Driver para servomotor DC problemas de calentamiento

[jzed15]

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.

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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.

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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 ?

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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???

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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 ??

[Chaly29]

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.

[jzed15]

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.

[Chaly29]

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.