Waarom gaat dit niet stuk?

Hoi iedereen,

Ik ben bezig om een stuk speelgoed (RC autotje) te reverse engineeren omdat ik graag wat opties eraan toe wil voegen.
Daarvoor leek het mij handig om eerst even de schematics van het printje wat erin zit te tekenen.

De motor wordt aangestuurd via een H-brug, met vooruit/achteruit. De snelheid kan niet geregeld worden. Zie plaatje hieronder voor de schematics:
http://www.uploadarchief.net/files/download/bridgequestion.png

Mijn vraag is, waarom gaat dit niet stuk?
De bovenste 2 transistors hebben namelijk geen beschermings-diode. Bij het uitschakelen van de brug onstaat er toch een enorme spannings piek aan de kant van de motor waar de stroom uit de motor komt?

De PNP Power Transistors hebben een limiet VCBO van -30V, VCEO van -30V, VEBO van -6V.
Voor de NPN hetzelfde zonder de min-tekens.

Het is geen spoel maar een motor enne
Die "piek" is meestal helemaal niet zo sterk als hier op C0 voor ge waarschuwd wordt, er zijn manieren van afschakelen waardoor er helemaal geen te grote piek komt zoals,

-het niet plots uitschakelen (maar er enkele miliseconden tijd voor nemen)
- Een C-tje (van aangepaste waarde)over de spoel plaatsen, wat hier gebeurd is.

Bedankt voor uw reactie! :)

Het C-tje is slechts 100nF, is dat genoeg om de spannings piek voldoende te onderdrukken?

Stel ik zou met PWM input 1 en 2 aansturen om de snelheid van het autotje te kunnen regelen. Bied dat C-tje dan nog steeds voldoende bescherming?

Als je een complete H-brug met mosfets maakt heb je vanzelf parasitaire diodes waar je ze nodig hebt. Handig! Hoe die torren reageren weet ik niet.

Stel dat je die niet hebt, dan staat in het datasheet van moderne mosfets precies hoeveel energie je bij meer-dan-de-maximale-spanning in de mosfet mag dumpen. Mogelijk werkt het ook zo bij die torren.

Maar dan moet je wel uitkijken dat dit niet te vaak gebeurt zodat ze alsnog oververhit raken. Kortom, PWM kan dan vaak niet. Sorry.

Die C biedt wat bescherming, maar ook een extra belasting. De stroom is in het begin van het aanschakelen in theorie oneindig. Ga er van uit dat de volledige energie van je C-tje bij de voedingsspanning in een tor terecht komt. In de praktijk zal ie zich wel een beetje verdelen, als goed designer reken je met dat allebij de torren er op berekend zijn om het volledig voor hun rekening te nemen.

E = 1/2 C U2 = 0.5. 10^-7 * 122 = 7.2 µJ.

Schakel je op 10kHz, wordt dat dus 72 mW in je tor....

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

Moderator

Op 14 april 2013 16:30:56 schreef kris van damme:
Die "piek" is meestal helemaal niet zo sterk...

Waar. Zo'n klein motortje van een goedkoop RC autootje kan weinig kwaad. Daar kun je ook rustig je vingers op de draden houden: voel je niks van.
Een 24Vdc/5W ventielspoeltje daarentegen geeft een klap waar je even van moet bijkomen.

Stel dat er een piek komt bij uitschakelen dan kan die bij de diode niet negatief gaan, dus de collector van de PNP wordt positief en die is dan geblust door de emitterweerstand van 330 ohm omdat de PNP tor met positieve collectorpanning gewoon doorlaat naar de basis.

Bedankt weer voor alle reacties :)

Op 14 april 2013 18:31:41 schreef GJ_:
[...]
Waar. Zo'n klein motortje van een goedkoop RC autootje kan weinig kwaad. Daar kun je ook rustig je vingers op de draden houden: voel je niks van.
Een 24Vdc/5W ventielspoeltje daarentegen geeft een klap waar je even van moet bijkomen.

Oké, dus dit (eigenlijk 12VDC) motortje kan niet veel kwaat? Hij heeft toch een bepaalde inductie, en bij (abrupt) afschakelen krijg je hoe dan ook een piek toch? Misschien idd met wat minder energie maar de spanning zal oplopen tot de stroom ergens (voor een heel kort moment) ergens heen kan.
Vanwege de lage energie kan ik me voorstellen dat ik er niet zoveel last van heb als ik mijn vingers erop houd.
Maar die PNP-transistor zal toch stuk gaan door de te hoge spanning?

Ik heb wel eens een ~1kW brug gemaakt (met mosfets) voor 40A en max 30V. De motor die daarin stond molde alles bij afschakelen en ik moest er goed opletten dat de stroom ergens, en snel genoeg, heen kon zodat mijn IC wat de spanning over de motor deed meten niet stuk ging.

Op 14 april 2013 18:46:47 schreef Dr Blan:
Stel dat er een piek komt bij uitschakelen dan kan die bij de diode niet negatief gaan, dus de collector van de PNP wordt positief en die is dan geblust door de emitterweerstand van 330 ohm omdat de PNP tor met positieve collectorpanning gewoon doorlaat naar de basis.

Als ik het goed begrijp gedraagt een PNP-transistor bij de base-collector als een diode?
Dan zal de stroom hierdoor lopen, en begrenst worden door de 330Ω weerstand waardoor alles heel blijft?
Dit zal dan ook werken met PWM zolang de tor maar niet te heet word?

Ja, een PNP werkt als transistor als de collector negatief is tov de basis. Als hij positief is is hij een doorlatende diode naar de basis.

De ontwerpers hebben dus gewoon 2 diodes uitgespaard, met montagekosten en print layout door dat in te zien.

Bij de NPN geldt dat die collectorbasis gaan geleiden als de collector negatief wordt tov basis, dat willen ze echter niet, omdat de door de basis lopende stroom dan uiteindelijk terecht komt in je inputsturing.

Wat fijn om te begrijpen wat ik onder mijn neus heb! :)
Bedankt!

Ik vroeg me ook al af of die 330Ω weerstanden nauw echt nodig waren.
Maar dit is dus hun belangrijke functie.

Wordt het faal mechanisme van deze tor zijn temperatuur als ik het met PWM aanstuur? Dus als ik voor mijn PWM een te hoge frequentie kies voor 1 van de inputs terwijl de andere input altijd laag is zal hij heet worden en stuk kunnen gaan en moet ik extra externe diodes plaatsen om dit te voorkomen, maar bij een frequentie die laag genoeg is zal de tor heel moeten blijven omdat hij niet te warm wordt.
Klopt deze gedachte gang?

Das helemaal niet hoofdfunctie van de 330 Ohm weerstanden.

De basistroom voor de NPN's wordt door een 330 en 47 ohm beperkt. Via het knoopunt 330 - 47 schakelt men ook de PNP's In.

C = 100nF is niet groot, maar je motertje is heel klein, het is dus in verhouding :-)

mochten er grote pieken zijn deze kunnen inderdaad via inverse collector/basisdiode vd pnp's wegvloeien, die vinden dat niet echt leuk.

free_electron

Silicon Member

bij het afschakelen maken ze gewoon beide ingangen hoog. beide ondeste transistoren staan dan in geleiding. voila. daar is het recirculatierpad. de twee diodes antiparallel ermee zorgen ervoor dat de draairichting geen rol speelt. als ie de enee richting uitging dan is het D1-T4 die het werk doen , als ie de andere kant op draaide dan is het T1-D2 die het werk doen.

simpel als pompwater.

Professioneel ElectronenTemmer - siliconvalleygarage.com - De voltooid verleden tijd van 'halfgeleider' is 'zand' ... US 8,032,693 / US 7,714,746 / US 7,355,303 / US 7,098,557 / US 6,762,632 / EP 1804159 - Real programmers write Hex into ROM

Op 14 april 2013 22:19:56 schreef free_electron:
bij het afschakelen maken ze gewoon beide ingangen hoog. beide ondeste transistoren staan dan in geleiding. voila. daar is het recirculatierpad. de twee diodes antiparallel ermee zorgen ervoor dat de draairichting geen rol speelt. als ie de enee richting uitging dan is het D1-T4 die het werk doen , als ie de andere kant op draaide dan is het T1-D2 die het werk doen.

simpel als pompwater.

Free, Als ik het schema goed bekijk kan dit gekende truukje hier niet toegepast worden, worden beide ingangen tegelijk hoog dan blaast de brug zich op. En speelgoedautotetjes mogen ook "uitbollen", ze moet niet al te bruusk stoppen :-)

Dat beide lage kanten aan kan met mosfets omdat die ook de andere kant op werken. Volgens mij doen bipolaire torren dat niet.

Fig 2:
http://www.powerguru.org/bipolar-junction-transistor/

daar zie je dat ie nauwelijks geleidt totdat ie een breakdown effect heeft. Maar niet de geleiding die je aan de andere kant bij "saturation" ziet.

Het vermogen in de tor is dan makkelijk 10x groter dan bij saturation. Het kan dat ie daar tegen kan omdat het kort is, maar het staat nooit in de specs.

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