Motorcontroller

Hallo iedereen,

Ik ben nu al 2 maanden bezig om een motorcontroller te maken. Het moet een motor van een omgekeerd pendulum aandrijven. Gewoon als leuk knutsel project, maar ook als 'algemene' motorcontroller die ik voor meer kan gaan gebruiken.

Dit is het schema:
http://www.uploadarchief.net/files/download/motorcontroller_th.png
(leesbaar in het groot: http://www.uploadarchief.net/files/download/motorcontroller.png )

Mijn PWM signaal is ongeveer 15kHz en komt van een Atmega.
Op zich werkt het zonder motor. Als ik een labvoeding gebruikt die begrenst op 3A (meer kan deze niet leveren) dan werkt het ook met motor. Maar wanneer ik de accu (dus onbegrenste bron) gebruik is het binnen 1 seconde einde verhaal.

De full-bridge-controller (hip4081) gaat steeds kapot en ze zijn best prijzig dus in het wilde weg testen is niet echt een optie.

*Het lijkt me dat bij de mosfet gates niet veel fout kan gaan (toch?).
*Op de BHS en AHS mag de hip4081 tussen de -6 volt en 70 volt hebben.
Waarschijnlijk komt het door inductie spanningen van de motor en gaat het op deze lijnen stuk.

Ik heb de TVS van 33volt zo gekozen dat de spanning niet boven de 60v uit komt bij puls tijden in de order grootte van mijn PWM signaal. Die keramische 100n caps zouden kortere pulsen wel op moeten vangen.

Misschien zien jullie gelijk wat ik fout heb gedaan? Of hebben jullie opties want ik ben out-of-options.

Alvast heel erg bedankt! :D

(een foto van het resultaat tot nu toe: http://www.uploadarchief.net/files/download/imag0234_small.jpg )

Datasheet: www.hvlabs.com/files/HIP4081application.pdf

Ik zien dat je de schakeling hebt gebouw zoals het evaluatie bord maar ik zien een aantal verschillen. R30-R31, Cx en Cy

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar

Ik ben in eerste instantie hiervan uit gegaan: http://www.hvlabs.com/hbridge.html
Maar die lijkt erg op het evaluation bord.

R30 en R31 heb ik erin staan als 4x 10 miliOhm, dus 2x 5mΩ
Die Cx en Cy heb ik inderdaad niet. Kan dat veel verschil maken denk je?

Wat ik ook gedaan heb is ALS en BLS direct op de ground aangesloten omdat de bedoeling is dat de spanningsval over die R30 en R31 onder de 0.2 volt blijft (bij 40A, dat is de stall-current van de motor). Ik dacht dat is dan geen probleem en lekker makkelijk. Maar is dit correct?

Ha ok, zo staat het schema ook op hun site dus dan mag het. Misschien is die persoon een mailtje sturen wat er mis kan gaan, want hij zegt zelf van DC motoren tot 1000W te sturen.

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar

Ik ga hem een mailtje sturen :) Wie weet wat eruit komt.

Maar het schema wat ik nu heb is meer een combinatie tussen die 'originele' en het evaluation bord.
Misschien heb ik iets gedaan wat niet kon en ik dacht van wel? (zoals ALS en BLS aan de ground met R31 en R30 er in?)

Ik heb het op de universiteit een keer aan een ossiloscoop gehangen.
Omdat het ding nogal snel stuk ging heb ik niet heel goed kunnen meten. dus misschien interpreteer ik het fout.
Maar het leek erop als of ik negatieve spanningen zag (groter dan -6 volt). Deze negatieve spanningen toonden op de scoop als hele hele scherpe pieken. Dit is gemaakt met de labvoeding op 5 volt (dus nog lang niet de 18~19 volt van de accu, er loopt ongeveer 1 Amp, hier bleeft de HIP4081 in ieder geval de gemeten 10 sec heel.) Plaatje:
http://www.uploadarchief.net/files/download/scoopimage1_thumb.png
(en in het groot: http://www.uploadarchief.net/files/download/scoopimage1.jpg )
(dit is overigens een print-screen van een filmpje. De pieken zijn er niet de hele tijd, elke seconde zie ik een paar van die pieken voorbij vliegen).
Beide spanningen zijn gemeten op elke draad van de motor ten opzichte van de ground.
Over de 0 lijn ben ik niet 100% zeker omdat ik dc-coupling aan had staan, maar ik neem aan dat het pijltje aan de linker kant 0 volt is toch?

Dat kan wel verklaren waarom de hip's blijven sterven maar ik snap (theoretisch) niet waar die negatieve spanningen vandaan zouden kunnen komen.
Die mosfets hebben een interne diode en als boven de mosfet een negative spanning ontstaat zou die mosfet gaan geleiden en weg negatieve spanning (op die diode forward spanning na, maar die is vast geen 6 volt maar onder de 1v).
De snelheid van die mosfets? of is dat te ver gezocht? (daar eindigt mijn kennis ook een beetje)

Is het wel veilig om op de interne protectiediodes van een mosfet te rekenen als vrijloop? Ik weet dat die dingen daar theoretisch zitten, maar of ze in de praktijk ook goed werken, weet ik niet. Heb je al eens externe diodes geprobeerd?

Sonar is meer dan Ping...

Als je het schema van jezelf bekijkt is dit hetzelfde als het schema van hem, behalve die 2 dubbele weerstanden van 10mOhm.

Mmmh wat ik ook nog heb gezien is die niet poort aan de BLI (pin5) maar dat zou moeten kloppen.

De ic sterft alleen op batterij zei je?

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar

Ja de IC steft alleen op de batterij.
Met labvoeding begrenst op 3A gaat het goed (althans die halve minuut dat dat ding in totaal gedraait heeft daarmee).

Van die vrijloop diodes dat weet ik niet :'(
Maar het zou dus goed kunnen dat er een negatieve spanning ontstaat omdat die die mosfets-diodes teveel tijd nodig hebben om open te gaan?

Ik heb uit de datasheet: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfp2907.pdf

Diode forward voltage: 1.3volt
Forward Tun-On Time: Intrinsic turn-on time is negligible (turn-on is dominated by LSource+LDrain)
LDrain = 5.0 nH
LSource = 13 nH
reverse recovery time = 210ns (max)

Is dat hier uit te concluderen of die diodes geschikt zijn als vrijloop diodes?

[Bericht gewijzigd door Stefan13_13 op maandag 22 augustus 2011 15:08:52 (14%)

Dat wil dus zeggen dat er meer dan 2.5A door je driver loopt, kun je dit niet beperken op de 1 of andere manier?

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar

Kan je dat iets toelichten? Hoe kan je dat concluderen.

Ja ik weet dat de hip maar 2.5A (piek) mag leveren.
Daar zijn ook die weerstanden voor de gates van de mosfet voor.
De hip wordt gevoed door een lm7812 en hij wordt niet extreem warm dus ik denk niet dat dat het probleem is.
Door de hip lopen alleen de stromen door die de gates van de mosfets aan sturen. De stromen door de motor gaan via de mosfets en gaan niet door de hip.

Ik ben benieuwd of iemand wat toe kan lichten over die vrijloop diodes en of die in deze mosfets goed genoeg zijn?

Kun je eens 2 100nF tussen de motor en de + hangen en dan nog eens testen op lage spanning en eens zien of dat die nog zo'n pieken toont. Het is maar een idee.

edit: Kan je "Current sensing unit" niet voor problemen zorgen? kun je die afkoppelen op de 1 of andere manier?

[Bericht gewijzigd door Damic op maandag 22 augustus 2011 16:09:14 (27%)

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar

Dat kan ik proberen.
Die current-sensing gedeelte heb ik afgekoppeld tijdens het testen en dat maakte niet zoveel uit, maar omdat die hip's zo snel kapot dingen heb ik niet heel goed kunnen kijken wat nu het verschil was.

Omdat ik niet zomaar bij die scoop ga ik het liefst als ik meer opties heb.
Nog meer suggesties?
Wat extra info over die vrijloop diodes misschien?

Daar kan ik je niet bij helpen.

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar
Lambiek

Special Member

Heb je de regelaar precies nagebouwd?
Je pwm signaal wordt geinverteerd door de MC74HC04ADG, zit daar genoeg vertraging tussen?
En doe je nog iets met je current sensing circuit, dat zit er niet voor niets.

En wat de vrijloop diode's betreft, het wordt wel eens met de diode's gedaan die in de fet's zitten. Maar je kan beter nog een paar diode's toevoegen, als je dat doet neem wel snelle en een type die de stroom aan kan.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Die MC74HC04ADG doet er 500 ns over om te switchen.
Maar als die te traag zou zijn dan zouden alle mosfets opengestuurd worden en er kortsluiting ontstaan. Dan zou die hip4081 toch niet kapot gaan maar de mosfets toch?

Maar hoe snel moeten die diodes dan zijn? Want dan kan ik ook beoordelen of die in de mosfets op het randje zijn.

(Die condensators van Damic klinken veel beloven, maar dat wil ik eerst proberen theoretisch te snappen)
Kan iemand (proberen) uit te leggen of (en hoe) er een negatieve spanning op de draden van de motor kan komen te staan (ten opzichte van de common ground)?
Dan weet ik of ik het scoop beeld goed interpreteer en dan kan ik kijken wat ik kan doen om die weg te halen.

De negatieve spanningspieken slopen je HIP IC via de AHS en BHS ingangen. Vrijloop diodes in MOSFET's zitten daar in omdat ze gewoon ontstaan door de opbouw van een MOSFET. Het zijn dus niet losse diodes die op de chip zijn meegebakken !. Neem snelle power diodes en plaats die over de MOSFET's.

Lambiek

Special Member

Op een of andere manier loopt de stroom te hoog op, zodat je driver sneuvelt. Als je de schakeling op een accu zet zou je de eventuele pieken juist weg moeten werken. Denk niet dat 100nF helpt, maar je kan het proberen.

Heb je dit al goed bestudeerd.
http://www.hvlabs.com/files/HIP4081.pdf

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfp2907.pdf

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

@lambiek: ja dat heeft ie (alle volgens mij toch he)

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar
Lambiek

Special Member

Op 22 augustus 2011 17:06:28 schreef Microwave:
De negatieve spanningspieken slopen je HIP IC via de AHS en BHS ingangen.

Dat kan, dan zouden er pieken op moeten komen van boven de 80V.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Die datasheets heb ik bestudeerd. Maar alleen zover ik het snap.
Ik weet dat die diodes in de mosfets 'perongeluk/toevallig' ontstaan door de bouw van het ding. Maar ik kan bijvoorbeeld niet beoordelen (met de datasheet) of ze snel genoeg zijn voor mijn toepassing.
Het lijkt me geweldig om andere losse diodes te proberen omdat het dan misschien werkt, alleen snel (hoe snel?) moeten ze zijn? De PWM is 15 kHz.

Denk je dat 100nF niet werkt? Welke orde grootte caps zou ik daar moeten zetten gok je zo? (De motor met de as in stilstand trekt 40A bij 18volt)
Kunnen dat elco's zijn, of gaan die kapot door spanningspieken van de motor?

Op 22 augustus 2011 17:06:28 schreef Microwave:
De negatieve spanningspieken slopen je HIP IC via de AHS en BHS ingangen.

Dat denk ik nu ook. Maar hoe krijg ik die negatieve spanningspieken weg? Tips?

[Bericht gewijzigd door Stefan13_13 op maandag 22 augustus 2011 17:27:51 (17%)

Lambiek

Special Member

Je moet op FAST RECOVER DIODE'S zoeken, ze moeten minimaal je motor stroom aan kunnen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

En hoe snel? Als in zoveel pico-sec of nano-sec?
Want als ze te lang doen om open te gaan dan kan de spanning oplopen tot te hoge waardes.

En gaat dit dan de negatieve spanningen oplossen (want ik snap nog niet hoe ze kunnen ontstaan).

Anders moet dat ook nog opgelost worden.
Ik ga in ieder geval de diodes inbouwen.

Sorry dat ik zo hamer op hoe snel maar ik heb die fout al eerder gemaakt.
Eerst had ik TVS van 68 volt omdat de hip 70 mocht hebben. Maar wat blijkt, ook die TVS hebben tijd nodig om open te gaan, en met pulsen in de orde grootte van mijn pwm kon de spanning van die 68v oplopen tot 120! :|
Bij die 33v gaat het goed en komt het niet boven de 50~60volt.
Maar ik vrees nu dat hetzelfde gebeurd als ik gewoon een paar diodes haal. Zoals ik gewoon die diodes in de mosfets vertrouwde. (Ook al weet ik nog niet zeker of die te langzaam zijn).

[Bericht gewijzigd door Stefan13_13 op maandag 22 augustus 2011 17:56:18 (46%)

Je negatieve spanningen zijn je tegen EMK's van je motor als ik me niet vergis. Je motor krijgt een fractie van een seconde geen spanning dus dan maakt ie zelf spanning en dit gaat je circuit in. je mosfets houden dit geleidelijk tegen maar die 2 leidingen die direct terug lopen naar de HIP en dus daarmee je hip mollen.
Klopt dit zowat mensen?

Ik weet niet hoeveel ns dat 15kHz is dus :/ (zou dit 67ns kunnen zijn, 1/15000)?

Ben Belg sowat :D :: plaatjes zijn meestal klikbaar