Driver para servomotor DC problemas de calentamiento

[cristian_elect]

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.

[jzed15]

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.

[Chaly29]

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  .
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.

[cristian_elect]

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.

[jzed15]

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.

[Chaly29]

Hola jzed15, sin dudas el de 2200uF. Y porque piensas que puede explotar?!

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[jzed15]

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.

[jzed15]

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.

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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.

PUENTEH 2.png
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Y los datos del servomotor están en la imagen MOTOR 2.

MOTOR 2.png
(70.34 kB, 1202x694 - visto 804 veces)

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.

TARJETA 2.png
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[jzed15]

Aquí dejo la foto de la PCB, no pude adjuntar en la anterior respuesta por el tamaño. Espero puedas darme tu opinion Charly.

PCB3.png
(119.07 kB, 315x203 - visto 781 veces)

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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.

driver mosfets.png
(150.25 kB, 2579x3510 - visto 1065 veces)

El circuito de los IR2110 lo implemente en unas tablillas de prueba, por el momento no he podido hacer su PCB.

[Chaly29]

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.

[cristian_elect]

Señal PWM a 40Khz es muy alto suficiente con 15Khz para no oír el silbido.