H-Brug 50A

Voor dergelijke stromen zul je waarschijnlijk geen complete besturing in een IC gaan vinden. Ik denk dat je dus toch op een paar MOSFETs met drivers uit zult komen. Het zou op zich niet zo heel erg moeilijk moeten zijn om een IC te vinden dat van een PWM/richting signaal 2 PWM signalen kan maken, en dat kan natuurlijk ook met discrete onderdelen.

dat valt nog wel mee, een piekstroom is het grootste probleem. als de IC al een stroombeveiliging heeft moet het toch ook met lagere eisen aan de stroomwaarde mogelijk zijn? nominaal zijn er toch zeker wel kant en klare oplossingen die 3A-6A continue goed aankunnen?

Ik denk dat je toch zelf wat moet maken, en als je geen stuur IC kan vinden kan je altijd nog een microcontroler gebruiken, een pic of zo of een ander type.

Doe dat zelf ook en dat werkt prima, laat hem twee pwm signalen genereren, dan kan ik via een potmeter het toerental en de draairichting regelen, of sturen uit een D/A converter.

En je kan ook een softstart functie inbouwen, dat scheelt ook veel in de aanloop stroom, en niet in een keer van links naar rechtsom schakelen, dat gebeurt in het echt ook niet, gaat altijd in laag toeren.

Inderdaad, met een microcontroller kun je een mooie ramp generator maken (een helling, geen ongeluk), maar dat kun je ook in Matlab of zo doen.

Discreet oplossen is heel eenvoudig: de ene FET driver (IR2184 o.i.d.) geef je aan de ingang !(DIR & PWM), en de andere !(!DIR & PWM). Dat kost je 3 2-input NAND poortjes, dus maar 1 IC.

De volgende vraag is: waarom wil je die besturing in vredesnaam in Matlab maken?

Wat is de voedingsspanning waarop je brug gaat draaien?

- - big bang - -

Op 10 september 2009 22:56:07 schreef SparkyGSX:
Inderdaad, met een microcontroller kun je een mooie ramp generator maken (een helling, geen ongeluk), maar dat kun je ook in Matlab of zo doen.

Discreet oplossen is heel eenvoudig: de ene FET driver (IR2184 o.i.d.) geef je aan de ingang !(DIR & PWM), en de andere !(!DIR & PWM). Dat kost je 3 2-input NAND poortjes, dus maar 1 IC.

De volgende vraag is: waarom wil je die besturing in vredesnaam in Matlab maken?

dat met die NAND lijkt me wel interessant. de reden dat ik de opstelling in MatLab gemaakt heb, is dat ik daar op school ook veel mee werk. Ik heb ook eens een dergelijk klusje in LabVIEW geklaard, maar dat is een heel traag programma. Bovendien heb ik een xPC ter beschikking wat uitermate goed met MatLab aan te sturen is.
nu moet ik inderdaad alleen nog even uitzoeken dat ik een NAND vind die snel genoeg is. Maar volgens mij is een NAND zowiezo altijd sneller dan een gewone AND.

thnx anyway;)

Op 11 september 2009 00:08:38 schreef big bang:
Wat is de voedingsspanning waarop je brug gaat draaien?

- - big bang - -

het vermogens-circuit draait op 24v, de rest op 12v (zoals het noodstop circuit enzo)

[Bericht gewijzigd door Henry S. op vrijdag 11 september 2009 20:28:44 (12%)]

Je kan je H-BRUG prima maken met twee maal de driver IR2184 en vier maal de mosfet IRF1405 een 4011 ervoor voor het vrijgave signaal en twee maal je pwm signaal of twee maal richting L/R en een maal pwm.

Voor de driver en de mosfet's zie data sheets bij RS-COMP.
http://nl.rs-online.com/web/

Die mosfets zijn zwaar genoeg, houd er wel rekening mee dat de chip zelf meer stroom aankan dan de behuizing, de behuizing legt de stroombeperking op. Zo'n TO220 kan meestal een 80A hebben.

Aangezien de brugspanning maar 24V was zat ik ook te denken aan de HIP4081A en de HIP4082.
De 4081A heeft een chargepump én bootstrap op de bovenste driver, is zeer snel en schiet gates in gang met een aanzienlijke stroom, dus korte schakeltijden en minder verlies. Het enige nadeel is de korte deadtime, die je niet boven de 120ns kan zetten, dat moet je indien nodig zelf regelen in de aansturing van de logische ingangen.
De 4082 heeft de chargepump niet, doet het wat rustiger, maar heeft wel een zeer brede deadtime regeling, wat wel handig kan zijn bij zwaardere FETs.
Indien geïnteresseerd kan je de datasheets wel eens bekijken (Intersil) en er zijn ook goede application notes over.

Nu ook gezegd, het ziet zwart van de half en fullbridge drivers op de markt hoor. Zoek maar eens bij IR(international rectifier), ON Semi, Intersil heeft er een paar, ST, ...
- - big bang - -

thnx voor de reply... kheb wel nog een paar vraagjes hierover...
de HIP4081A, en die HIP4082, wat zijn dat voor componenten? Losse drivers zeker?
en dan nog even over de termen... ik weet wel vanalles van hoe de componenten werken, maar ik begrijp niet precies wat een bootstrap is. een chargepump is toch om de gate van de bovenste fet te kunnen schakelen? maar wat is een bootstrap dan?
ik neem aan dat de deadtime de tijd is dat een FET "dood" is en dus niet geschakeld/gebruikt kan worden.

thnx

[Bericht gewijzigd door GJ_ op zaterdag 12 september 2009 11:26:51 (45%)]

Op 10 september 2009 18:46:13 schreef SparkyGSX:
Voor dergelijke stromen zul je waarschijnlijk geen complete besturing in een IC gaan vinden. ...

In FO's zitten toch ook best dikke? Niet voor 50A maar dan toch iig voor vermogens tot 1,5kW. Bij 230V liggen de stromen dan idd wel een stuk lager, maar hier zit echt alles in 1 IC geintegreerd, van diodes tot igbt's, het complete vermogensdeel is 1 blok. Hierop zit alleen een stuurprint en de losse elco's voor de tussenkring.

Degenen die ik ken zijn allemaal van Semicron.

Die HIPs zijn gewoon ICs, die 4 MOSFETs in een brugschakeling aansturen. Paar extra componenten, meer niet. Dat heb je ook in het geval van de driver die Lambiek noemde.

Een bootstrapcircuit wordt idd. gebruikt op de 2 bovenste drivers (dat zijn de drivers die de bovenste MOSSEN van de brug aansturen), hier moeten ze een truucje uithalen om de gate aan te sturen t.o.v. de source, want die source van de bovenste MOSSEN danst ook vrolijk mee op en neer bij het schakelen.
Ze moeten dus een voedingsspanning creëeren die mee kan zweven op niveau van de source en de gate kan aansturen als het moet. Die voedingsspanning maken ze met een bootstrap, das een circuit die zich voltankt tijdens een refreshperiode (als de onderste MOS aangestuurd wordt) en mee kan zweven op de source van de bovenste.
Je moet daar eigenlijk allemaal niet te veel vanaan trekken, das gewoon een goede diode en een goede condensator aansluiten op de juiste ICpennen en tis gebakken.
Nu is het zo dat een bootstrap zich kan voltanken bij een refresh, en tijdens het aansturen van de bovenste MOS zich gaat leegmaken ondat hij de bovenste gate aanstuurd. Als de bootstrapspanning te ver zakt is ook niet goed, want dan gaat de bovenste MOS niet goed meer geleiden. Daarom is er ook nog een chargepump in het IC ingebouwd, die enkele 10tallen µA levert om verliezen op de bovenste driver te compenseren.
Dat maakt dat je met ICs, met een chargepump, de bovenste MOS onbeperkt in geleiding kan houden als jij dat wil. Dus bvb. de ene MOS linksboven vol in, en de andere MOS rechtsonder vol in, motor wordt vol aangestuurd in 1 richting met een PWM van eigenlijk 100%.
Dat kan je niet als je alleen een bootstrap hebt zonder die chargepump, dan is je PWM wat minder dan 100%, bvb 90% om die bootstrap elke maal te kunnen laten refreshen.

Een deadtime, wat is dat: stel, je stuurt de bovenste linkse MOS en de onderste rechtse MOS in je brug in gang. Op een bepaald moment wil je overschakelen naar de onderste linkse MOS en de bovenste rechte MOS. Je ziet dan dat er in een tak overgegaan wordt van een bovenste naar een onderste en omgekeerd. Als er bvb een bovenste uit aan het gaan is, terwijl de onderste al inkomt, heb je problemen (shoot thru noemen ze dat) want das rechtstreekse kortsluiting en in 99% van de gevallen vliegen de MOSSEN eruit. Daarom voorziet het IC een instelbare tijd, tussen het uitschakelen van de ene, en het inschakelen van de andere, zodat dit veilig kan verlopen en je geen shoot thru krijgt.
Grotere MOSSEN (en stromen) vereisen een grotere deadtime.
Daarom zei ik erbij dat die HIP4081A maar een korte tijd instelbaar heeft, je hebt misschien langer nodig, dat kan je dan zelf omzeilen in de aansturen van je signalen naar het IC, zorgen dat de ene al even uit is tegen dat de andere kan inkomen.

Als je met een HIP wil werken raad ik je toch aan de datasheets even te lezen, en ook de application notes, daat staat veel leesvoer in.
Want mispak u niet, een Hbrug voor grotere stromen maken behelst meer dan enkel een IC en 4 MOSFETs gebruiken.
Er zijn zaken waar je moet op letten in componentkeuze, ik heb daar al een heel epistelke over geschreven in het artikel HIP4082, hier zat de TS ook in nesten en heeft het er met wat uitleg met een werkende schakeling vanaf gebracht.

- - big bang - -

Op 12 september 2009 11:31:28 schreef GJ_:
[...]
In FO's zitten toch ook best dikke? Niet voor 50A maar dan toch iig voor vermogens tot 1,5kW. Bij 230V liggen de stromen dan idd wel een stuk lager, maar hier zit echt alles in 1 IC geintegreerd, van diodes tot igbt's, het complete vermogensdeel is 1 blok. Hierop zit alleen een stuurprint en de losse elco's voor de tussenkring.

Degenen die ik ken zijn allemaal van Semicron.

zou je eens een voorbeeld kunnen geven van een van deze IC's? ik neem aan dat die ook bij lagere voltages werken?

@ Big-Bang:

waauw hartstikke bedankt voor de uitleg! ik wist niet dat het eigenlijk zo eenvoudig was;)
thnx!

Bij Digikey kan je veel van dat spul vinden:
http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=V…

De semikrons die ik voorhanden heb zijn specifiek voor FO's (bv de Semikron SKiiP 38NAB065V1). Het ging er mij meer om als voorbeeld dat ook die dingen die jij zoekt ook in grotere modellen leverbaar moeten kunnen zijn.

Maar bv de h-brug met FET's van semikron (SK 150 MHK 055 T) kan 240A schakelen.

[Bericht gewijzigd door GJ_ op zaterdag 12 september 2009 12:14:17 (16%)]

dat was in eerste instantie ook de vraag, of iemand een typenummer wist van een IC die voor mijn toepassing geschikt was:) het lijkt me logisch dat die bestaan, maar of die ook betaalbaar zijn, en natuurlijk welke dat ik dan moet kiezen.

[Bericht gewijzigd door GJ_ op zaterdag 12 september 2009 13:34:28 (46%)]

Die ik noemde kosten ongeveer 2 EURO per stuk, ook de mosfet's.

Dus voor twaalf EURO heb je alles, plus nog wat elco's en weerstanden.

maar nog steeds niemand die een typenummer weet van een geschikte H-Brug IC? anders moet ik toch maar naar de driver-mosfet opstelling switchen...

thnx anyway

ps: de schakeling die in >> dit << topic beschreven staat, hoeveel ampère kan deze aan? wellicht kan ik deze wel aanpassen voor mijn toepassing:)

[Bericht gewijzigd door Verbatim op maandag 14 september 2009 17:53:48 (39%)]

Voor komplete Hbruggen zou je eens naar Semikron kunnen surfen, daar staan halve en hele Hbruggen tussen. Zie ook uitleg GJ_

IXYS heeft ook zo'n dingen.

- - big bang - -

Ik heb zulk spul ook wel eens van International Rectifier gezien, maar ik geloof niet dat ze daar een erg groot aanbod in hebben. De enige die ik ooit in het wild heb gezien, was een 3-fase inverter op 400V in een servoregelaar.

Die schakeling zal best werken, maar ik heb al veel slechte verhalen gehoord over de HIP serie. Ze schijnen nogal kwetsbaar te zijn. Zelf heb ik nog nooit een IR2184 en dergelijke om zeep kunnen helpen.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op maandag 14 september 2009 19:25:05 (31%)]

Die HIPs kan je killen door undershoot op de bovenste sourceaansluitingen, maar daar staan oplossingen voor in hun applicationnote. Paar weerstanden en paar snelle diodes.
Die undershoots kunnen komen door strooiinducties.
Voor de rest valt het wel mee hoor.

IR heeft ook zeer degelijk spul. ON semi heeft ook een hele tros drivers.

- - big bang - -

Kan je dat van die gate lijnen en die source vlakken iets beter uitleggen. Bedoel je dit als een dubbelzijdig print ontwerp of kan dat ook enkelzijdig. Het idee erachter begrijp ik wel de praktische uitvoering maar half.

Euh, op wie of wat bedoel je dat BenLeentje?

- - big bang - -

Ach stom. Maar ik bedoelde jouw Big bang. Ik had het andere topic even door gelezen wat je hier linkte. Je sloot je verhaal af met dat stukje over de gate lijnen op je print ontwerp. Dat begreep ik half. En wou niet dat topic omhoog schoppen. Maar het het beter wel kunnen doen want hier hoort het ook niet bij.

[Bericht gewijzigd door benleentje op dinsdag 15 september 2009 19:56:39 (21%)]

Effe wat uitleg. Houd de verbindingen tussen de driver en de MOSSEN kort, eigenlijk zo kort mogelijk. Lange verbindingen geeft meer strooiinductie, strooicapaciteit, mogelijk meer stoorstraling.
Strooiinductie werkt net als een spoel, ze beperkt de slewrates (stijgtijden) van uw stroom, maar erger: het kan voor spanningspieken zorgen op plaatsen waar je er echt niet op rekent.
Strooicapaciteiten werken altijd tegen, bvb aan de ingang moet je ze altijd mee op- of ontladen, en tussen in en uitgang kan het een Miller effect worden, de uitgang wringt tegen naar wat de ingang doet. Soit.
Voorkomen is beter dan genezen.

We beginnen met de gatestuurkring: das een baan van de driver naar de gate, én een baan terug van de source naar de driver. Als het kan, voer dit dubbelzijdig uit, gatespoor bvb aan bovenzijde, en aan de onderzijde (exact onder dat gatespoor) de sourcebaan naar de driver. Waarom: je maakt op die manier spijtig genoeg een spoel van 1 wikkeling. Daar kan je niet aan doen, daar zit je altijd mee. Waar je wel wat kan aan doen is de oppervlakte van de lus. Moest je de print ter hoogte van die boven elkaar liggende sporen doorknippen en op het snijvlak kijken, dan zie je een lus met weinig oppervlakte, want de sporen liggen praktisch opeen. Moest je nu een gatespoor hebben dat langs links rondloopt naar de MOS, en een sourcebaan die langs rechts terugkomt, en je kijkt bovenop de print, dan is de oppervlakte wel groter.
Als je dat niet goed inziet, bekijk het dan zo: sporen boveneen is als een platgedrukte spoel. Het lijkt wat op bifilair wikkelen ook.
Dus, door sporen opeen te leggen, én kort te houden, verminder je strooiinducties in je gatecircuit, en wat minder gateringing.

Voor de verbindingen waardoor de uitgangsstroom loopt (tussen de bovenste en onderste switches) geldt: ook kort, en bij voorkeur dik.
Geeft minder inductie en lagere weerstand. Inductie op deze plaats kan overshoot/undershoot geven, en vergeet niet dat die 2 plaatsen ook verbonden zijn met uw driver. De ene driver is daar al beter tegen bestand dan de andere, maar er zijn maatregelen tegen te nemen, voor de HIP raden ze dan aan om een weerstandje van een paar Ω tot 10Ω in serie te zetten met de sourceleiding naar de driver. En evtl bijkomend 2 clampdiodes, kathode aan AHS (BHS) en anode aan Vss van de HIP.

Sporen van de bovenste drains en de onderste sources naar de voeding mogen wat langer zijn, maar ook niet ellenlang, maar hierop komt toch je ontkoppeling met een (paar) goede low ESR elco's en een paar ceramische caps, deze ontkoppeling zo dicht mogelijk bij de brug.

- - big bang - -