Duda con medio puente H

[Safareig]

Hola a todos

Estoy teniendo un problemilla con un medio puente H. La verdad es que yo y los mosfet no nos llevamos bien, no termino de entenderlos y siempre me dan problemas al trabajar con ellos.

Se trata de un medio puente en H que controla un motor DC, está formado por un mosfet P que controla la velocidad del motor y un mosfet N que controla el freno motor. Para abrir y cerrar los mosfets se utilizan dos señales PWM provenientes de un microcontrolador. Estas señales se amplifican con un driver de microchip TC4428A para poder manejar las puertas de los mosfets correctamente. La frecuencia de PWM es de 15Khz.
Este es el esquema:


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Este circuito está trabajando con una VDD de 12v y todo funciona correctamente. El problema es que si VDD es por ejemplo 15v el mosfet P se funde en cuanto conecto la alimentación al circuito.
Como digo, los mosfet no son lo mio pero entiendo que lo que debe estar pasando al conectar 15v es que el mosfet P de alguna forma entra en conducción, como el mosfet N está en conducción en reposo (al conectar alimentación se aplica una señal pwm del 100% al mosfet N, freno activado), dicho mosfet P se calienta en exceso y acaba fundiéndose.

El caso es que necesitaría llevar VDD hasta los 18v y no sé muy bien como hacerlo ¿algún consejo ó aclaración?

Gracias por adelantado.



Un saludo... 

[RALF2]

Epale safareig
Prueba quitando el mosfet tipo N y el diodo D1 y me comentas si te funciono aumentando el voltaje de la alimentacion 

Saludos

[dogflu66]

Por lo que estoy viendo, creo que en el actual montaje tendrás el problema mientras Vs < VDD.
Si Vs >= VDD creo que si funcionará.

[Safareig]

Hola RALF2

Gracias por contestar.

No entiendo muy bien el porqué de lo que me comentas. Los diodos D1 y D2 son TVS, creo que 1smb24. Si quito el mosfet N no podré frenar el motor... lo probaré pero agradecería una pequeña explicación.

Por otra parte lo que si he hecho es desde el microcontrolador, desactivar la señal pwm en la parte de freno, de manera que el mosfet N (Q2) siempre esté en modo de no conducción. De esta forma no quemo el mosfet P al conectar el circuito a 15v pero el motor se pone a rodar de forma intermetente, cuando en realidad debería mantenerse parado hasta la señal pwm en Q1 lo pusiera a conducir.
¿Es posible que la diferencia de 5v entre Gate (10v) y Source (15v) en Q1 ponga a conducir dicho mosfet?


Gracias

Un saludo...

[Safareig]

Por lo que estoy viendo, creo que en el actual montaje tendrás el problema mientras Vs < VDD.
Si Vs >= VDD creo que si funcionará.

Hola dogflu66

Gracias por contestar.
Ciertamente creo que la cosa puede ser como dices. Creo que si Vs<VDD por aproximadamente 4v el mosfet P se posiciona en conducción en cuanto alimento el circuito.
Como digo el circuito está funcionando muy bien si VDD es 12.5v y Vs es 10v


Gracias por tu comentario


Un saludo...

[tapi8]

Es que como los tienes conectados, yo creo que al conducir los dos haces corto, imagina los mosfet como interruptores, los dos interruptores cerrados VDD conectado directo a GND. Pon el motor en medio de los mosfet y prueba.

[Safareig]

Es que como los tienes conectados, yo creo que al conducir los dos haces corto, imagina los mosfet como interruptores, los dos interruptores cerrados VDD conectado directo a GND. Pon el motor en medio de los mosfet y prueba.

Hola tapi8

Gracias a ti también.
No, no, en realidad nunca hago conducir los dos a la vez, esto está controlado por el micro y ya me aseguro de que nunca estén los dos conduciendo.
Utilizo el canal PWMA para controlar la velocidad del motor a través del mosfet P, mientras el mosfet N no conduce nunca. Cuando quiero frenar el motor, desconecto el PWMA del mosfet P y activo el PWMB y por tanto el mosfet N empieza a conducir.
El problema es que en reposo y con el circuito alimentado, el motor debe estar parado porque el mosfet P debe no conducir y el mosfet N si debe hacerlo (freno activado) y ahí está el problema, si VDD es mayor de 14v el mosfet P empieza a conducir sin que el micro se lo mande y como el mosfet N está conduciendo efectivamente estoy cortocircuitando a GND y el mosfet P muere. En cambio en la misma situación y con VDD a 12.5v todo funciona correctamente.


Un saludo...

[RALF2]

Ok te dije lo de retirar el mosfet N porque pense que era que estabas haciendo algun corto, lo que te comenta dogflux estoy totalmente de acuerdo por eso es que el motor gira sin señal pwm, ya que 10V es menor que Vdd= 15V, asi que donde pones 10V coloca tambien la señal de Vdd y con eso tendras todo resuelto  

[Safareig]

Ok te dije lo de retirar el mosfet N porque pense que era que estabas haciendo algun corto, lo que te comenta dogflux estoy totalmente de acuerdo por eso es que el motor gira sin señal pwm, ya que 10V es menor que Vdd= 15V, asi que donde pones 10V coloca tambien la señal de Vdd y con eso tendras todo resuelto  

Je, je... el problema es que no puedo hacerlo, es mas, VDD debería ser 18v aprox. El CI que actúa de driver solo soporta 16v de alimentación. De todos modos probé lo que comentas con 15v en VDD y aplicando la misma tensión al CI driver y me cargué el CI en el canal del driver del mosfet P. No sé si por algún pico en la alimentación del CI provocado por el motor.


Estoy pensando en una posible solución, a ver que os parece:


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De esta forma me aseguraría de que en el Gate del mosfet P siempre hay una tensión muy parecida a VDD. Se invertirá la señal pwm de Q1 pero puedo invertirla también en el micro.
Lo que no sé es si un transistor Q3 como el que pongo en el esquema (MMBT2222) será lo suficientemente rápido para abrir y cerrar el mosfet como debería ya que la frecuencia pwm es de 15khz. ¿Quizás sería mejor, en vez de un transistor, un mosfet N como Q3?

Un saludo...

[RALF2]

Ese ultimo esquema es muy posible que te sirva, lo otro que podrias hacer es utilizar un l293 o un l298 (dependiendo de la corriente del motor que manejas)puede servir perfectamente para lo que quieres, revisa a ver si te sirve esa opcion tambien  

[dogflu66]

Por lo que estoy viendo, creo que en el actual montaje tendrás el problema mientras Vs < VDD.
Si Vs >= VDD creo que si funcionará.

Hola dogflu66

Gracias por contestar.
Ciertamente creo que la cosa puede ser como dices. Creo que si Vs<VDD por aproximadamente 4v el mosfet P se posiciona en conducción en cuanto alimento el circuito.
Como digo el circuito está funcionando muy bien si VDD es 12.5v y Vs es 10v


Gracias por tu comentario


Un saludo...

En realidad para VDD=12.5 y Vs=10V, también habrá conducción, lo que ocurre es que por la similitud entre voltajes y a esto le sumamos las perdidas o derivas del mosfet parece que funciona, pero seguramente estarás drenando una pequeña corriente que no te es significativa. Aunque te parezca que funcione está mal polarizado.

En realidad la gente que me conoce sabe que cuando digo "creo" significa "seguro", lo que ocurre es que no me gusta terminar con los hilos. Prácticamente a diario o "casi" a diario trabajo con puentes, y todos los equipos profesionales que hasta ahora pasan por mis manos utilizan solo mosfet tipo N en el puente, de esta forma se evitan estos problemas aunque esto implica un mayor número de driver en el control de los transistores.

PD: Si no hay polémica no hay verdadero aprendizaje.

[tapi8]

Lo que no sé es si un transistor Q3 como el que pongo en el esquema (MMBT2222) será lo suficientemente rápido para abrir y cerrar el mosfet como debería ya que la frecuencia pwm es de 15khz. ¿Quizás sería mejor, en vez de un transistor, un mosfet N como Q3?

Si miras en el datasheet veras que commuta muy por debajo de 1us, en ns entre 10 y 225ns, por lo tanto en teoria puede trabajar hasta a 1Mhz.

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/M/M/B/T/MMBT2222.shtml

¿Ese mosfet tipo p aguanta sobrado los 18V?

En realidad la gente que me conoce sabe que cuando digo "creo" significa "seguro", lo que ocurre es que no me gusta terminar con los hilos. Prácticamente a diario o "casi" a diario trabajo con puentes, y todos los equipos profesionales que hasta ahora pasan por mis manos utilizan solo mosfet tipo N en el puente, de esta forma se evitan estos problemas aunque esto implica un mayor número de driver en el control de los transistores.

Toda la razon, es raro ver mosfet tipo p.

[Safareig]

Hola

Gracias por vuestros consejos y comentarios, me han ayudado mucho.
Por el momento está solucionado intercalando un transistor como en el segundo esquema. He probado con tensiones VDD de hasta 20v y todo funciona ok.


De nuevo gracias

Un saludo...