H-Bridge

[Гость hyper_head]

Здравствуйте, недавно решил собрать машинку, управляемую с помощью микроконтроллера, так как быденность бытия осточертела...

И начал я естественно с изучения чужих схем и прочтения множества статей по этой тематике. Потом сделав умный вид, я решил, что сделаю машинку с достаточно мощным моторчиком. Вот тут то я и упёрся. Дело в том, что использование L293/L298 не устраивает, так как они не способны управлять такой мощью. Естественно, я стал копать в направлении H-bridge схем. Паралельно с этим я также вычитал, что мощной нагрузкой лучше управлять MOSFET'ами. Пытаясь соединить все мысли вместе, я попытался собрать схемку в Proteus, ну и получил там H-мост, но моторчик от питания 12 вольт крутился там ещё медленнее, чем от стандартных 5 вольт напрямую. Забросил эту схему, даже разбираться не стал, признаю что поступил плохо)

Потом стал искать дальше и прочитал, что на MOSFET'ы лучше ставить драйвера, а не использовать их напрямую. И вот тут то у меня и родилась здравая идея спросить у знающих людей.

Вопрос, что мне делать. Варианты:

1. Разобраться в MOSFET'ах и сделать H-bridge на них без драйверов.

2. Использовать MOSFET-драйвера и сделать H-bridge на MOSFET'ах.

3. Сделать всё на биполярниках (может легче будет).

4. Может объединить несколько L298 схем.

Спасибо за ответы, лучше конечно с ссылками на разжёванную информацию.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Falconist]

Хорошо было бы, чтобы Вы привели те схемы, с которыми имели дело. С подробными объяснениями, что в них Вам не понравилось. Тогда и разговор был конкретным. А так - "схемудайство" получается...

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[mvkarp]

Особенно ту схему, в которой моторчик крутился медленнее, чем от 5 вольт.

hyper_head, в данной ситуации какую бы схему Вам не предложили - Вы ведь в силах ее испоганить.

Давайте для начала разберемся, отчего собранная схема так плохо себя повела. Думаю, дело в правильности применение радиоэлементов.

Если же Вам нужна только схемка - тогда смело можете причислять себя к обширному сообществу схемудаев. Вас будет утешать то, что Вы такой не один.

По ответу на поставленные вопросы - из предложенных Вами первая половина Варианта 1 и Вариант 2.

Будут трудности - поможем.

Изменено 12 июля, 2014 пользователем mvkarp

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[минздрав]

Спасибо за ответы, лучше конечно с ссылками на разжёванную информацию.

[Гость Гость]

Мужики, я вообще ничего не понял про что он написал, слова непонятные, во век полевиков !

Про велосипедные педали забыли.

[Гость hyper_head]

Нет, схемки готовые это конечно хорошо, но только для того чтобы понять как что работает. Мне бы хотелось с MOSFET'ами разобраться всё-таки, а то схемы на биполярных транзисторах работают как я и хочу, а вот на MOSFET'ах просто никак.

Хорошо было бы, чтобы Вы привели те схемы, с которыми имели дело. С подробными объяснениями, что в них Вам не понравилось. Тогда и разговор был конкретным. А так - "схемудайство" получается...

Особенно ту схему, в которой моторчик крутился медленнее, чем от 5 вольт.

Благодарю за ответы.

Попробовал ещё несколько схем составить, и окончательно понял, что проблема не в схемах, а у меня в голове...

Вот одна из схем:

Почему от стока Q1 напряжение так мало? 2.5v

Напряжение на исток 12v, затвор 5v.

А характеристики транзистора тут - http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl2703.pdf

[Falconist]

Если ток через мотор меньше 1 А, то я бы порекомендовал тупо применить L2720/22/24. Это мощный сдвоенный ОУ (rail-to-rail), специально разработанный для применения в видеомагнитофонах. Может работать как в ключевом, так и в аналоговом режимах. И даже со стабилизацией частоты вращения в обоих направлениях. Схема примитивна до крайности.

[mvkarp]

Это не сток, это исток. Точнее - у изображенных транзисторов снизу исток, сверху сток.

Транзистор открывается при определенном напряжении на его затворе относительно истока. Для Вашего транзистора IRL2703 оно составляет 1 вольт (Gate Threshold Voltage). Т.е. при напряжении на затворе относительно истока 1 вольт транзистор гарантированно открыт (это грубо, т.к. данный параметр измерялся при токе стока 250мкА - так указано в документации). Ну, пусть будет 1 вольт и в нашей схеме.

А какой сигнал Вы подаете на затвор транзистора?. Т.е. каков уровень логической единицы на затворе? На истоке всегда будет на 1 вольт меньше.

Изменено 14 июля, 2014 пользователем mvkarp

[Гость форумчанин]

Почему от стока Q1 напряжение так мало? 2.5v

Напряжение на исток 12v, затвор 5v.

Потому что верхние транзисторы включены как истоковые повторитель, вот и вся причина

[Гость hyper_head]

Если ток через мотор меньше 1 А, то я бы порекомендовал тупо применить L2720/22/24.

К сожалению, ток будет около 10A, поэтому я не смогу применить этот усилитель.

Это не сток, это исток. Точнее - у изображенных транзисторов снизу исток, сверху сток.

Но подключение ведь правильное, или нет?

Кроме того, во многих просмотренных мною схемах верхние транзисторы pnp, а нижние npn. Но в некоторых также как и на приведённой мною. Как я понял, это для подачи одного сигнала сразу на 2 транзистора (верхнего и нижнего), но может смысл ещё глубже?

Транзистор открывается при определенном напряжении на его затворе относительно истока. Для Вашего транзистора IRL2703 оно составляет 1 вольт (Gate Threshold Voltage). Т.е. при напряжении на затворе относительно истока 1 вольт транзистор гарантированно открыт (это грубо, т.к. данный параметр измерялся при токе стока 250мкА - так указано в документации). Ну, пусть будет 1 вольт и в нашей схеме.

А какой сигнал Вы подаете на затвор транзистора?. Т.е. каков уровень логической единицы на затворе? На истоке всегда будет на 1 вольт меньше.

На затворе должно 5V от МК идти. Но таким образом получется, что мне нужно будет подавать не 5V, а 13V для открытия?

Потому что верхние транзисторы включены как истоковые повторитель, вот и вся причина

На это даже, если често, я не знаю что и ответить. Настолько пока малы мои знания в этой области. Но могу показать как по моему мнению должен течь ток в этой схеме:

Но я думаю вы и так это знали. Да и Voltage Probe и Current Probe так и показывают. Просто как я понял, вся суть истоковых повторителей в том, что с помощью второй линии повторить сигнал на первой линии, при этом ещё и не "тратя" ток в случае с MOSFET'ами. Поправьте меня, если я понял неправильно.

И да, спасибо всем отвечающим в очередной раз, благодаря этому я становлюсь умнее.

[mvkarp]

1. Да, нарисовано правильно.

2. В верхнем плече лучше применять P-канальные. На них меньше тепла будет выделяться.

3. Да, получается, что для N-канальных в верхнем плече нужно подавать 13 вольт.

4. Истоковый повторитель - это такое название схемы включения транзистора. Ее еще называют схема с общим стоком. Можете в сети почитать про это. У биполярных аналогия - эмиттерный повторитель. Или схема с общим коллектором.

К сожалению, вопросы объемные, чтобы разжевать их. Пытайтесь найти ответы самостоятельно. Поможем, подскажем.

А мне пора в люлю.

[Гость Серый]

13В - маловато будет. Минимум 16 надо.

И кстати, Р-канальные греются сильнее.

[Гость форумчанин]

...Р-канальные греются сильнее

Не обязательно. Все зависит от тока и сопротивления канала в открытом состоянии.

С р-канальными в верхних плечах схема получится проще. С n-канальными надо дополнительно мутить, чтобы добиться их полного открывания.

[Гость Серый]

Естественно не обязательно. Но если просмотреть номенклатуру производимых Р-канальных и N-канальных транзисторов и сравнить

их сопротивления в открытом состоянии, то можно заметить что у Р-канальных оно несколько выше.

А также при желании, всегда можно найти какой нибудь N-канальный, у которого сопротивление будет выше когого нибудь выбранного

Р-канального!

[Гость hyper_head]

И снова здравствуйте. Прочёл я немало страниц в интернете. Честно говоря, был удивлён с каким трудом находится всё необходимое. Хотя быть может, если задавать более правильные запросы к поисковику, то искалось бы быстрее. Но дело не в этом, просто у меня появились очередные вопросы.

Разбирался я тут с p-channel MOSFET'ами, да собственно говоря, не разбирался даже, просто впихнул на схему, и вдруг заработало как надо. Выбрал транзисторы другие, чтобы p-channel и n-channel из одной серии были (ну точнее просто чтоб номера похожие были).

Работает уже лучше, чем предыдущая. И тут у меня несколько вопросов.

В даташитах:

P-MOSFET - R_DS(on) = 0.117 Ω; P = I²×R_DS(on) = 11.7 Вт http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf9540n.pdf

N-MOSFET - R_DS(on) = 0.044 Ω; P = I²×R_DS(on) = 4.4 Вт http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf540n.pdf

Где-то я вычитал, что корпус TO-220 может 1Вт без радиатора рассеять, тут, видимо, без них просто не обойтись. А теперь вопрос: а вообще есть ли радиаторы, которые столько рассеивают?

А второй вопрос у меня такой, он скорее просто про все не L-logic MOSFET'ы (хотя может я ошибаюсь), в даташите про IRF9540N указано:

V_GS(th) min = -2.0, max = -4.0;

на истоке будет 12В, на затворе 5В, получается, что будет -7В, что больше чем максимум. Это как-то повлияет на работу транзистора?

Но отвлечёмся от более-менее работающей схемы, третий вопрос таков: а чем отличаются верхние и нижние ключи (если они оба n-channel)? Конечно, у меня есть небольшое предположение, что на нижнем ключе на истоке 0В, и поэтому он и открывается хорошо, а вот что с верхним?

Также я нашёл достаточно много схем и (немного) их объяснений с полностью n-channel мостами, основное что я из ним понял - эти схемы сложнее p и n-channel. Почти везде люди применяют IR2xxx драйвера, я так понял что это ответ для всех схем H-мостов с одними n-channel MOSFET'ами, если я не прав, то поправьте меня.

В итоге, мне кажется, что схема с одними n-channel MOSFET'ами выйдет дороже, чем p&n-channel, из-за микросхемы драйвера, конденсатора и диода (я видел лишь эти компоненты).

В очередной раз благодарю всех отвечающих мне (и не только мне).

[mvkarp]

"VGS(th) min = -2.0, max = -4.0;" - максимально допустимые параметры указаны там в таблице выше. Этот - напряжение открывания транзистора при определенных условиях.

Выбор схемы H-моста и ее элементов - это вопрос разработчика. Всюду есть свои плюсы и минусы.

Перед сборкой реального устройства выложите сюда Ваш вариант схемы. При моделировании Вы не устанавливаете резисторы, а в реальной схеме они понадобятся. И дополнительные транзисторы, чувствую, тоже.

[Гость hyper_head]

"VGS(th) min = -2.0, max = -4.0;" - максимально допустимые параметры указаны там в таблице выше. Этот - напряжение открывания транзистора при определенных условиях.

Во-первых, спасибо за ответ.

Во-вторых, разобрался:

Absolute Maximum Ratings

VGS ±20V

Значит, ничего страшного с ним не будет.

С помощью этого сайта - http://www.heatsinkc...calculator.html я понял, что даже с помощью радиатора будет сложно рассеять 12Вт от транзистора. Вся надежда на кулер.

Также, я до сих пор ломаю голову почему n-канальный верхний ключ так плохо плохо открывается. Да, мне уже говорили какое напряжение я должен подавать на затвор, но ведь с самого начала на истоке напряжение будет около 0В. Хотя может быть транзистор начнёт открываться, напряжение на истоке вырастет и транзистор закроется? Уже много я версий надумал, благо что РЕН-ТВ хоть не смотрю, а то было бы ещё больше.

Просто я решил, что так или иначе, но я сделаю Н-bridge на двух схемах, а потом сравню их.

Перед сборкой реального устройства выложите сюда Ваш вариант схемы. При моделировании Вы не устанавливаете резисторы, а в реальной схеме они понадобятся. И дополнительные транзисторы, чувствую, тоже.

Резисторы добавил на схему (ну точнее наполовину). Также добавил шунтирующий диод, я надеюсь ножки микроконтроллера от этого не сгорят. Не совсем понял про какие дополнительные транзисторы Вы сказали. А можно как-нибудь будет объединить логические сигналы, чтобы с одной ноги МК сразу 2 транзисторами управлять? Если быть точнее, то такая схема подключения возможна:

Ну и самый последний вопрос. Вспомнил я про сайт, где говорилось, что диоды в H-мосте также очень важны, и у меня родился вопрос, а встроенные в транзисторы диоды выдержат такую нагрузку, имеется ввиду не пробъёт ли их, когда мотор начнёт крутиться и напряжение создавать?