H-Brigde motor 12VDC - 11A

Lambiek

Special Member

Op 13 juli 2021 16:07:45 schreef deKees:
In de datasheet van de IR2184 staat niks over het aansturen van motoren. Het woord 'motor' staat er ook niet in.

Klopt, misschien een slecht voorbeeld. Maar Infinion heeft vast wel data bladen waar je dat kunt vinden.

En het is niet de IR2184 die de timing verzorgt van het PWM signaal.

Dat zeg ik ook niet, dat pwm signaal moet je zelf maken. Ik gebruik daar HPWM voor, daar hoef ik verder niets aan te doen. Ook niets met timing te maken. Ik hoef alleen de pwm frequentie maar op te geven en een of andere variabele.

Waarom zou je het je zelf moeilijk maken. Bij een BLDC motor wordt het een ander verhaal, maar daar kan SparkyGSX je alles over vertellen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
hennep

Golden Member

Het spanningverschil tussen high side en low side vraagt niet echt om een driver die tot 600V kan aansturen. Omdat het voor deze toepassing maar 12V verschil is kan het een stuk simpeler.
Toch is er nog een foutje in mijn vorige schema geslopen. Zodra de high side fet aangestuurd wordt schiet de spanning op de source naar 12V, dezelfde spanning als op de gate.
Misschien toch maar 15V op de aansturing gebruiken. Ik post even een deel van het schema omdat ik het schema in de simulator al voor iets anders is aangepast.

Dat maakt het gelijk al weer een stuk minder interessant omdat nu een tweede voeding nodig is.
Zelf zou ik voor een relais kiezen om om te polen en een enkele fet om het relais stroomloos te kunnen schakelen.

Lambiek

Special Member

Ja, zoiets kan ook.

Dit is super simpel en kost je drie uitgangen van je controller. Dit heb ik ook wel eens toegepast.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
ritmeester

Golden Member

Wederom dank aan allen voor de input.

Ik ga het schema nabouwen op een breadboard wat hier beschreven staat.
https://www.instructables.com/H-Bridge-PWM-DC-Motor-Driver/
Hiervoor heb ik zowel de IR2104 als de IR2184 besteld.

Mocht dit niet werken dan ga ik mij focussen op de tekeningen die Lambiek gepost heeft van H.v.Z.

Ook blijf ik mij focussen op de optie van deKees met 2xNPN en 2xPNP.

Ik kan geen kant en klare optie nemen omdat het geheel op een grotere printplaat komt.

Het gaat om dit topic waar je kan zien dat ik een printplaat heb nagebouwd en inclusief de relais.
https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2278143#2278143

Omdat ik niet echt een voorstander ben om relais te gebruiken in deze situatie wil ik dit graag in een volgende versie van de printplaat met een H-Bridge doen. Gewoon omdat het kan en ik dit leuk en leerzaam vindt.

Ik heb veel geleerd in dit topic op een gebeid waar ik mij nooit mee heb beziggehouden. Leerzaam maar soms ook onduidelijk. :-)

Ik kom zeker terug hier met mijn bevindingen en misschien voor nog meer hulp. Uiteindelijk komt er een perfecte H-bridge voor deze motor.

Tips zijn natuurlijk altijd welkom.

I love it when a plan comes together !
Lambiek

Special Member

Op 13 juli 2021 16:53:05 schreef ritmeester:
...op de tekeningen die Lambiek gepost heeft van H.v.Z.

Dat ben ik zelf. :+

Ik kom zeker terug hier met mijn bevindingen...... Uiteindelijk komt er een perfecte H-bridge voor deze motor.

We wachten in spanning af. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
ritmeester

Golden Member

Op 13 juli 2021 17:07:07 schreef Lambiek:
[...]
Dat ben ik zelf. :+

Oeps, nooit geweten na al die jaren dat ik hier zit 8)7 :) :)

I love it when a plan comes together !
hennep

Golden Member

Even een opmerking bij het schema dat je hierboven hebt gezet.
In het schema van instructables worden powerfets gebruikt die een aanzienlijk grotere gate charge hebben dan jouw logic level fets.
Die 27 ohm en de diode zijn bedoeld om ir2104 te beschermen omdat die maar een paar honderd mA kan leveren.
De ir2184 levert probleemloos een stroom van ruim 1A dus dan laat die R en D in de gate maar weg.

Nog een tweede: In de application note van Infineon die ik eerder postte staat dat ze een ontkoppel C van de driver aanraden die 10x zo groot is als de bootstrap C. In jouw schema is dat precies omgekeerd. Ik zou dus nog een 10uF naast die 100n zetten.

ritmeester

Golden Member

Op 13 juli 2021 17:22:54 schreef hennep:
Even een opmerking bij het schema dat je hierboven hebt gezet.
In het schema van instructables worden powerfets gebruikt die een aanzienlijk grotere gate charge hebben dan jouw logic level fets.
Die 27 ohm en de diode zijn bedoeld om ir2104 te beschermen omdat die maar een paar honderd mA kan leveren.
De ir2184 levert probleemloos een stroom van ruim 1A dus dan laat die R en D in de gate maar weg.

Nog een tweede: In de application note van Infineon die ik eerder postte staat dat ze een ontkoppel C van de driver aanraden die 10x zo groot is als de bootstrap C. In jouw schema is dat precies omgekeerd. Ik zou dus nog een 10uF naast die 100n zetten.

TOP !! Ga ik aanpassen. Nog even dit topic zonet doorgelezen zou ik sowieso gaan voor de IR2184 ivm de stroom die geleverd kan worden aan de mosfets.

I love it when a plan comes together !
hennep

Golden Member

Weet je al hoeveel die 12V inkakt als je daar 11A voor de motor uittrekt?
Misschien is een schottky diode tussen die 12V en de voeding van de drivers nog een idee.
Tenzij je natuurlijk een lomp zware 12V hebt :-)

Op 13 juli 2021 15:49:03 schreef MGP:
Ik heb het draadje niet echt gevolgd maar ik zou zoiets kopen.

Je moet je realiseren dat de chinezen de 43A van het datasheet van de fabrikant direct copieren. De fabrikant heeft die 43A als "absolute max" uitgerekend, mits de koeling echt helemaal perfect is. NOrmaal wil je bij mosfets ongeveer een factor 5 a 10 van de max van de tor afblijven. Volgens mij is dat ook zo. Dan zit je met "10A" in de buurt, en met 15A zeker in de regio: "kan wel, maar let goed op mbt de warmteafvoer".

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
ritmeester

Golden Member

Op 13 juli 2021 17:36:08 schreef hennep:
Weet je al hoeveel die 12V inkakt als je daar 11A voor de motor uittrekt?
Misschien is een schottky diode tussen die 12V en de voeding van de drivers nog een idee.
Tenzij je natuurlijk een lomp zware 12V hebt :-)

De voeding komt van een 12V accu.

Ik neem aan dat die 11A op zijn max is. Het niet verder kunnen draaien doordat de eindschakelaars defect zijn, of door iets anders. Op de oude printplaat zit een LEM LTSR 15-NP en deze is (aansluit technisch) afgesteld op 7.5A > 2.5V naar MC.

https://nl.farnell.com/2146862

Maar goed, ik ga de stroom nog even meten tijdens de draaibewegingen.

I love it when a plan comes together !

Op 13 juli 2021 17:59:34 schreef rew:
[...]Je moet je realiseren dat de chinezen de 43A van het datasheet van de fabrikant direct copieren. De fabrikant heeft die 43A als "absolute max" uitgerekend, mits de koeling echt helemaal perfect is. NOrmaal wil je bij mosfets ongeveer een factor 5 a 10 van de max van de tor afblijven. Volgens mij is dat ook zo. Dan zit je met "10A" in de buurt, en met 15A zeker in de regio: "kan wel, maar let goed op mbt de warmteafvoer".

Dat werd hier al uitvoerig behandeld in een andere topic (s).

Het voordeel is dat hij niet verplicht is om te PWMen, kan starten met pwm en daarna op 100% en dat zal de warmteontwikkeling sterk reduceren.

Ik heb wel ervaring met die dingen en ze werken beter dan wat hij van plan is te maken ... maar hij zal er wel uit leren zoals Lambiek uitte :o

LDmicro user.

Meten is weten: :)

Hierbij een plaatje van de spanning over een DC motor tijdens Pwm.
Zomaar een willekeurige motor. Voeding 20VDC, geschakeld door een high-side mosfet en een vrijloopdiode naar massa.
Motor is onbelast.

Mosfet is aan gedurende ms 2 en 3. Spanning over de motor = 20V

Dan gaat de mosfet uit.
Motorspanning gaat naar 0 en wordt geclamped door de vrijloop diode.
Dat duurt ongeveer 0.2 millis in deze opstelling, en dat is dus ook de tijd dat je ongestraft de low-side mosfet kunt inschakelen. Dit is ook de tijd dat de bootstrap condensator wordt geladen.

Daarna krijg je de EMK van de motor op de klemmen. Hier ongeveer 15V. Dan kun je volgens mij beter zorgen dat de Low-side mosfet uit blijft.

PS, Met die IR2184 kun je dat nooit zo aansturen. Daarvoor moet je alle 4 de mosfets afzonderlijk kunnen aansturen.

Op 13 juli 2021 19:25:09 schreef MGP:
Het voordeel is dat hij niet verplicht is om te PWMen, kan starten met pwm en daarna op 100% en dat zal de warmteontwikkeling sterk reduceren.

Nee. Niet waar.

@Dekees: Op 100Hz PWM-en is dan ook behoorlijk absurd. Jaren 70 werd dat gedaan omdat je componenten niet sneller konden. Maar nu een halve eeuw later PWM-ed men op 10-40kHz of liever 20-40 om boven de gehoorsgrens te zitten. Dus omdat dan de periode korter is dan 0.2 ms, kan je "ongestraft" de onderste mosfet aanzetten.

[Bericht gewijzigd door rew op 13 juli 2021 22:02:12 (40%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ik neem aan dat die 11A op zijn max is.

Nee dat is het zeker niet 11A is de nominale stroom op vollast. Als de motor geblokkeerd raakt kan dan zomaar 50A zijn.

In het schema van Lambiek staat een voorbeeld hoe je zelf een stroommeting kan toevoegen.

Op 13 juli 2021 16:07:45 schreef deKees:
In de datasheet van de IR2184 staat niks over het aansturen van motoren. Het woord 'motor' staat er ook niet in.

IK weet niet wat je vandaag hebt maar je bent wel aan het zoeken. Uiteraard staat motor er niet in de IR2184 kan namelijk niet eens een motor aansturen. Wat het wel is staat er ook duidelijk in het is een "HALF-BRIDGE DRIVER" en dus geen halve brug. Halve bruggen kun je voor van alles gebruiken maar nog geen motor mee aansturen dan heb je minimaal 2 halve bruggen nodig.

Lambiek

Special Member

Op 13 juli 2021 22:20:39 schreef benleentje:
Halve bruggen kun je voor van alles gebruiken maar nog geen motor mee aansturen.......

Natuurlijk kan dat wel, kijk maar eens naar het voorbeeld in het artikel.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

@DeKees: In de datasheet van een weerstand staat ook niet in wat voor schakelingen je die mag toepassen, dus blijkbaar zijn ze nergens goed voor?

Ik heb pas een keer of 3 gezegd dat je PWM frequentie veel hoger moet zijn dan de L/R tijdconstante van je motor, en dan nog ga je op 100Hz prutsen, terwijl uit je eigen plaatje duidelijk is dat die tijdconstante veel korter is.

Als ik een motor 10 minuten aan zet en dan 10 minuten uit werkt het ook niet, grote verrassing. Ga je de volgende test nou op 100MHz doen?

Na 10 jaar motordrives en converters ontwikkelen voor meerdere grote klanten, automotive OEM leveranciers, elektrische fietsen, elektrische stadsbussen, luchtvaart, etc., met meer dan 100.000 voertuigen op de weg, heb ik er blijkbaar nog steeds geen verstand van.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Op 13 juli 2021 22:20:39 schreef benleentje:
Halve bruggen kun je voor van alles gebruiken maar nog geen motor mee aansturen dan heb je minimaal 2 halve bruggen nodig.

Ik gebruik 1 IR21xx achtige driver en twee mosfets (= samen een halve brug) om een motor aan te sturen. Het kan dus wel. Ik heb niet nodig dat ik de motor om kan polen, dus ik heb 1 kant van de motor permanent aan de +12V.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Op 14 juli 2021 07:34:14 schreef rew:
Het kan dus wel. Ik heb niet nodig dat ik de motor om kan polen, dus ik heb 1 kant van de motor permanent aan de +12V.

Misschien kun je de motor zelfs ompolen als je plus en min 12VDC gebruikt.

Moet ik nog eens over nadenken.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ja, dat kan, maar dan is denk ik een 2e accu duurder dan een tweede halve H-brug.

En op een voeding met een trafo kan je ipv enkelvoudig gelijkrichten om "gratis" een positieve en negatieve voeding te krijgen. Leuk, maar nu heb je een grotere trafo nodig. Of hij was al overbemeten.

[Bericht gewijzigd door rew op 14 juli 2021 12:27:13 (56%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Als het via een accu gaat wel, maar als het via een voeding kan op 230VAC. Dan is het misschien een optie.

Maar we dwalen af. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Dat gaat niet zomaar, want dan ben je tijdens het PWM'en energie aan het verplaatsen van de ene naar de andere rail; je trekt stroom uit de +12V, en duwt dat de -12V voeding in (die waarschijnlijk geen stroom kan opnemen). Met accu's loop je ook het risico dat je één van de accu's gaat overladen, terwijl de andere veel sneller leeg gaan dan je zou verwachten.

Met één halve brug, als je de draairichting niet hoeft te kunnen omkeren, zou ik de andere kant van de motor niet aan de +12V maken, omdat er dan een minimale pulsbreedte is waarmee je de motor moet aansturen, om de bootstrap condensator te laden. Je kunt dan beide MOSFETs uit laten om de motor stil te laten staan, en vervolgens kun je de high-side MOSFET maximaal 95% of zo aansturen, waardoor de kleinste pulsbreedte over de motor dus 5% wordt. Het gebied tussen de 0% en 5% is dus niet bruikbaar.

Als je de motor tussen de halve brug en ground zet, kun je een pulsbreedte 0-95% gebruiken. Je mist dan een klein stukje van maximale snelheid, omdat je 5% van de ingangsspanning niet kunt benutten, maar in veel gevallen is het belangrijkers om dat 0-5% gebied te kunnen gebruiken zonder beperkingen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Ik heb het juist zo gedaan omdat ik zo 0-100% helemaal kan gebruiken.

Bij 100% heeft de boostcondensator 100% van de tijd om op te laden. En de low-side kan ik gewoon aan laten staan, geen probleem.

Bij heel lage PWM percentages zal de boost condensator mogelijk niet geheel opgeladen zijn, maar dan loopt er weinig stroom door de motor en doet ie het maar als diode. (maar die condensator krijg je dan ook wel vol). (de dead-time is dat toch al het geval!).

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Op 14 juli 2021 12:18:14 schreef SparkyGSX:
Met één halve brug, als je de draairichting niet hoeft te kunnen omkeren, zou ik de andere kant van de motor niet aan de +12V maken,.....

Ik heb het wel eens zo gedaan.

https://www.circuitsonline.net/files/images/000445.png

Als je de motor tussen de halve brug en ground zet, kun je een pulsbreedte 0-95% gebruiken. Je mist dan een klein stukje van maximale snelheid, omdat je 5% van de ingangsspanning niet kunt benutten, maar in veel gevallen is het belangrijkers om dat 0-5% gebied te kunnen gebruiken zonder beperkingen.

Dat dacht ik eigenlijk ook, je kunt toch geen 100% pwmen met de gebruikte driver.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Grappig ik zat er later ook aan te denken dat een halve brug toch nuttig kan zijn voor een motor. Wat ik eigenlijk bedoelde te zeggen is dat een halve brug in principe gewoon een push-pull schakeling is en zich niet enkel beperkt tot motoren. Want als je motor heel erg klein is kan je die ook gewoon direct op op een microcontroller aansluiten want die heeft ook push-pull uitgangen. Maar dat zal wel niet mogen ik heb dat niet zien staan in de datasheet van mijn microcontroller.

Na 10 jaar motordrives en converters ontwikkelen voor meerdere grote klanten, automotive OEM leveranciers, elektrische fietsen, elektrische stadsbussen, luchtvaart, etc., met meer dan 100.000 voertuigen op de weg, heb ik er blijkbaar nog steeds geen verstand van.

Ach komt wel goed, blijven oefenen, zolang je baas maar denkt dat je er verstand van hebt maakt dat ook niet uit :).

[Bericht gewijzigd door benleentje op 14 juli 2021 13:17:32 (29%)]