Autor Tema: Potencia en un puente H  (Leído 1057 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Potencia en un puente H
« en: 18 de Enero de 2019, 04:09:01 »
Buenas, estaba simulando un circuito de puente H, pero me encuentro con algunas dudas, la primera es que la señal cuadrada que se crea, tiene escalones bastante "largos" como se ve en la siguiente imagen:

 

* Sin título2.png
(96.73 kB, 1065x890 - visto 130 veces)


¿Esto se arreglaría colocando un driver como he visto en otros post? o es otro tipo de problema? Durante el periodo donde esta parada, supongo que la carga no esta referenciada a tierra ni a VCC, eso lo veo un problema la verdad.

y la otra cuestión es la potencia, veo que tiene picos extremadamente grandes durante un periodo de tiempo corto, que supongo que es por que durante ese tiempo se cortocircuitan VCC y GND, ¿esto no quemaria los transistores? (la frecuencia en la simulación es de 100 Hz o 10mS)

Tampoco sabia que mosfet usar por que el ltspice no tiene mucho donde elegir, asi que he cogido cualquiera por que cambiandolos la respuesta no varia, pero me gustaría suponer que esto no es para potencia grande, para alguna carga resistiva que necesite 100mA por ejemplo.

Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #1 en: 18 de Enero de 2019, 05:21:20 »
Las demás pruebas que he hecho han sido:

Poner los mismos tipos de mosfet tipo N, en este caso la potencia cae a practicamente 0 pero la señal se distorsiona bastante:

 

* Sin título2.png
(102.46 kB, 964x870 - visto 130 veces)


También he realizado el puente con transistores BJT tipo pnp arriba y npn abajo sin embargo, el "escalon sigue estando" pero la potencia disipada baja a 0.5W en los pulsos.

Que solución es mejor? la potencia de los BJT es mucho menor pero constante en los pulsos.


 

* Sin título2.png
(29.08 kB, 882x1198 - visto 109 veces)
« Última modificación: 18 de Enero de 2019, 05:31:55 por Holgorio »

Desconectado Robert76

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 249
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #2 en: 18 de Enero de 2019, 09:54:44 »
Hola, veo en los esquemas que publicas, y hay problema. Está en que los transistores del mismo lado, se alimentan de la misma señal, y eso trae problemas en que habrá un tiempo en que se solapan los tiempos de conducción. Busca en la red ejemplos de cómo alimentar la secuencia para que haya incluso un pequeño tiempo muerto entre ambos.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5168
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #3 en: 18 de Enero de 2019, 12:19:32 »
Cambia a resistencias de base de 470 ohms y con un condensador de 220pF en paralelo con la resistencia.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5168
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #4 en: 18 de Enero de 2019, 12:27:49 »
La corriente de puerta necesaria para activar el mosfet es alta,  de más de 100mA. Una vez activado ya no necesita corriente.

Es como cargar un pequeño condensador de 1nF de 0 a 10 voltios, cuanta más corriente metas, más rapido se carga.
« Última modificación: 18 de Enero de 2019, 12:30:00 por Picuino »

Desconectado Eduardo2

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 220
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #5 en: 18 de Enero de 2019, 15:22:27 »
Buenas, estaba simulando un circuito de puente H, pero me encuentro con algunas dudas, la primera es que la señal cuadrada que se crea, tiene escalones bastante "largos" como se ve en la siguiente imagen:
Son tiempos de 0.1ms , es lo que está escrito en la fuente.   Si escribís Trise,Tfall  0 o lo dejás en blanco te asume un valor por defecto demasiado alto. Y suelo escribir Trise=1n , Tfall=1n  (1 nanosegundo) para que sea prácticamente cuadrada.

Citar
...
y la otra cuestión es la potencia, veo que tiene picos extremadamente grandes durante un periodo de tiempo corto, que supongo que es por que durante ese tiempo se cortocircuitan VCC y GND, ¿esto no quemaria los transistores? (la frecuencia en la simulación es de 100 Hz o 10mS)

Eso lo ves en función de la potencia promedio por ciclo que es la que te da idea de lo que se van a calentar, no la que disipe en ese tiempo corto.

Citar
Tampoco sabia que mosfet usar por que el ltspice no tiene mucho donde elegir, asi que he cogido cualquiera por que cambiandolos la respuesta no varia, pero me gustaría suponer que esto no es para potencia grande, para alguna carga resistiva que necesite 100mA por ejemplo.

Como ya te dijeron, el problema está en como manejás la conmutación no en en el mosfet.  Pero si quisieras usar un transistor que no esté incluido (la mayoría :) )  buscás el modelo con google y lo insertás (copypaste) con un comando spice.
Este alemán por ejemplo publica un colección bastante amplia: http://www.gunthard-kraus.de   en el apartado  http://www.gunthard-kraus.de/Spice_Model_CD


Citar
Las demás pruebas que he hecho han sido:
...........................

Para ensayo no tiene sentido trabajar con el circuito completo, en este caso al ser un puente no necesitás la otra mitad, basta poner una resistencia de carga de la mitad de su valor y una fuente de la mitad de la tensión.
Además andá por etapas, primero que los mosfets conmuten bien (excitados con fuentes ideales) y después seguí con los transistores.

En la imagen puse unos IRFZ40 (el LTSpice no los tiene) y 2 fuentes de pulsos desfasadas 1/2 período con duty cycle variable

 

* PuenteH.jpg
(73.95 kB, 900x404 - visto 100 veces)


Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #6 en: 18 de Enero de 2019, 17:28:07 »
Vaya muchas gracias a todos, no esperaba tanta gente ayudando  ((:-)) ((:-))

voy a intentar hacer todo lo que me comentáis, a ver, para empezar he cambiado la fuente a 1n para que sea cuadrada.

Citar
Cambia a resistencias de base de 470 ohms y con un condensador de 220pF en paralelo con la resistencia.

al decir base supongo que te refieres a los bjt, lo he puesto como comentas que creo que es asi:

 

* Sin título2.png
(80.81 kB, 661x936 - visto 92 veces)


Pero me aparecen pequeños pulsos de muy corta duración en la parte de abajo, cosa que no pasa al subir la resistencia. No se a que se debe este fenómeno, pero los pulsos a mas de 2KW siguen estando.

Citar
Hola, veo en los esquemas que publicas, y hay problema. Está en que los transistores del mismo lado, se alimentan de la misma señal, y eso trae problemas en que habrá un tiempo en que se solapan los tiempos de conducción. Busca en la red ejemplos de cómo alimentar la secuencia para que haya incluso un pequeño tiempo muerto entre ambos.

Voy a intentar hacer la modulación de otra manera a ver que tal.

Citar
Eso lo ves en función de la potencia promedio por ciclo que es la que te da idea de lo que se van a calentar, no la que disipe en ese tiempo corto.

No creo que se caliente por que el promedio es muy bajo, sin embargo en las hojas de datos de los mosfet te suele decir que es capaz de aguantar un pico de intensidad alto durante tantos us, este pico supera por mucho la intensidad que dice la hoja de datos, esa es mi duda de si eso aguantara, o se deteriorara muy rápido, y por otra parte imaginemos que usamos transistores sin disipadores ni nada, los típicos sot-23 mosfet, ¿existirían problemas en la vida real?

Citar
Como ya te dijeron, el problema está en como manejás la conmutación no en en el mosfet.  Pero si quisieras usar un transistor que no esté incluido (la mayoría :) )  buscás el modelo con google y lo insertás (copypaste) con un comando spice.
Este alemán por ejemplo publica un colección bastante amplia: http://www.gunthard-kraus.de   en el apartado  http://www.gunthard-kraus.de/Spice_Model_CD

He intentado hacer los modelos spice como me enseñaste en el otro post, probando los de texas instruments que te dan los modelos, pero me dan error   y no funcionan :? :? probare con los comandos como me comentas a ver que tal.

Citar
Para ensayo no tiene sentido trabajar con el circuito completo, en este caso al ser un puente no necesitás la otra mitad, basta poner una resistencia de carga de la mitad de su valor y una fuente de la mitad de la tensión.
Además andá por etapas, primero que los mosfets conmuten bien (excitados con fuentes ideales) y después seguí con los transistores.


Esto de la fuente no lo he entendido muy bien  :oops:, por que una fuente de la mitad de su valor y que ¿resistencia de carga? en lo que he estado probando era con el circuito abierto, veo en tu ejemplo que has usado dos tipo N, es mejor eso que usar un N y un P, eso es una duda que tengo por que por internet los veo indistintamente unos y otros y no se por que, o si es lo mismo.


por ultimo (soy un poco pesado, lo siento) ¿como has hecho el duty cicle? me pierdo un poco con los comandos veo que has puesto una fuente de pulsos variables pero no termino de verlo, ¿esas variables van cambiando o son fijas como si las escribieras directamente en la fuente?

un saludo y muchisimas gracias a todos por los consejos y la paciencia.


« Última modificación: 18 de Enero de 2019, 17:31:02 por Holgorio »

Desconectado AcoranTf

  • Colaborador
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 1076
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #7 en: 18 de Enero de 2019, 19:37:57 »
Veo que en todas tus pruebas estas referenciando todos los transistores excitadores, (BJT) a GND, tanto los emisores como las bases y en los dos BJT que excitan los MOS-FET superiores, deberian estar referenciados a sus respectivas fuentes. En el ultimo caso que utilizas canal N abajo y canal P arriba, podrian funcionar como estan, aunque es preferible y mas lineal que todos los MOS-FET sean del mismo tipo.
Para conseguir lo que te indico deberias utilizar opto acopladores en los MOS-FET superiores, o bien algun interface del tipo IR2110 o similar.

Desconectado Eduardo2

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 220
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #8 en: 18 de Enero de 2019, 19:39:36 »
....
Citar
Eso lo ves en función de la potencia promedio por ciclo que es la que te da idea de lo que se van a calentar, no la que disipe en ese tiempo corto.

No creo que se caliente por que el promedio es muy bajo, sin embargo en las hojas de datos de los mosfet te suele decir que es capaz de aguantar un pico de intensidad alto durante tantos us, este pico supera por mucho la intensidad que dice la hoja de datos, esa es mi duda de si eso aguantara, o se deteriorara muy rápido, y por otra parte imaginemos que usamos transistores sin disipadores ni nada, los típicos sot-23 mosfet, ¿existirían problemas en la vida real?

Ese pico de corriente máximo en transistores bipolares y mosfets no se suele especificar, en diodos y tiristores sí, es el I²t , porque depende de la duración del pico, es mucho mas alto que la corriente máxima nominal.
Es preferible que en el simulador no sea mas de 5...10 veces la máxima porque en el circuito real esa corriente depende de la resistencia e inductancia del conexionado, además que obviamente el modelo es una aproximación.  Pero eso si el solapamiento tenga que ocurrir si o si, porque el diseño debe hacerse justamente para que no haya solapamiento.

Citar
He intentado hacer los modelos spice como me enseñaste en el otro post, probando los de texas instruments que te dan los modelos, pero me dan error   y no funcionan :? :? probare con los comandos como me comentas a ver que tal.

Hay muchas formas de hacerlo, fijate en en el .zip del mensaje anterior, puse el archivo .asc con el circuito.

También , como los modelos son archivos de texto, se los podés agregar al archivo LIB/CMP/standard.mos y te van a aparecer en el menú.

Citar
Citar
Para ensayo no tiene sentido trabajar con el circuito completo, en este caso al ser un puente no necesitás la otra mitad, basta poner una resistencia de carga de la mitad de su valor y una fuente de la mitad de la tensión.
Además andá por etapas, primero que los mosfets conmuten bien (excitados con fuentes ideales) y después seguí con los transistores.

Esto de la fuente no lo he entendido muy bien  :oops:, por que una fuente de la mitad de su valor y que ¿resistencia de carga? en lo que he estado probando era con el circuito abierto, veo en tu ejemplo que has usado dos tipo N, es mejor eso que usar un N y un P, eso es una duda que tengo por que por internet los veo indistintamente unos y otros y no se por que, o si es lo mismo.

El puente H completo son dos mitades que trabajan en contrafase , si la resistencia de carga la pensás como dos en serie, su punto medio estará siempre a Vcc/2.  Salvo claro, si parte del ciclo incluyera los dos extremos a masa o Vcc.

Citar
por ultimo (soy un poco pesado, lo siento) ¿como has hecho el duty cicle? me pierdo un poco con los comandos veo que has puesto una fuente de pulsos variables pero no termino de verlo, ¿esas variables van cambiando o son fijas como si las escribieras directamente en la fuente?

Con .param definís variables, es cómodo cuando es un valor que se repite varias veces o depende de otras variables porque se modifica en un solo lugar. 

Lo que hago es primero definir el período, el duty y ya que estaba la amplitud de los pulsos.
.param duty .46
.param Tper  100u
.param Von 8

En los atributos de las fuentes escribo las variables o la operación aritmética correspondiente encerrado entre llaves { }
Vinitial  0
Von    {Von}
Tdelay  0   en una fuente y  {Tper/2}  en la otra porque deben estar desfasadas un semiperíodo-
Trise  1n
Tfall   1n
Ton   {duty*Tper}      por la propia definición de ciclo de trabajo
Tperiod  {Tper}

 

* PuenteH_2.jpg
(32.46 kB, 450x358 - visto 88 veces)



Y ya que estaba, al tiempo de simulación lo hice de 4 períodos.   Esto fue porque si cambio el período no tengo que reajustar el tiempo de simulación y porque cuando querés que te calcule la potencia media lo hace tomando la porción que ves en la gráfica --> si no es un número entero de ciclos te va a dar otros valores.

Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #9 en: 20 de Enero de 2019, 17:41:39 »
Ok, voy intentando aplicar todo lo que me comentais, pero, tengo una dudilla que no me deja avanzar, por lo que veo que me comentais, veo que es mejor utilizar los tipo N tanto para el high side como para el low side, pero veo que Acorant dice que hay que referenciar los bjt a las fuentes, y en el esquema de eduardo es lo que veo con la fuente de alimentación.

eso, mas no superponer las señales hace que baje mucho la potencia, pero claro, si imaginamos que doy las señales desde un microcontrolador, debo de hacer un driver por asi decirlo, por que la señal del micro no puedo referenciarlo a la fuente, sin embargo por mas que pruebo y busco por internet no encuentro como hacerlo, he probado con un LT1160 (que esta en el Ltspice) pero me baja la señal de salida en casi 1,5Voltios y es una salida mucho mas fea que en el esquema de Eduardo.

Alguna recomendación o donde puedo buscar como hacer para referenciar los transistores a las fuentes de los mosfet que funcione como en el esquema de eduardo, pero dando señales de 3.3 o 5 voltios.

Muchas gracias.

Desconectado AcoranTf

  • Colaborador
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 1076
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #10 en: 20 de Enero de 2019, 20:14:39 »
Ok, voy intentando aplicar todo lo que me comentais, pero, tengo una dudilla que no me deja avanzar, por lo que veo que me comentais, veo que es mejor utilizar los tipo N tanto para el high side como para el low side, pero veo que Acorant dice que hay que referenciar los bjt a las fuentes, y en el esquema de eduardo es lo que veo con la fuente de alimentación.

eso, mas no superponer las señales hace que baje mucho la potencia, pero claro, si imaginamos que doy las señales desde un microcontrolador, debo de hacer un driver por asi decirlo, por que la señal del micro no puedo referenciarlo a la fuente, sin embargo por mas que pruebo y busco por internet no encuentro como hacerlo, he probado con un LT1160 (que esta en el Ltspice) pero me baja la señal de salida en casi 1,5Voltios y es una salida mucho mas fea que en el esquema de Eduardo.

Alguna recomendación o donde puedo buscar como hacer para referenciar los transistores a las fuentes de los mosfet que funcione como en el esquema de eduardo, pero dando señales de 3.3 o 5 voltios.

Muchas gracias.

Para conseguir lo que te indico deberias utilizar opto acopladores en los MOS-FET superiores, o bien algun interface del tipo IR2110 o similar.

Personalmente prefiero los optos, ya que aparte de ser mas fiables y estar protegidos de los posibles efectos secundarios de un corto en los MOS-FET, el funcionamiento tambien es mas estable y no distorsiona la señal de control. Aunque los IR2110 tambien van aceptablemente bien, si se utilizan segun la hoja tecnica del fabricante.

« Última modificación: 20 de Enero de 2019, 20:18:39 por AcoranTf »

Desconectado Eduardo2

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 220
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #11 en: 21 de Enero de 2019, 03:54:17 »
Ok, voy intentando aplicar todo lo que me comentais, pero, tengo una dudilla que no me deja avanzar, por lo que veo que me comentais, veo que es mejor utilizar los tipo N tanto para el high side como para el low side, pero veo que Acorant dice que hay que referenciar los bjt a las fuentes, y en el esquema de eduardo es lo que veo con la fuente de alimentación.

Los 4 mosfets iguales es lo que se acostumbra para manejar potencia. Claro, tiene el inconveniente de que los del lado superior necesitan una alimentación flotante referida a source.  Con el IR2110 (o el LT1160 que es similar) te olvidás de ese problema. Además, los propios integrados incluyen la lógica para no activar simultáneamente las dos etapas y agregan un retardo en la conmutación. 
Pero ojo, esto va espectacular pero para controlar un motor de alterna o uno de continua que necesita inversión giro o ser regenarativo, no es para un generador de onda cuadrada de uso general (de laboratorio)

Mi duda es si estás ensayando configuraciones o lo que estás buscando es algo para inyectar señal en la red. 
Si es así reseteate, eso no se hace con un puente H, se inyecta una cuadrada de 0-xVolts que pasa por un filtro LC.

Citar
eso, mas no superponer las señales hace que baje mucho la potencia, pero claro, si imaginamos que doy las señales desde un microcontrolador, debo de hacer un driver por asi decirlo, por que la señal del micro no puedo referenciarlo a la fuente,
sin embargo por mas que pruebo y busco por internet no encuentro como hacerlo, he probado con un LT1160 (que esta en el Ltspice) pero me baja la señal de salida en casi 1,5Voltios y es una salida mucho mas fea que en el esquema de Eduardo.

Te conviene adjuntar el .asc para ver lo que hiciste.  Ahí adjunto un puente con valores al azar y corre en la simulación lo mas bien.

Saludos.

Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #12 en: 21 de Enero de 2019, 05:27:24 »
Esto es lo que yo hice  :oops: :oops me daba verguenza subirlo por que esta fatal:

 

* Sin título.png
(32.07 kB, 972x1172 - visto 67 veces)


El tuyo va perfecto, es mio es una caca jeje

Citar
Mi duda es si estás ensayando configuraciones o lo que estás buscando es algo para inyectar señal en la red. 
Si es así reseteate, eso no se hace con un puente H, se inyecta una cuadrada de 0-xVolts que pasa por un filtro LC.

Que va, simplemente lo hago para no estar divagando tanto, me habia propuesto crear algo que fuera a funcionar en la realidad y no pasar a otra cosa hasta hasta aprenderlo bien.

Así que pensé en crear un puente H (Me parecio algo sencillo para empezar, aunque veo que no tanto) y la aplicación no para alimentar motores, por que el control de motores si me parece bastante complejo, simplemente para enchufar una hipotética resistencia y medirla. Digo hipotética por que no creo que lo monte. pero lo que si quiero es hacerlo como si fuera un proyecto de verdad.


Citar
Pero ojo, esto va espectacular pero para controlar un motor de alterna o uno de continua que necesita inversión giro o ser regenarativo, no es para un generador de onda cuadrada de uso general (de laboratorio)

Por lo que veo esto tiene la cosa de que es mucho mas facil y mejor, pero mas caro ¿no? ¿Por que no serviría para ponerlo en un generador de uso general por ejemplo? en plan un generador de señal cuadrada, ¿es uso exclusivo para motores?
Por cierto, ¿a un ltc de estos se le podría poner cualquier tipo de mosfet n? ¿aunque sean de esos pequeños de baja potencia?

Por cierto hay una cosa un poco rara, segun la hoja de datos, este integrado funciona desde 0 a 100KHz sin problemas pero si lo bajo a 10 Hz, que es como estaba probando el otro circuito aparece esto:

 

* Sin título.png
(62.63 kB, 1085x1200 - visto 57 veces)


¿esto es normal? es decir el RMS es cercano a 12 por que la mayor parte del tiempo es una señal cuadrada, pero estos picos no aparecen a frecuencias mayores.

PD: ¿Que es el prefijo que le colocas a los condensadores el "ic 12"

« Última modificación: 21 de Enero de 2019, 05:57:35 por Holgorio »

Desconectado Holgorio

  • PIC12
  • **
  • Mensajes: 51
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #13 en: 21 de Enero de 2019, 09:24:43 »
He probado el puente con BJT y un pequeño desfase y creo que este da mejor resultado:

 

* Sin título.png
(36.75 kB, 1328x1003 - visto 61 veces)


Con un duty cicle de practicamente el 50% (0.499) la potencia ya es muy baja, hay un pequeño pico alto al principio pero no creo que eso influya mucho no?

 

* Sin título2.png
(36.93 kB, 1345x1004 - visto 54 veces)


Que diferencia hay entre usar un puente con mosfet y uno con bjt? supongo que los mosfet pueden dar mucha mas potencia, pero si no requieres potencia, esto parece mas fácil y barato, ¿es asi?

Desconectado Robert76

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 249
Re:Potencia en un puente H
« Respuesta #14 en: 21 de Enero de 2019, 11:31:19 »
Hola, prueba con éste ejem. Deberás calcular las resistencias según consumo, si la carga es inductiva deberá llevar los diodos volantes, además del tipo de transistor.
Los puentes pueden crearse con BJT o MOSFETs, no hay nada que restrinja sus usos.


 

anything