मेरे MOSFET ड्राइवरों को इस H-Bridge में क्यों उड़ाया गया है?

मैं एक असतत एच-ब्रिज सर्किट का निर्माण करने के लिए एक यथोचित मांसाहार 12 वी विंडस्क्रीन वाइपर मोटर चला रहा हूं। सर्किट नीचे है (EDIT: बड़े PDF के लिए यहां देखें , StackExchange आपको छवि का विस्तार करने की अनुमति नहीं देता है):
RM: यहां बड़ी imgur छवि देखें - ये सिस्टम द्वारा सहेजे जाते हैं लेकिन केवल छोटे आकार में प्रदर्शित होते हैं। "नई टैब में खुली छवि" के माध्यम से भी सुलभ

ढांच के रूप में

बोर्ड को ऊपर लाना, मैंने 100% शुल्क-चक्र (गैर-पीडब्लूएम) मोड के साथ शुरू किया, और इसे कार्यात्मक पाया, इसलिए मैंने कम-साइड एन-चैनल MOSFETs में से एक PWMing शुरू किया। यह भी ठीक लग रहा था, हालांकि आगमनात्मक स्पाइक से पुल के पीडब्लूएम साइड पर उच्च-पक्ष वाले स्कूटी में ध्यान देने योग्य हीटिंग।

फिर मैंने उच्च-और निम्न-पक्ष MOSFETs को पीडि़त करने के प्रयास में प्रेरक स्पाइक्स को अधिक कुशलता से फैलाने का प्रयास शुरू किया। यह भी, (जो कि शायद मृत समय की अत्यधिक मात्रा थी), ठीक काम कर रहा था, शीर्ष-साइड डायोड शांत रहने के साथ।

हालांकि, ड्यूटी साइकिल लाइव को अलग करने के लिए एक स्विच का उपयोग करने के बाद इसे चलाने के बाद, मैंने लगभग गति को गिरा दिया। 95% ड्यूटी चक्र 25%, कुछ मैंने पहले कई बार किया था। हालांकि इस अवसर पर, एक पॉप और अचानक उच्च वर्तमान ड्रा था, और TC4428A MOSFET ड्राइवरों को उड़ा दिया था।

ये एकमात्र घटक थे जिन्होंने उड़ा दिया - MOSFETs स्वयं ठीक हैं, इसलिए मैं अपनी ओर से किसी भी शूट-थ्रू muppetry पर शासन कर रहा हूं। मेरा अब तक का सबसे अच्छा स्पष्टीकरण या तो आगमनात्मक किकबैक की अत्यधिक मात्रा है, या (अधिक संभावना है) मोटर से बहुत पुनर्योजी शक्ति से निपटने के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए। TC4428A की पुल (18V, पूर्ण अधिकतम 22V) के भीतर सबसे कम वोल्टेज रेटिंग है, और मुझे लगता है कि वोल्टेज बहुत तेज़ी से बढ़ गया है।

मैं इस बोर्ड के 12V पक्ष को पुराने जमाने की लीनियर बेंच-टॉप पॉवर सप्लाई से चला रहा था, इसके और बोर्ड के बीच अपेक्षाकृत लंबे लीड्स थे। मुझे लगता है कि यह वास्तव में वोल्टेज वृद्धि को नष्ट करने में सक्षम नहीं था।

मुझे नहीं लगता कि MOSFETs के डायनेमिक लोड के मामले में TC4428As ओवरलोड थे; मैं अपेक्षाकृत कम गति (लगभग 2.2kHz) पर PWMing कर रहा था, और MOSFETs के पास विशेष रूप से उच्च गति वाला गेट चार्ज नहीं है। वे ऑपरेशन के दौरान शांत रहने लगे, और इसके अलावा, ए और बी ड्राइवरों को उड़ा दिया, केवल ड्राइवर बी पीडब्लूएम होने के बावजूद।

क्या मेरी परिकल्पना उचित है? क्या कहीं और है जो मुझे दिखना चाहिए? यदि ऐसा है, तो बोर्ड के चारों ओर कुछ गोमांस टीवीएस डायोड का उदार छिड़काव (बिजली आपूर्ति इनपुट पर और पुल आउटपुट टर्मिनलों के बीच) ओवर-वोल्टेज स्थिति से निपटने के लिए एक उचित तरीका है? मुझे यकीन नहीं है कि मैं एक स्विचिंग ब्रेकिंग-रेज़िस्टोर टाइप सेटअप में जाना चाहता हूं (यह केवल "थोड़ा" 2.5 ए-या-तो 12 वी गियर मोटर है ...)।

अपडेट करें:

मैंने 12 वी आपूर्ति टर्मिनलों (एक SMCJ16A ) पर 1500W TVS रखा है ; यह सिर्फ 20 वी के तहत ब्रेकिंग के दौरान ओवर-वोल्टेज को क्लैम्पिंग करता प्रतीत होता है (यह आपूर्ति वोल्टेज दिखाता है; एक समान तरंग MOSFET फाटकों और 0V के बीच देखी जाती है):

यहां छवि विवरण दर्ज करें

यह सुंदर नहीं है, और यह शायद अभी भी बहुत अधिक है (SMCJ16A की क्लैंपिंग वोल्टेज 26V अधिकतम वर्तमान 57A है, जबकि हमारे TC4428A निरपेक्ष अधिकतम 22V है)। मैंने कुछ SMCJ13CAs का आदेश दिया है और एक को आपूर्ति में, और एक को मोटर टर्मिनलों में रखा जाएगा। मुझे डर है कि यहां तक कि एक बीफ़ 1.5kW टीवीएस के साथ भी यह चलने वाला नहीं है; आप देख सकते हैं कि यह एक अच्छा 80ms या तो के लिए clamping प्रतीत होता है, जो एक टीवीएस के लिए एक लंबी अवधि है। उस ने कहा, यह अच्छा लग रहा है। बेशक शाफ्ट पर वास्तविक भार के साथ ... शायद मैं सब के बाद एक स्विचिंग ब्रेकिंग रोकनेवाला समाधान लागू कर सकता हूं।

— xwhatsit
स्रोत

क्या आप MOSFETs और ड्राइवरों के लिए अलग-अलग बिजली लाइनें चला रहे हैं?

— इग्नासियो वाज़केज़-अब्राम्स

@ इग्नासियोवेज़्केज़-अब्राम्स: ड्राइवरों को 5V (उनके इनपुट पर) के साथ नियंत्रित किया जाता है, लेकिन वे 12V को उसी बिजली की आपूर्ति से स्विच कर रहे हैं, जैसा कि MOSFETs खुद कर रहे हैं।

— xwhatsit

इस बिंदु पर हमारे पास यह जानने का कोई तरीका नहीं है कि धीमा होने के दौरान आपके सिस्टम को कितनी पुनर्योजी ऊर्जा प्राप्त करनी होगी, इसलिए आपको वास्तव में यह वर्णन करना होगा कि मोटर को धीमा करते हुए आपके इनपुट वोल्टेज 22V एब्स अधिकतम के पास है या नहीं। यदि हां, तो आपको अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए किसी तरह की आवश्यकता है। बिग टीवीएस, तुलनित्र और स्विच के साथ प्रतिरोधक, अतिरिक्त समाई के बहुत सारे, आदि। यदि यह समस्या नहीं है, तो आप कहीं और देखना शुरू कर सकते हैं। सर्किट के पुनर्निर्माण के बाद मैं अत्यधिक सकारात्मक या नकारात्मक स्पाइक के लिए चालक के चारों ओर के सभी नोड्स को देखूंगा, फिर ऊर्जा को फिर से जांचना शुरू करूंगा।

— जॉन डी

@xwhatsit हाँ, अतिरिक्त कैपेसिटेंस आपूर्ति में जाता है ताकि रीजन ऊर्जा को अवशोषित करने में मदद मिल सके। और हां, मैं ड्राइवरों पर हर पिन को देखने के लिए देखूंगा कि क्या डेटाशीट में एब्स अधिकतम रेटिंग के बाहर स्पाइक्स या भ्रमण हैं। यदि ड्राइवर ने विस्फोट किया और FETs नहीं किया, तो बिजली का ओवरस्ट्रेस सबसे अधिक संभावित अपराधी है। आपको बस यह पता लगाना है कि यह कहां से आ रहा है।

— जॉन डी

मुझे लगता है कि पुनर्योजी शक्ति + आपूर्ति जो शक्ति को अवशोषित नहीं कर सकती है, समस्या की संभावना है। मैं इसे हल करने के लिए एक टीवीएस पर निर्भर नहीं होता: एक टीवीएस एक ऊर्जा शिखर को अवशोषित करने के लिए बनाया गया है, न कि एक निरंतर शक्ति। आपको कुछ प्राप्त करना होगा जो उस पुनर्योजी शक्ति को भंग कर सकता है। एक accu बैटरी अच्छी होगी, या एक स्थायी भार (बहुत सारी शक्ति बेकार है, लेकिन शायद लैब परीक्षणों के लिए अच्छा है), या कुछ वोल्टेज क्लैंप जो (पावर ट्रांजिस्टर + TL431?) को भंग कर सकते हैं। कैपेसिटेंस मदद कर सकता है, लेकिन केवल छोटी चोटियों के लिए: यह कुछ भी नष्ट नहीं करेगा।

— राउटर वैन Ooijen

जवाबों:

FDD6637 MOSFET डेटाशीट यहाँ
TC4428A डेटाशीट यहाँ

MOSFETs के अस्तित्व के बावजूद, अब तक :-), मैं मिलर लोड से मिलर युग्मित वोल्टेज क्लैंप करने के लिए FETs के लिए स्रोत zeners के लिए गेट जोड़ देंगे।

यह आपकी देखी गई समस्या का समाधान भी कर सकता है। तार्किक विश्लेषण से यह पता चलता है :-( - लेकिन मर्फी और मिलर कैपेसिटेंस शक्तिशाली जादू का काम कर सकता है। TC4428 ड्राइवर सबसे सामान्य अपराधों से सुरक्षा के साथ अच्छी तरह से मजबूत (यदि डेटाशीट को माना जाता है) ध्वनि करते हैं। उनके पास एक पूर्ण 22V Vdd है। रेटिंग और आउटपुट में 500 mA रिवर्स करंट 'मजबूर' तक अवशोषित करने की क्षमता MOSFET गेट्स के माध्यम से आगमनात्मक प्रतिक्रिया को क्लैंप करने की उम्मीद की जाएगी। लेकिन, गेट zeners लागत थोड़ा, निश्चित रूप से इस स्थिति में MOSFETs की रक्षा में मदद करते हैं, और बहुत हैं चीजों को बदतर बनाने की संभावना नहीं है।

कुछ बिजली की आपूर्ति कोई उल्टा करंट नहीं लेगी और दूसरे ऐसा नहीं करेंगे।
क्या आपने यह देखने के लिए आपूर्ति की जाँच की है कि यह कैसे व्यवहार करता है? ब्रेकिंग के दौरान आपूर्ति पर एक मीटर (बेहतर आस्टसीलस्कप) सुराग दे सकता है। एक बहुत बड़ा संधारित्र मदद कर सकता है, लेकिन यह आपूर्ति में मदद करेगा यदि यह शक्ति को नष्ट करने में सक्षम है लेकिन तेजी से पर्याप्त नहीं है, लेकिन केवल समस्या को मुखौटा करता है यदि आपूर्ति स्वाभाविक रूप से शक्ति को अवशोषित करने में असमर्थ है।

लोड के रूप में एक जेनर (या इलेक्ट्रिकल समतुल्य) के साथ श्रृंखला में एक अवरोधक ब्रेकिंग अपव्यय को रोकने में मदद करेगा (लेकिन जेनर एन वोल्ट के उदय के लिए 12 / शक्ति की शक्ति लेता है।

जैसे ही V + को 12.5V से अधिक कहते हैं और जैसे ही आदेश को बहाल किया जाता है, एक बड़ी भार में स्विच करने वाली TLV431 ब्रेकिंग एनर्जी को अवशोषित करने के लिए एक सरल और कम लागत वाले समाधान की तरह लगता है।

मेरे पास 2 x 300 वाट "वाइपर मोटर्स" (भारतीय, ट्रक, के उपयोग के लिए) है जिसे मैं तत्काल भविष्य में एक प्रोटोटाइप में उपयोग करने का इरादा रखता हूं। मजेदार होना चाहिए :-)।

— रसेल मैकमोहन
स्रोत

एन-चैनल MOFSETs पर अधिकतम N 20V गेट-टू-सोर्स और P-चैनलों पर on 25V के साथ, MOSFETs खुद को 12V आपूर्ति पर स्पाइक के नरक से निपटना होगा, इससे पहले कि वे टोस्ट हो जाएंगे, और schottkys जोड़े को नालियों को सीधे स्रोतों में जोड़ा जाना चाहिए, एक वोल्ट या अधिकतम अधिकार के साथ? यहां तक कि schotkys के साथ 2V ड्रॉप पर, और कि युग्मन में गेट और TC4428A के माध्यम से वापस केवल 300mA या तो मारा जाना चाहिए (वे डेटा शीट के अनुसार 7 ओम स्विच प्रतिरोध किया है)। क्या पावर रेल और मोटर आउटपुट टर्मिनलों में टीवीएस समान समस्या को हल करेंगे?

— xwhatsit

इसे दायरे में दौड़ते हुए, मैंने देखा कि स्पाइक्स को एक वोल्ट या तो काफी अच्छी तरह से बंद किया जा रहा था, इसलिए बिजली की आपूर्ति पीडब्लूएमिंग से आगमनात्मक फ्लाईबैक से निपटने में सक्षम थी; हालाँकि, यह मोटर धीमा होने से पुनर्योजी शक्ति का सामना करने में सक्षम नहीं हो सकता है। यह एक साधारण पुरानी रैखिक आपूर्ति है, इसलिए मुझे लगता है कि आप वहीं हो सकते हैं। हाँ, मुझे लगता है कि एक बीफ ज़ेनर या टीवीएस या तीन एक अच्छा विचार हो सकता है, भले ही यह समस्या को ठीक करे (जैसा कि आपके गेट ज़ेनर्स के साथ है, गेट चार्ज का कपलिंग एक ऐसा क्षेत्र है जिसे मैंने बिल्कुल नहीं माना था!)। 300W मज़ेदार लगता है: D

— xwhatsit

@xwhatsit - आप निम्नलिखित जानते हैं। जरा जोर से सोचें - ऊर्जा वापसी को मुद्दा मानें, क्या टीवीएस काम करेगा यह टीवीएस निरंतर अपव्यय रेटिंग पर निर्भर करता है और क्या निरंतर दीर्घकालिक अपव्यय पथ हैं। यह देखते हुए कि बिजली की आपूर्ति वास्तव में और वैध रूप से (एक ही चीज़ नहीं) पुनर्योजी शक्ति को अवशोषित करने में सक्षम है, जाँच की जानी चाहिए। | कफ अनुमान के अनुसार, पुनर्योजी शक्ति को अवशोषित किया जा सकता है ~~~ 7 वॉट्स (लगभग 50% ऊर्जा पर 50% ऊर्जा पर) लगभग सबसे खराब मामला विच्छेदन अक्सर मध्य सीमा के आसपास होता है। यह COULD कुछ मामलों में इससे कहीं अधिक है।

— रसेल मैकमोहन

@xwhatsit - गेट zeners: बहुत पहले मेरे पास लगभग 200 वाट्स प्रतिरोधक शक्ति और लगभग 20 kHz PWM के साथ एक भारी प्रेरक भार था। काफी ठोस MOSFETs sans गेट zeners मिनटों तक चली। Gs zeners को जोड़ने से समस्या पूरी तरह से ठीक हो गई है और मैं उन्हें "सही" के रूप में डिजाइन करने के लिए जोड़ देता हूं जब तक कि कुछ निश्चित न हो कि उनकी आवश्यकता नहीं है (और शायद तब भी :-))। FET के करीब माउंट। एक और "ट्रिक" (यहां लागू करने की संभावना नहीं है) रिवर्स जीएस स्कूटी की एफईटी से क्लैंप गेट स्पुरियस ऑस्पैशन के करीब है। नकारात्मक आधा चक्र वैध ड्राइव को प्रभावित किए बिना बड़े पैमाने पर क्लैम्पिंग प्राप्त करता है।

— रसेल मैकमोहन

"कानूनी तौर पर" बनाम "वास्तव में" - अच्छी बात है। व्यवहार में, यह बहुत अधिक सक्षम औद्योगिक 3-चरण-> 12VDC आपूर्ति से चलाया जाएगा जो कि बहुत बेहतर विनियमन और अपव्यय के लिए सक्षम होना चाहिए। हालाँकि मुझे यह मंजूर नहीं है। गेट zeners निश्चित रूप से कुछ सार्थक की तरह लग रहे हैं, अब से इस तरह की स्थिति (कम मात्रा, साल के लिए पिछले करने की जरूरत है) जैसी स्थिति में पूरे टूलबॉक्स को फेंक सकते हैं।

— xwhatsit

मैं आपके निष्कर्ष से सहमत हूं, यह पुनर्योजी ब्रेकिंग है जो बिजली की आपूर्ति को रोकता है।

एक साइड नोट के रूप में, आपको बिजली की आपूर्ति पर अधिक कैपेसिटर जोड़ना चाहिए: याद रखें कि एचएफ स्विचिंग तरंग वर्तमान इन कैप द्वारा नियंत्रित की जाती है, इसलिए उन्हें इस तरंग वर्तमान के लिए रेट किया जाना चाहिए। मुझे संदेह है कि दो 220 doubtF होगा ...

अब, ड्राइवरों को उड़ाने से कैसे बचें?

यदि 12V एक लीड एसिड बैटरी से आता है, तो रीजन ब्रेकिंग बस बैटरी को चार्ज करेगा। आपको यह जांचना चाहिए कि यह करंट ले सकता है, लेकिन अगर यह बस मोटर को रोकने के लिए है (और डाउनहिल जाने वाले वाहन नहीं) तो ऊर्जा छोटी होगी और यह ठीक होगी।

बैटरी के बिना, एक सरल समाधान आपूर्ति की निगरानी करने वाला एक तुलनित्र होगा। जब यह 17 वी से अधिक हो जाता है, तो तुलनित्र एक MOSFET को चालू करता है जो एक उच्च शक्ति अवरोधक के माध्यम से विद्युत प्रवाह करता है। और जब वोल्टेज नीचे गिरता है, तो 15V कहते हैं, यह MOSFET को बंद कर देता है। यह पीडब्लूएम अपने आप में एक आवृत्ति पर होता है जो रेल समाई और हिस्टैरिसीस पर निर्भर करता है, इसलिए हिस्टैरिसीस की आवश्यकता होती है। बड़े अवरोधक का उपयोग करना सिलिकॉन में शक्ति को नष्ट करने से सस्ता होगा।

हालाँकि आप इसे मुफ्त में भी कर सकते हैं:

माइक्रोकंट्रोलर आपूर्ति वोल्टेज की निगरानी करता है। जब यह बहुत अधिक होता है, तो यह लो-साइड FETs को ON करता है, इस प्रकार मोटर को शॉर्ट-सर्कुलेट करता है। यह बिजली की आपूर्ति को चार्ज करना बंद कर देता है और इसके बजाय अपने आंतरिक प्रतिरोध में बिजली को नष्ट कर देता है।

इस मामले में, मोटर धीमी गति से ब्रेक करेगा, क्योंकि यह 12V के बजाय ध्रुवीयता के साथ 0V भर में है जो इसे कठिन ब्रेक करने का कारण होगा। लेकिन इस समाधान की लागत कुछ भी नहीं है, और यह सरल और बुलेटप्रूफ है।

— peufeu
स्रोत

1. या दोनों उच्च पक्ष पर। 2. जब 12V में वापस चार्ज किया जाता है, तो पूर्ण से कम ब्रेक लगाना चाहिए। जब 12V रिवर्स पोलरिटी I = (Vgenerated - Vsupply) / R_motor, और power = I ^ 2.R = (Vg-Vp) / Rm में ड्राइविंग करते हैं जैसा कि आप अपेक्षा करेंगे। जब पूरी तरह से छोटा (सभी मामलों में Vdson ~ = 0 मानकर) P = Vgenerated ^ 2 / Rm जो हमेशा अधिक होता है। | नहीं?

— रसेल मैकमोहन

1. दोनों उच्च पक्ष पर भी काम करेंगे, हाँ। मैं रुकी हुई स्थिति को दोनों मोटर तारों पर 0V रखना पसंद करता हूं, अगर कोई बिजली बंद किए बिना तारों के साथ गड़बड़ करता है, तो चीजों को कम करने की संभावना कम है ... 2. हम्म ... आप मुझे संदेह कर रहे हैं; ) मुझे यकीन नहीं है, यह (Vg-Vp) के बजाय (Vg-Vp) होना चाहिए?

— peufeu

क्या आप सहमत हैं कि 12 वी में डंपिंग की तुलना में हार्ड शॉर्ट तेजी से रोक देता है? (ऊपर देखें)

— रसेल मैकमोहन

ठीक है, मेरे पास थोड़ी दुविधा है: मैं चाहता था कि मोटर रिवर्स दिशा में लगाए गए वोल्टेज के साथ अधिक ब्रेकिंग टॉर्क का उत्पादन करेगी, लेकिन टॉर्क करंट पर निर्भर करता है, और शॉर्ट-सर्कुलेटिंग मोटर सबसे अधिक करंट पैदा करता है, इसलिए हां, मैं गलत था मुझे लगता है, मैं आपसे सहमत हूँ (मैं इस समय गणित की जाँच करने के लिए बहुत आलसी हूँ ...)

— peufeu