un par de notas de aplicación del driver que utilizan:

http://www.intersil.com/data/an/an9405.pdf
http://www.intersil.com/data/an/an9404.pdf

Saludos,

Miguel Ángel.

万人の友は誰の友でもない。

Desconectado Rodricity

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Re: Dudas puente H
« Respuesta #4 en: 28 de Enero de 2009, 11:34:50 »
 Gracias por la respuesta ma4826, de hecho la sabía algo de drivers de puentes H, alguna vez me toco revisar un circuito que utilizaba dos IR2113.

 Es util la tecnica bootstrap pero la verdad a mi nunca me dio mucha confianza por asi decirlo, ya que a la hora que quisiera poner el motor en un sentido solamente, los condensadores no se cargarían.

 Para que se cargasen, y el control funcionara, tendría que si o si, aplicar en algun momento el control en el sentido inverso,o bien reemplazar los bootstrap por fuentes de poder flotantes, lo cual complicaría el diseño quizas innecesariamente, alomejor se podría adaptar para controlar el MOSFET P de mi circuito, conectando la "fuente flotante del driver high" invertida, pero desconozco si se irá fundir o no, que diga que es flotante, y que lo sea electronicamente por dentro, creo que son dos cosas distintas, creo que valdría la pena probar.

 Por otro lado, la capacidad del gate del MOSFET tipo N es de 3830 pf, y la del tipo P es de 5500 pf, por lo tanto me imagino que para saber el tiempo que demoraré en encender / apagar el MOSFET se calcula como R*C, no?

 Me daría segun mi circuito, si los optoacopladores aguantan maximo 150ma en colector, podría usar resistencias de 80 ohms para 12v, y si tengo una resistencia de 80 ohms controlando el gate (suponiendo que el opto conmuta instantaneo, "esperemos") tenemos que:

 MOSFET N = 3830 pf * 80 ohms = 306,9 nS
 MOSFET P = 5500 pf * 80 ohms = 440 nS

 Por lo que en teoria tendriamos que la frecuencia maxima de trabajo, en estas condiciones, sería (haciendo que el pulso de encendido + apagado no nos consuma mas del 1% de la frecuencia) de 11khz aproximadamente...

 Podría corregirme si estoy haciendolo mal, maestro ma4826?

 que de verdad me hacia falta este tipo de ayuda, asi que creo que no esta demas agradecerle una vez mas por la ayuda prestada  :mrgreen:

Desconectado ma4826

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Re: Dudas puente H
« Respuesta #5 en: 28 de Enero de 2009, 12:27:44 »
Citar
Es util la tecnica bootstrap pero la verdad a mi nunca me dio mucha confianza por asi decirlo, ya que a la hora que quisiera poner el motor en un sentido solamente, los condensadores no se cargarían.
Para que se cargasen, y el control funcionara, tendría que si o si, aplicar en algun momento el control en el sentido inverso
Del datasheet
Citar
A combination of bootstrap and charge-pumping techniques is used to power the circuitry which drives the upper halves of the H-Bridge. The bootstrap technique supplies the high instantaneous current needed for turning on the power devices, while the charge pump provides enough current to “maintain” bias voltage on the upper driver sections and MOSFETs.
Por lo que si pueden mantener constantemente encendido el "high side" mosfet.

A mi los tiempos para pasar de 0,1x12=1,2V a 0,9x12=10,8V me sale (He cogido está tensión inicial y final de forma arbitraria)

 MOSFET N = 3830 pf * 80 ohms * 2,2 =  674nS
 MOSFET P = 5500 pf * 80 ohms *2,2 = 968nS

Y habría que tener en cuenta también el tiempo que tarda en conmutar el optocoplador, y los optos no suelen ser precisamente rápidos.

Si vas a trabajar con 12V y mosfet n y p te recomendaría que usases un driver para "low side" mosfet. Por ejemplo: IR4426 , IR4427, IR4428, TC4423A, TC4424A, TC4425A, ...

Saludos,

Miguel Ángel.

万人の友は誰の友でもない。


 

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