Autor Tema: Diseñando un Puente H con Mosfet N  (Leído 22659 veces)

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Desconectado elgarbe

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Diseñando un Puente H con Mosfet N
« en: 25 de Mayo de 2014, 20:19:22 »
Bueno, estoy trabajando en un puente H para unos motores de de 24V 250W.
Los Mosfet elejidos por ahora (estoy estudiando un poco el tema) son los geniales IRFZ44.
Para los High Side Mosfet usaré un Step Up con un MC34063.
Aste es el esquemático con el que estoy empezando a trabajar:



El puente H completo es el conocido y publicado por Mario Sacco y que tantos buenos resultados me ha dado. En este caso la principal modificacion que le he hecho es pasar los componentes para disparar los mosfet a superficial para reducir tamaño.

Bueno, ahora las dudas.

En la hoja de datos dice Vgs +-20V. Si yo quiero usarlo para motores de 24V, le ven algún problema? en los Low Side Mosfet el Source esta a GND así que los disparo con 5V. En los High side el Source estará a unos 20-24V y yo los dispararía con 28V. La primera duda es si esto representaría algún problema.

La siguiente duda es, el motor consumirá unos 15A máximo. Por lo que la potencia en el mosfet sería 15*15*0.028 = 6.3W. Entiendo que con un buen disipador, esa poptencia no es imposible de disipar, verdad?

Ahora estoy viendo este otro mosfet: IRF3205 MOSFET N 55V98A 0.008E 200W TO220 tiene una Rds de 0.008E. Con esa resistencia tendría 1.8W y casi no
necesitaría disipador!!! alguien provó ese Mosfet? le estoy errando en algo?

Otra duda es la tension Vds que soportan. Están en los 60V... el motor trabajando a 24V, no ocacionará picos mayores a esos 60V??? alguien con experiencia en este sentido?

El último Mosfet que tengo es:    IRF540 MOSFET N 100V33A 0.044E 130W TO220. Quizás ese sea un poco más adecuado, ya que estimo que tendré probelmas con los picos de tensión más que con la corriente a manejar... que opinan?

Por ahora solo eso!!!

Saludos
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #1 en: 26 de Mayo de 2014, 13:50:47 »
Citar
El último Mosfet que tengo es:    IRF540 MOSFET N 100V33A 0.044E 130W TO220. Quizás ese sea un poco más adecuado, ya que estimo que tendré probelmas con los picos de tensión más que con la corriente a manejar... que opinan?

Con lo que tendras problemas es con los picos de corriente no con los de tension. Sobre todo en los arranques, sobre todo si arrancas a tope, aparte de que a lo mejor te caes de culo  :D :D

El segundo mosfet que pones el IRF3205 creo que es para 110A, ese te ira bien, el de 25A aguantara 2 arrancadas como mucho. Bueno es mi opinion a ver que te dicen por aqui.

Desconectado cicloide2

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #2 en: 27 de Mayo de 2014, 22:15:56 »
Bueno, estoy trabajando en un puente H para unos motores de de 24V 250W.
Los Mosfet elejidos por ahora (estoy estudiando un poco el tema) son los geniales IRFZ44.
Para los High Side Mosfet usaré un Step Up con un MC34063.
Aste es el esquemático con el que estoy empezando a trabajar:



El puente H completo es el conocido y publicado por Mario Sacco y que tantos buenos resultados me ha dado. En este caso la principal modificacion que le he hecho es pasar los componentes para disparar los mosfet a superficial para reducir tamaño.

Bueno, ahora las dudas.



En la hoja de datos dice Vgs +-20V. Si yo quiero usarlo para motores de 24V, le ven algún problema? en los Low Side Mosfet el Source esta a GND así que los disparo con 5V. En los High side el Source estará a unos 20-24V y yo los dispararía con 28V. La primera duda es si esto representaría algún problema.

La siguiente duda es, el motor consumirá unos 15A máximo. Por lo que la potencia en el mosfet sería 15*15*0.028 = 6.3W. Entiendo que con un buen disipador, esa poptencia no es imposible de disipar, verdad?

Ahora estoy viendo este otro mosfet: IRF3205 MOSFET N 55V98A 0.008E 200W TO220 tiene una Rds de 0.008E. Con esa resistencia tendría 1.8W y casi no
necesitaría disipador!!! alguien provó ese Mosfet? le estoy errando en algo?

Otra duda es la tension Vds que soportan. Están en los 60V... el motor trabajando a 24V, no ocacionará picos mayores a esos 60V??? alguien con experiencia en este sentido?

El último Mosfet que tengo es:    IRF540 MOSFET N 100V33A 0.044E 130W TO220. Quizás ese sea un poco más adecuado, ya que estimo que tendré probelmas con los picos de tensión más que con la corriente a manejar... que opinan?

Por ahora solo eso!!!

Saludos



Hola el buen diseño de un PH, requiere de algunos cálculos, ingresa en www.robotsperu.com.ar, mas precisamente en esta seccion http://www.robotsperu.org/foros/workshop-de-puentes-h-vt1038.html, ahi hay foreros que le dedicaron muchas horas de calculo a éstos circuitos, saludos espero te sea de utilidad.

Exitos! ;-)
« Última modificación: 27 de Mayo de 2014, 22:21:36 por cicloide2 »

Desconectado elgarbe

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #3 en: 28 de Mayo de 2014, 23:34:45 »
Buenas, gracias por los comentarios. Efectivamente, el mosfet elegido para las pruebas es el IRF3205 debido a que posee la Rdson mas baja que cualquier otro y por lo tanto el que calentará menos (por lo menos en conduccion).

Leyendo un poco el aporte de cicloide empecé a leer algo de teoría sobre los mosfet y su activacion. Juntando un poco de informacion de un lado y de otro puedo obtener este cálculo:

Ftrabajo = 50KHz -> T = 20.000 nseg
Si quiero usar el PWM con dutys que vallan de 1% al 99%, tengo que el ton y el toff son de 200nseg.

El IRF3205 tiene un Qc de 146nC con Vgs de 10V
Por lo tanto la corriente necesaria para el encendido es de 146nC/200nSeg = 0,73A

En mi circuito la corriente de encendido la provee el BC817 (sot23), el cual soporta corrientes de 500mA y picos de 1A. Por lo que en principio podría servir.

Si quisiera estar mas holgado podría pensar en trabajar a 30KHz -> T = 33.333 nSeg y la Ig sería 146nC/333nSeg = 440mA

Incluso no creo que en mi aplicacion necesite usar el rango completo, desde 1% a 99% de duty cycle.

Eidentemente los calculos de corriente de Gate para asegurar el encendido/apagado del mosfet se da a muy altas frecuencias o mosfet con alta capacidad interna. O si queremos trabajar con Dutys muy bajos. Aún no entiendo en que caso necesitaríamos trabajar con dutys cycles tan bajos (por debajo del 1%)...

Bueno, mañana subo el esquemático que estoy usando y los avances en el ruteo del PCB

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #4 en: 29 de Mayo de 2014, 08:24:46 »
Bueno, actualizo el esquemático:



y el ruteo del PCB



me falta rutear el StepUp que alimentará los Gate driver del High Side y ver si dejo lugar para un posible sensado de corriente.
En otra oportunidad use el INA219 (High side) que permite leer todos los parámetros eléctricos a travez de un shunt instalado en el positivo de la alimentacion de potencia... quizá siga usando el mismo, tengo que revisar la velocidad de adquisición para que no sea un limitante en el futuro lazo de control.

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #5 en: 30 de Mayo de 2014, 00:05:31 »
Hola elgarbe, pinta bien el diceño, felicitaciones, yo pienso que lo mejor para diseñar un PH es contar con el motor que lo va a usar, para tomar las mediciones pertinentes, ahí te darás cuenta que muy pocas veces se utiliza un ciclo útil de 1% o menor, todo depende del par de arranque con respecto a la carga en  la punta del eje del motor, podrías diseñar un PH, con un DC, del 1 % pero si el el par de arranque es elebado nunca arrancara en ese ciclo de arranque, y a medida que lo vallas aumnetndo en el momento que el motor venza el par de arranque, lo mas probable es que el motor arranque de golpe y los picos de corriente como bien dice tapi8 haran que algo se fria, por ejemplo los Nmos, o escuches sumbidos, recordá que una cosa es en vacio y otra contemplando la carga  sobre el motor.
Lo bueno de tener el motor es que puedes ensayar todas estas cosas antes de definirlas.

Saludos!

PD.:Si sigue posteando imagenes me darán ganas de armarlo, ya que soy un apasionado de éste tipo de controladores, pero prefiero (en lo personal) utilizar Gate drivers :-) ;-) un IR2110 te facilitaría las cosas, los he visto funcionar con motores de 24v  300 vatios. La persona que respondió todas mis dudas en el link que postee, es Ingeniero, te puedo asegurar que la tiene muy clara. 

Desconectado elgarbe

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #6 en: 30 de Mayo de 2014, 13:23:31 »
hice algunos cálculos preliminares y creo que mi aplicacion no requiere un control demasiado exigente. Es por eso que estoy avanzando con el circuito para luego comenzar las pruebas.
Por otra parte, todas las cuestiones de diseño se pueden verificar con el osciloscopio en la práctica, es mas, deben ser verificada. Entonces es como que en este caso prefiero saltearme las simulaciones y demás.

Si el proyecto sale bien, es posible que sobre fin de año pueda tener que hacer algo comercial de esto. En ese caso sí me tomaré el trabajo de modelado de los motores y la carga y las simulaciones correspondientes.

El post que me sugeriste lo lei de punta a punta, encontre algunas cosas muy interesantes.

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #7 en: 30 de Mayo de 2014, 22:38:28 »
hice algunos cálculos preliminares y creo que mi aplicacion no requiere un control demasiado exigente. Es por eso que estoy avanzando con el circuito para luego comenzar las pruebas.
Por otra parte, todas las cuestiones de diseño se pueden verificar con el osciloscopio en la práctica, es mas, deben ser verificada. Entonces es como que en este caso prefiero saltearme las simulaciones y demás.

Si el proyecto sale bien, es posible que sobre fin de año pueda tener que hacer algo comercial de esto. En ese caso sí me tomaré el trabajo de modelado de los motores y la carga y las simulaciones correspondientes.

El post que me sugeriste lo lei de punta a punta, encontre algunas cosas muy interesantes.

Saludos!

Totalmente de acuerdo mi amigo, y me alegra que el link te halla servido y espero que a otros curiosos también. Me intereso lo del control de corriente con el CI, que publicaste, google el datasheet, y los datos los envía por I2C?, esto es genial, yo vi lo que mencionas del shunt pero la resistencia era alambre de constantan si conoces el material sabrás que es exelente para estas aplicaciones, y también vi  uno de los dos conductores del motor, soldado en el PCB, muy cerca de la salida del PH, para que la sección de cobre del PCB aguante la corriente de exigencia, peeero....., el cable antes de soldarlo al PCB, le atravesaron un ferrite rectangular, el cual tenía intercalado ( y acá no estoy seguro pues no pude ver, si era un sensor electromagnético o un censor de efecto hall) y de ahí a componentes asociados y al micro para el control dinamico de corriente, pero la solución que propones del CI enviando los datos por I2C, es mucho mas simple (siempre que sepas programar micros) que como abras visto en mi caso va lento, pero igual sigo (yo elegí Freescale ya que pensaba utilizarlos en aplicaciones como éstas, pero nadie programa estos micros y en la web hay poca info. para principiante)s.

En fin yo te voy a estar siguiendo, me gusta tu proyecto, :-).

Salu2. :-/

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #8 en: 30 de Mayo de 2014, 23:05:22 »
Por si no curioseastes el foro del link, te dejo otra sección interesante, iniciado por el mismo autor http://www.robotsperu.org/foros/tutorial-de-disesso-de-puentes-h-vt248.html.

Salu2. :-)

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #9 en: 31 de Mayo de 2014, 13:01:22 »
Ese nuevo post que pasaste esta mas completo. El primero me parece que willem no hizo nada, armo el workshop y despues lo terminó dando jcristien... en este post hay algunas cosas interesantes.
En este foro si no me equivoco Picuino había hecho un post muy completo sobre modelado de motores.

Ahora a la tarde voy a ver si hago la placa para empezar a armar y hacer las primeras pruebitas y mediciones.... despues si va bien pongo elproyecto completo en altium.

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #10 en: 31 de Mayo de 2014, 14:05:34 »
Ese nuevo post que pasaste esta mas completo. El primero me parece que willem no hizo nada, armo el workshop y despues lo terminó dando jcristien... en este post hay algunas cosas interesantes.
En este foro si no me equivoco Picuino había hecho un post muy completo sobre modelado de motores.

Ahora a la tarde voy a ver si hago la placa para empezar a armar y hacer las primeras pruebitas y mediciones.... despues si va bien pongo elproyecto completo en altium.

Saludos!

Si JC1, fue muy amable, lo abandone yo pero respondía a todos mis inquietudes, realmente muy, pero muy considerado de su parte. Yo creo que William se canso porque como habrás visto había foreros, que no seguián el hilo preguntaban por sus proyectos personales en vez de colaborar con la comunidad, que esa es la idea de un foro, y mas aún de un workshop, expalayarce con detalles en un método no en un diseño en particular, eso, es por cuenta propia los cálculos hacelos vos la técnica te la demuestro, o no? (si bien el conocimiento es de todos, las ideas no), y pienso que hay algunas pocas personas que vuelan,  en vez de caminar  , ((:-)).
 
Incluso le hice preguntas por MP, y después decidimos no hacerlo mas (en común acuerdo, y muchas de las respuestas publicadas fueron a preguntas hecha por MP), para que todo quede registrado para todo aquel que lo necesite.


Voy a ver si encuentro en hilo de Picuino, para chusmear. Recordás el precio que te comente del cloruro férrico que pague por un litro?, resulta que era por 1 L los 30 Kg de solución lo tienen a 20.27 + IVA, pero igual sigue siendo mas barato en Santa Fe.

Saludos. ;-)

Por cierto que es el U1 en tu diseño? un regulador de tensión? :?

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #11 en: 31 de Mayo de 2014, 15:07:53 »

Por cierto que es el U1 en tu diseño? un regulador de tensión? :?

MC34063 Dc-DC converter. Esta para elevar la tension para activar los mosfet de la rama de arriba. Es para no usar los IR2101.

Sds.!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #12 en: 31 de Mayo de 2014, 21:11:13 »

Por cierto que es el U1 en tu diseño? un regulador de tensión? :?

MC34063 Dc-DC converter. Esta para elevar la tension para activar los mosfet de la rama de arriba. Es para no usar los IR2101.

Sds.!

Ok. registrado, otra pregunta éste es el diseño de Mario (NeoTeo?), el que se ve en los videos, que tiene  o al menos estaban en la web, estaba genial ese circuito, a parte Mario explicando el funcionamiento, con los cuatro pulsadores y los cuatro led, lo recuerdo muy didáctico, para el que no tiene idea de como funciona un PH,

Slu2!

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #13 en: 31 de Mayo de 2014, 23:33:05 »
Exactamente, este es el diseño de Mario ex de NeoTeo. De hecho el vive en San nicolas y yo en ramallo (27Km) hemos comido un par de veces juntos con otros amigos del foro de la zona.
La unica diferencia es que pase todos los componentes a SMD para ahorrar espacio. La placa de Mario la tengo armada y fue mi primer puente H con Mosfet.

Saludos!
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Leonardo Garberoglio

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Re: Diseñando un Puente H con Mosfet N
« Respuesta #14 en: 01 de Junio de 2014, 18:44:05 »
Exactamente, este es el diseño de Mario ex de NeoTeo. De hecho el vive en San nicolas y yo en ramallo (27Km) hemos comido un par de veces juntos con otros amigos del foro de la zona.
La unica diferencia es que pase todos los componentes a SMD para ahorrar espacio. La placa de Mario la tengo armada y fue mi primer puente H con Mosfet.

Saludos!

Como que de Ramayo?, V. Ramayo pcia. Bs As.? y yo creí que eras de Santa fe. :D, por los comentarios que me hicistes sobre el cloruro férrico. Es conocido el apellido e Migliaro por aya, ? o San Gregorio?, si lo son y son buenas personas tengo unas anecdotas para contarte.


 

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