2x 15A H-brug

Het in- en uitschakelgedrag kan je ook nog regelen met de gateweerstanden. Je kan zelfs snel uitschakelen en trager inschakelen waardoor je meer veilige dode tijd schept.

Was overlaatst nog bezig aan een reconditionering van een brug, en door foutieve gateweerstanden doordat ik een kleurenring verkeerd gezien had(470 Ohm i.p.v. 47 Ohm) zat de brug net in shoot trough, die MOSFETs warmen snel op en de vodingselco moest het uitzweten. Hij is net niet uit elkaar gevlogen, maar was al wel opgezwollen en aan het gassen.

Zoals Elmoww opmerkte, een scoop is een must om een en ander te bekijken en in te stellen.

- - big bang - -

Bedankt voor de snelle reacties, hoewel ik alles probeer te begrijpen,
doe ik dat nog lang niet, maar ik doe mijn best.
Ik wardeer jullie reacties, en deze probeer ik dan ook mee te nemen.
Ik ben begonnen aan het schema, zodat jullie daar (eventueel) kritiek op kunnen geven.
Want alleen maar praten is niet echt mijn ding.

@big bang : die HIP4082 brugdriver ziet er handig uit,
maar ik vraag me af wat je er nu eigenlijk mee wint ?
Want als je de MOSFETs hebt, en je kan die op een of andere manier aansturen.
Dan ben je er toch ook ?
Het schakelen zal niet zeer snel gaan gebeuren,
wel pwm'en maar het echt aan-uit zal maximaal om de 3sec. plaatsvinden.
Maw ik denk dat ik toch een gewone elco ga gebruiken.
Ik weet niet wat je onder redelijk groot verstaat ?
In het voorlopige schema heb ik 4700 uF en 100n
Verder wil ik graag de besturingselectronica goed beschermen,
vandaar het optocoupler idee, je zei dat deze niet snel genoeg zijn.
Zijn er alternatieve methoden, om toch "veilig" de h-brug aan te sturen ?

Dit is het voorlopige schema :

voor de fuse dacht ik aan een 32 A ?

@elmowww : Ik ben idd van plan om te gaan pwm'en,
alleen ik zie niet in, hoe je in zo'n h-brug alleen maar N-FETs kan gebruiken.
Verder beschik ik zelf niet over een scoop,
maar een goede kennis wel.
Ik vraag me af wanneer je de door jou genoemde stromen meet ?
Opstartstroom lijkt me duidelijk, maar de blokeer stroom,
en de piekstroom ?

Wat in mijn ogen ook een mogelijkheid zo kunnen zijn,
is als je dan die P en N mfets hebt,
die je met 0 of 24 V aan te sturen,
of je dat niet met een normale transistor kan doen.
Die je vervolgens weer aan laat sturen door 5V.

Wel, ik zal proberen wat duidelijker zijn.
Bekijk je gepostte schema van je Hbrug. Hoe gaat dit in zijn werking? De meeste mensen replikeren daarop, wel je moet dat zien als schakelaars die open en dicht gaan. Gaat die linkse bovenste en rechtse onderste toe, dan draait de motor bvb. links; gaat daarentegen de linkeronderste en rechterbovenste toe dan draait de motor rechts.
En met PWM kan je periodiek in- en uitschakelen en zo de stroom regelen waardoor hij trager draait.
Maar daar houdt het dan meestal bij op.

Er zijn komen veel meer zaken bij te pas, om dit tot een goed ontwerp te dopen. Mede door het feit dat je te maken hebt met een motor, wat een inductieve component is (een spoel), als er stroom loopt door een spoel, en je schakelt die in korte tijd uit, (wat met de MOSFETs gebeurt) dan onstaan er zeer hoge inductiespanningen, die moeten kunnen wegvloeien. Daarom beginnen we al met over elke MOSFET parallel over drain en source een snelle vrijloopdiode te zetten, in sperrichting. De dioden moeten de maximale motorstroom aankunnen en snelle typen zijn. Ga nu uit van dit schema met allemaal NkanaalMOSFETs, dan moet de kathode aan drain en anode aan source. Het kan ook met bovenste Pkanaal MOSFETs, maar die hebben bij grotere stromen slechtere eigenschappen. Volgende beredeneringen
zijn met 4 identieke Nkanaal MOSFETs.

Verder stuur je de gate van een MOSFET t.o.v. zijn source.
Voor de onderste is dat geen probleem, das t.o.v. de massa een signaal opwekken van ofwel 0V ofwel 12V.

Voor de bovenste MOSFETs wordt dat al wel een probleem. Je moet op de gate een signaal zetten dat 12V hoger ligt dan de source, MAAR, die spanning op de source staat zelf op en neer te springen, met de motoraansluitingen mee. Daarvoor zijn Hbrugdrivers gemaakt die je het lastige werk uit handen nemen. Ze sturen de onderste FETs gewoon aan, en hebben een floating high side driver, deze 'zweeft' mee op en neer met de source en levert het gatesignaal voor de bovenste gates.
Ik zeg niet dat het niet gaat zoals Elmoww aanhaalde, met Pkanaal MOSFETs waarvan je de gate naar beneden toetrekt, naar massa om ze in te schakelen, maar de spanning op de gate-source overgang wordt dan wel al redelijk groot. Maar het gaat nog bij een 24V voeding. Dit zou nooit gaan bij een brugspanning van bvb. 60V.

Verder beschermt zo'n driver je tegen verboden toestanden.
Je mag hem commanderen de linkse bovenste én linkse onderste FET in te schakelen, hij weigert dit uit te voeren, dit zou tot een kortsluiting leiden, waardoor de FETs zouden sneuvelen. En zo'n driver zit tussen je stuurcircuit en je vermogenscircuit, das op zich ook al een bescherming.

Als je meer wil weten over MOSFETs en toepassingen, dan kan ik je volgende leesvoer aanraden:

International Rectifier Application notes
Onder de titel HEXFET POWER MOSFETs vind je allerlei applicaties, met veel uitleg. AN936 en AN944 bevatten al veel basisinfo om meer te leren. Alleen jammer dat ze nog geen AN hebben voor Hbruggen met uitleg.
AN936 bevat basisinfo, AN944 leert je wat gatecharge is, en dat heb je nodig voor je driver.

- - big bang - -

edit: ondertussen is er bij je vorige post een aanpassing gekomen, ik zal dat morgen eens verder bekijken.

Over de HIP4082:
Dit is een driver voor 4 N-channel fets. De bovenste 2 fets hebben een gatespanning nodig die hoger is dan de voedingsspanning. De HIP4082 kan deze spanning maken dankzij het wisselende PWM-signaal.
Er moet dus PWM aangeboden worden. De dutycycle mag ook niet te hoog worden, bij zo'n 90% gaat het al fout, dus de motor kan nooit voluit draaien.
Er zijn ook drivers die een losse ingebouwde boostconverter hebben, zoals de LT1336. Daarmee heb je bovenstaande nadelen niet. De LT1336 ligt momenteel bij mij op de 'testbank' .

Wat dus een goede optie zou zijn,
is 4 N-Mosfets + 4 snelle diodes + een brugdriver ?

Voor die N-MOSFETs, dacht ik aan een "enhancement" type.
(omdat je deze "open" stuurt met een hogere spanning)
En dan aan de BUZ36 (of IRF250), deze kan namelijk 200V 22A 150W "schakelen".

Voor de diodes de reeds aangekaarte UF4007(?) 4x,
en dan nog de brug driver, de HIP4082 beschikt eigenlijk over alle nodige eigenschappen.
Alleen ik zou wel graag willen dat ik de motoren 100% kan laten draaien,
En dan zou de LT1336 een goede optie zijn.

In de datasheet van de HIP4082 zag ik al een schema staan,
dus dat gaat denk ik wel goed komen.
Maar nu zou ik nog graag willen weten, als ik de zojuist genoemde opstelling maak,
of deze dan ook echt werkt.
Met andere woorden zijn er nog andere componenten nodig ?

De mosfets die jij noemt voldoen misschien, maar ik zou voor groter gaan. Eerst de stromen meten:

Maak een PWM regelaar (bijvoorbeeld de motorregelaar op deze website) met een zware mosfet (IRF104 als ik me niet vergis bijv.), een zeer kleine precisieweerstand en een scoop.

+ ----
      |
      |
    Motor
      |
   Regeling
      |_______
      |       |
     | |      |
     |R|    Scope
     | |      |
      |_______|
      |
- ----

Bekijk nu de spanningspieken over de vermogensweertand, en bereken met de wet van ohm de stroompieken. Indicatie van de weerstand: 0,01 of 0,1 ohm.

Die pieken moet je mosfet aankunnen.

Blokkeerstroom: zoals Wouter al zei: meet de weerstand van de motor, en berken met de wet van ohm de stroom. (dit werkt alleen bij blokkeren, ik denk dat deze stroom ongeveer gelijk is aan de piekstroom, maar dat weet ik niet zeker).

Als je de stromen hebt, kun je mosfets uit gaan zoeken.

En in je schema staan de bovenste 2 diodes verkeerd om

Ik wil ook ooit nog eens een motor sturing gaan maken.

Paar nuttige sites:
http://homepages.which.net/%7Epaul.hills/SpeedControl/SpeedControllers…
http://roko.ca/articles/hbridge.php?page=1 (edit, deze had je zelf dus ook al gevonden )

[Bericht gewijzigd door Scout77 op donderdag 26 juli 2007 11:37:39 (11%)]

Op 26 juli 2007 10:56:34 schreef Eagle Eye:
Voor die N-MOSFETs, dacht ik aan een "enhancement" type.
(omdat je deze "open" stuurt met een hogere spanning)
En dan aan de BUZ36 (of IRF250), deze kan namelijk 200V 22A 150W "schakelen".

Besef dat FETs voor een hogere spanning meestal een hogere Rdson hebben. Een 200V FET lijkt me nogal overdreven.

Bedankt voor de reacties allemaal,
het lijkt me inderdaad het beste om eerst de opzet van elmowww uit te voeren.
Voor de PWM-regelaar ben ik nog opzoek naar een beter verkrijgbare FET.
Elmowww kaarte de IRF104 aan, maar deze is niet (zeer slecht) verkrijgbaar.
Is er een alternatief voor deze FET ?

Voor die schakeling kan je zowat elke N-channel fet pakken.

Kijk maar eens rond bij conrad bijvoorbeeld.
Als je die 280W-motor ermee wil regelen zou ik 3 goede fets 'parallel' zetten, d.w.z. ieder met een eigen gateweerstandje van 56 Ohm ofzo. Dat heeft als voordeel dat je weinig verliezen hebt, geen koelplaat nodig en het belangrijkste: je fets blijven heel.

Sorry, ik bedoelde de IRF1404.
Die vind ik de laatste tijd wel fijn werken

Bedankt allemaal zover,
ik zal die pwm-regelaar en daarna de h-brug in elkaar gaan knutselen.
Als ik verder ben gekomen, zal ik het wel posten.

Op 26 juli 2007 08:48:24 schreef Zonnepaneeltje:
Over de HIP4082:
Er moet dus PWM aangeboden worden. De dutycycle mag ook niet te hoog worden, bij zo'n 90% gaat het al fout, dus de motor kan nooit voluit draaien.
Er zijn ook drivers die een losse ingebouwde boostconverter hebben, zoals de LT1336. Daarmee heb je bovenstaande nadelen niet. De LT1336 ligt momenteel bij mij op de 'testbank' .

Miljaar, das waar ook, dat had ik nog niet door gisteren.
Ik heb enkel ervaringen met de HIP4081(A)
Ik dacht dat HIP4081 en HIP4082 zo goed als identiek waren, op de dodetijdregeling na, maar das niet waar, de 4082 heeft ook geen chargepumps op de drivers, dus PWM moet, voor het tussentijdse bijladen.
En dan kan het goed zijn dat je niet aan 100% uitsturing komt. Met dank Zonnepaneeltje, voor de rechtzetting.

Aan Eagle Eye, de bovenste 2 dioden in uw schema staan op zijn kop, gewoon omdraaien.

Op 26 juli 2007 10:56:34 schreef Eagle Eye:
Wat dus een goede optie zou zijn,
is 4 N-Mosfets + 4 snelle diodes + een brugdriver ?

Voor die N-MOSFETs, dacht ik aan een "enhancement" type.
(omdat je deze "open" stuurt met een hogere spanning)
En dan aan de BUZ36 (of IRF250), deze kan namelijk 200V 22A 150W "schakelen".
Voor de diodes de reeds aangekaarte UF4007(?) 4x,

Mosfets zijn eigenlijk altijd enhancements, dus geen probleem. Zoals gezegd, die 200Vtypen hebben een redelijk hoge R_dson, die worden warmer door meer verlies bij grotere stromen, een 60V type met voldoende stroomcapaciteit heeft minder verlies.
Die dioden UF4007, die had ik in een vorig verhaal bedoeld voor bij de driverIC te zetten, niet voor over de MOSFETs, daar ga je zware, snelle dioden moeten voor gebruiken.
Ze moeten de motorstroom (evenals de MOSFETs) kunnen verdragen en snel zijn, dit zie je in de datasheet onder 'reverse recovery time'. Om ongeveer een idee te geven, fast recoverys liggen rond een 100..200ns(nanoseconden), ultrafast recovery ordegrootte enkele 10tallen ns.

- - big bang - -

EAGLE EYE,

Feliciteerd met je project!!!
Momenteel ben ik ook bezig met een "grote" robot(ongeveer 50x50). De motoren die worden ook PWM gestuurd.

Alleen wil ik bij voegen, de beste resultaat bij het sturen heb ik gekregen door niet beide complementaire mosfet direct te schakelen maar de bovenste die laat ik continue "aan" en de onderste krijg de pwm pulsen. En bij het uitschakelen schakelt je alleen de onderste fet uit wacht zo'n 200ms en dan de bovenste.
Ik bestuur de 8 onafhankelijk mosfet serieel. Ik heb N en P mosfet gebruikt. En push en pull transistoren voor de gate gebruikt.
Ik ga kijken of ik later wel eens wat foto's kan sturen.

Succes!!

Heb je die diodes nog nodig bij een mosfet brug? Daar zitten in de fet toch al diodes ingebouwd.(In tegenstelling tot de meeste transistoren, sommige darlingtons dan uitgezonderd)

Die "ingebouwde diode", is in elke MOSFET aanwezig, ze ontstaat door de opbouwstruktuur. Alhoewel ze de zelfde stroomcapaciteit hebben als de desbetreffende MOSFET zelf, zijn ze eerder nogal traag, en vandaar dat de sommigen er andere snelle dioden rondbouwen, anderen niet. Ik riskeer er in ieder geval geen zware MOSFETs voor.

- - big bang - -

Nog bedankt allemaal voor de reacties,
de onderdelen voor de PWM-regelaar heb ik besteld.
Nu kan ik dat in iedergeval gaan testen, en heb ik meteen de regelaar opgebouwd.
Want dat stond al een tijdje op het programma .

Maar ik ben zelf ook nog een beetje van de andere kant gaan kijken,
namelijk het doel : de 2 motoren voor en achteruit, en ook met PWM kunnen regelen.
Ik ben zelf begonnen met het idee van een FET H-brug,
maar het kan (leek mij) ook met (solid state) relais.

Dit roept meteen enkele vragen op :
is het uberhaupt mogelijk om met relais gelijkstroom te schakelen ?
En kan ik hier normale voor pakken,
of is zo'n (speciaal voor dit doel ?) relais beter geschikt ?

Relais vinden de inschakel-piekstromen helemaal niet leuk.
Een ander, wel haalbaar idee is om de motorregelaar van deze site te bouwen (zwaardere fets pakken) om de snelheid te regelen, en met een relais de draairichting te kiezen.
Als je ervoor zorgt dat het relais alleen schakelt als de motor stroomloos is, kan het.

Heb je de motor stromen nu al gemeten. Als je motoren een heel zwaar aanloopkoppel hebben. Dus als ze gelijk een voorwerp moet bewegien waardoor de motor vanaf het begin vol vermogen moet leveren dan kan de aanloopstroom wel 10 * inom zijn

Is dus 15 * 10 = 150A. Dus houd dat als maximum in gedachten want dat kunnen die motoren van je echt trekken voor een paar tellen.

Een klein makita accutolletje trekt ook al 15 - 20A als je hem met de hand tegen houd.

Wat dan wel handig is is een stroommeting, die alarmeert wanneer de stroom in de Hbrug te hoog oploopt. Wanneer de stroombegrenzing ingrijpt, kan de PWM wat teruggeschroeft worden om de stroom binnen de perken te houden om eigenlijk een soort 'softstart' te creëren.

- - big bang - -

Ik heb de motor(PWM)regelaar gebouwd,
deze werkt naar behoren, en ik heb ook de stromen gemeten.

opstartstroom = 40 á 60 A (alleen te zien met een scope, multimeter is te sloom)

blokkeerstroom = 24 / 0.02 = 1200 A, maar zodra ie blokeert,
wordt de weerstand hoger, en zal deze (theoretische) waarde niet bereikt worden lijkt me. (?)

piekstroom = de hoogste stroom ?

Verder heb ik ook het verbruik gemeten als de motor "gewoon" loopt,
dit is 0,9 á (maximaal) 2 ampère, maar dat is dus onbelast.
Als ik op de "bot" ga zitten, dan zullen de stromen wel hoger worden.

De 15 A stroom is dus niet continu, maar dit staat wel op het etiket,
en kan (lijkt mij) dus wel voorkomen.

Ik heb ook een foto van de opstelling. (helaas zonder scope)

Verder worden de gebruikte transistoren (IRF1404),
waarvan er 3 parallel staan, helemaal niet warm !

Kick

+ nog een keer de vraag : wat zou ik het beste kunnen pakken:
relais, of een soort transistoren (MOSFET / HEXFET oid)

Op 21 augustus 2007 21:17:25 schreef Eagle Eye:
Verder worden de gebruikte transistoren (IRF1404),
waarvan er 3 parallel staan, helemaal niet warm !

Zo te zien meet je onbelast ... als je motor eens zijn vol vermogen zal mogen in een mechanische belasting pompen, zullen je FETs wel anders piepen

Op 22 augustus 2007 18:29:31 schreef Mr Soldeer:
[...]

Zo te zien meet je onbelast ... als je motor eens zijn vol vermogen zal mogen in een mechanische belasting pompen, zullen je FETs wel anders piepen

Inderdaad, ik denk dat als de motoren de wielen gaan aandrijven,
dat de stroom dan al wel gaat oplopen.
Maar ik schat niet meer dan 5 A, natuurlijk wordt dat wel snel veel meer,
als vervolgens de mechanische belasting wordt belast (bijv door mij )

JE kan de relais eventueel gebruiken voor omschakelen van rijrichting maar dan nog moet je PWM regelaar die stromen aankunen. Je kan je PWM ook zo sturen dat de hij op 25A begrenst word of de stroom die je zelft wilt. Maar je zal dan ook weer stevig relais moeten hebben zeker als je ineens als vol gas vooruit naar achteruit wilt.

Wat zal ik zeggen jij bent de ontwerper dus de keuze is aan jouw. Met relais is echter wel een stuk eenvoudiger maar zou dan niet weten hoe je dan nog elektrisch kan remmen. Of eerst met je PWM signaal afremmen en dan pas relais schakelen.