Перейти к содержанию

Помогите с H-мостом для мощного двигателя


Showy

Рекомендуемые сообщения

Здравствуйте, появилась задача сделать мощный H-мост для управления двигателем 5А через Ардуино с ШИМ. Стандартный модуль L298N не осилил такую задачу, даже при параллельном включении обоих каналов, там максимум 2х2=4 Ампера. Пришлось углубиться в мат часть чтобы рассчитать Н- мост на транзисторах. Схем куча, но именно с ШИМ контролем нашел совсем немного. Информации как рассчитать мост на полевых транзисторах не нашел (наверно плохо искал потому что уже заказал биполярные), хотя возможно на них бы все получилось проще, поэтому в схеме использовал биполярные транзисторы.

Далее хочу предупредить, что являюсь новичком и все что опишу (рассчитаю) ниже возможно больше похоже на фантазию а не на науку.   

Как оказалось максимального тока 40mA с выхода Ардуинки не хватит чтобы транзистор открылся полностью как ключ и пропускал ток более 5А. Рассчитал что 40мА с выхода Ардуино при минимальном коэффициенте усиления мощного транзистора hFE=20 сможет отдать 40мА *20= 0,8 мА, тоесть явно маловато. В связи с чем ничего не пришло в голову как добавить еще один каскад. Рассчитал резисторы чтоб ограничить ток с Ардуино до 20мА усилить их транзисторами с hFE = 40 до 0,8Ампер и потом уже открывать  мощные транзисторы через резисторы которые почему то получились у меня очень малого номинала (R=U/I = 12/0.4 = 30 ОМ). Схема по моему получилась какая то сверхзамудренная, и не факт что рабочая. Особенно беспокоюсь за ШИМ, будет ли он работать вообще. 

Собственно вопросы. 

1. Будет ли работать ШИМ в такой схеме
2. Нужны ли подтягивающие/стягивающие резисторы, и правильно ли я сделал что номинал выбрал в 10 раз больше резистора на базу.
3. Правильно ли я рассчитал резисторы R13 и R14, по моему номинал какой то очень маленький. 
4. Возможно есть идеи как схему сделать попроще?
5. Как думаете она вообще рабочая?   

Еще раз прошу не забрасывать яйцами, схему прилагаю и заранее благодарю за помощь.      

H Brige.PNG

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

48 минут назад, Showy сказал:

она вообще рабочая?

Нарисуй цепь работы диодов в тот момент, когда коммутационный ключ vt6 закроется по заднему фронту импульса ШИМ.  Эта схема в любом случае нерабочая. Если уж хочется побаловаться, то не прoще ли вообще выкинуть vt6, а на сами входы подавать сигнал шим и его инвертированного по знаку клона, чередуя полярность в зависимости от требуемого направления вращения, пока не сгорит двигатель. Имхо.
 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

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

24 минуты назад, Showy сказал:

А схема "оригинал" вообще рабочая (ШИМ+ в целом)?  

вопрос не правильный, правильный вопрос при каком напряжении питания/управления схема рабочая.

ЗЫ схема овно, при переключении, через плечи прет сквозняк

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

24 минуты назад, IMXO сказал:

вопрос не правильный, правильный вопрос при каком напряжении питания/управления схема рабочая.

ЗЫ схема овно, при переключении, через плечи прет сквозняк

Как Вам такая схема? Только по питанию 12V по напряжению выхода с Ардуино соответственно 5V.  

post-106461-0-24138000-1399479250.jpg

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

1 час назад, Showy сказал:

"оригинал" вообще рабочая?

Откуда вы такой дебилизм выкапываете? При подаче напряжения питания и первом же импульсе, открывающем ШИМ-ирующий транзистор, мгновенно пробьются база-эмиттерные переходы транзисторов моста. Ну, и нижний с ними заодно.

 

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

6 минут назад, Falconist сказал:

Откуда вы такой дебилизм выкапываете? При подаче напряжения питания и первом же импульсе, открывающем ШИМ-ирующий транзистор, мгновенно пробьются база-эмиттерные переходы транзисторов моста. Ну, и нижний с ними заодно.

 

https://nathandumont.com/blog/h-bridge-tutorial Выкопал здесь. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

То, что сайт "забугорный" - еще не означает, что всё, на нем размещенное -- истина в последней инстанции. Дебилизма на них нередко побольше, чем "в отечестве".

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

20 часов назад, IMXO сказал:

при некоторой доработке вполне жизнеспособна. в том виде как есть - нет.

Вы имеете в виду что нужно добавить защитные диоды, поскольку в нагрузке будет двигатель?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В общем собрал я на макетной плате сему как в приложении. Вполне рабочая, управляется почти как предложил @сомневаюсь я , на одном из входов GND на другой даю ШИМ, занимает конечно 2 шим канала, но зато экономит 1 пин которым предполагалось управлять ШИМ. 

Вот только кажется мне что мощность в разы ниже чем при прямом подключении двигателя (центральный замок авто) к 12В. Похоже что силовые транзисторы открываются не полностью. Прошу посоветовать, увеличиться ли мощность, если резисторы R2 и R3 сделать ОМ так по 20-30 вместо 180, либо тут дело совсем в другом? Резисторы R1, R4 вроде открывают управляющие транзисторы полностью. 

Заранее спасибо.       

P.S. Диоды для защиты транзисторов добавлю, когда буду собирать уже печатку. 

Работает.PNG

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Даже если и открываются полностью, то на каждом из открытых транзисторов падает какое-то напряжение ("напряжение насыщения"). А их - два последовательно. Т.е., порядка 1,5...2 В из всего напряжения питания не используются. 122В и 102В различаются на 44%. Для мотора это достаточно существенно. Да к тому же еще и ШИМ...

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@Falconist Спасибо, была у меня такая мысль. Спасибо что помогли разобраться. В случае использования полевых транзисторов в качестве силовых, можно ли избежать падения мощности (напряжения)? 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 2 недели спустя...

Спасибо всем, кто помогал разобраться. В итоге мост получился рабочий, НО! Потеря мощности очень существенна. 
Провел следующие замеры. 

1. Актуатор подключенный напрямую к БП выжимает 4,6 кг. 
2. Актуатор подключенный через Н-мост активируемый управляющими сигналами от БП напрямую выжимает 3,3 кг. 
3. Актуатор + Н-мост + Arduino выжимает всего 2,0 кг. 

Уменьшение номиналов резисторов не дало результатов. Тяга актуатора снизилась более чем в 2 раза при управлении Ардуино. 
я так понимаю между первым и вторым замером разница наблюдается как сказал @Falconist

В 13.03.2018 в 22:32, Falconist сказал:

Даже если и открываются полностью, то на каждом из открытых транзисторов падает какое-то напряжение ("напряжение насыщения"). А их - два последовательно. Т.е., порядка 1,5...2 В из всего напряжения питания не используются. 122В и 102В различаются на 44%. Для мотора это достаточно существенно. Да к тому же еще и ШИМ...

  Но между 2 и 3 замерами такое падение производительности насколько я понимаю связано с недостаточным током порта Ардуино. Прав ли я? Если да то посоветуйте, как увеличить этот ток, поставить еще транзистор? Либо какой то мощный оптрон который будет коммутировать больший ток чем ток Ардуино. Реле из за ШИМ не вариант. 

 

Кстати еще придумал вариант регулировать мощность с помощью понижающего  DC-DC регулируемого преобразователя. Можно использовать цифровой потенциометр, которым менять сопротивление управляя им через Ардуино, а полярность подключения двигателей реализовать на реле. По идее должно работать, но не охота заморачиваться, тем более мост уже собран, и возможно Ваши советы помогут дотянуть его производительность до 3,3 кг, которых мне достаточно. 

Заранее спасибо.    

 

H- мост.jpg

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Нашел причину столь резкого падения мощности между 2 и 3 измерением. Н - Мост вовсе не при чем оказался. Просто когда резко подаешь управляющий сигнал, актуатор давит намного сильнее и поддерживает такую нагрузку за счет быстрого толчка, если плавно увеличивать нагрузку то он не может выжать столько же. Выходит тока ардуино в данной схеме вполне хватает. Но 2 кг. мне мало. 

Как думаете идея с DC-DC преобразователем из прошлого поста, имеет право на жизнь?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

4 полевика IRL3705 5-12В с компьютерного БП( в зависимости от нагрузки) и сцепить их в мост, естественно резисторы по 25Ом с ардуино в затворы, ну и сигналы в противофазе не забыть по диагонали по два ключа

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 2 года спустя...

Добрый день. 
У ребёнка сгорел регулятор в машинке. Я занимался немного радиолюбительством 15 лет назад ,и осталась коробочка с деталями. 
Я плохо разбираюсь. Поясните пожалуйста. 
Зачем в этой  схеме . 

Работает.PNG

Транзисторы VT5 и VT6.
Почему нельзя  просто сделать так . 
hbridge_transistor_enable.png

 

И ещё вопрос, если в наличии только NPN полевики , можно ли инвертировать сигнал базы логикой типа К155ла3 ? 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Логика там до лампочки. Принципиально важен тип проводимости ключевых транзисторов.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

4 часа назад, Falconist сказал:

Логика там до лампочки. Принципиально важен тип проводимости ключевых транзисторов.

Вы можете говорить со мной как с идиотом, я разрешаю :)

Как я себя понимаю - H-мост.
H-мост Имеет 4 управляющих контакта. Это Gate 4х транзисторов. Но включать их надо по определённой схеме, иначе может быть кз. 
Сигналы 2х всегда должны быть  инвертированы относительно других 2х , и желательно никогда не иметь ,ни на какое время, пересечение в не правильном состоянии. 

1001 Мотор крутится вправо

0110 Мотор крутится влево

0000 Свободное вращение мотора

0101 Мотор тормозится

1010 Мотор тормозится

1100 Короткое замыкание источника питания

0011 Короткое замыкание источника питания


Чтобы об этом не думать, и сократить число входов до 2х  , и исключить опасные состояние , применяю два типа   транзисторов 2 N и 2 P. Таким образом один управляющий канал переключает одновременно два полевых транзистора инвертировано друг относительно друга. N и P соответственно.  Всегда правильно. 

10 Мотор крутится вправо

01 Мотор крутится влево

00 Свободное вращение мотора

11 Мотор тормозится

Вопрос , если у меня в наличии только N транзисторы, и я не хочу делать управление по 4м каналам. Могу я подключить 2 напрямую, а 2 через инвертирующую логику ? 
То есть , если у меня TTL (5v) управляющие напряжение на затворе, могу я P канальные MOSFET заменить на N канальные инвертировав сигнал на затворе логикой (К155ла3  подключенной по схеме НЕ )? 
Да и ответ на первый вопрос , зачем в схеме дополнительные транзисторы , тоже интересен . 
Спасибо. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В принципе можете, но амплитуда управляющих сигналов для затворов полевых транзисторов верхнего плеча должна быть на 6...8 В больше напряжения питания.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 3 года спустя...

Чтобы не плодить темы поспрашаю совета тут.

Имеется полный мост на двух IRF7105. Управляется каждая сборка своим драйвером ТС4428 (на перспективу будет драйвер в одном корпусе ТС4469). Есть необходимость регулировать мощность моста питающим напряжением. Питается макет от двух литиев 18650: более чем достаточно, но превышать не охота их количество.

Как бы и синхронный buck-boost конвертер подходящий есть TPS63070: входное напряжение от 2В до 16В, выходное от 2,5В до 9В, выходной ток до 2А. Испытывал - работает как нужно: напряжение регулируется переключением резисторов в делителе фидбэка. Габарит, цена, доступность - все как нужно.

Но, момент в том, что ТС4428/4469 имеют минимальное напряжение питания 4,5В. Т.е. уже ограничивается диапазон от 4,5 до 9В. Управляющие уровни из мк идут 3,3В. Т.е., если оставить диапазон регулировки 3,3В-9В - уже устроит. Опять таки, найти микру драйвера с питанием от 3В мне у меня не получилось. Удалось найти TPS2814 c напряжением питания 4В.

Если исходить из того, что напряжение питания моста не может быть меньше чем напряжение питания микросхемы драйверов пробовал рассматривать одновременную регулировку напряжения моста и драйвера в диапазоне 5-15В.

Удалось найти такие варианты:

LTC3111, LTC3112, LTC3115 - цена несколько велика чем хотелось бы и ограниченный ассортимент на алиэкспрессе; LM25118 - доступна, но имеет относительно элементонасыщенную схему (исходя из даташита).

Распространённые преобразователи с "последовательным дросселем и диодом" не рассматриваю, потому что есть необходимость в полном обесточивании моста.

Это если коротко по ситуации. 

И возникает у меня два вопроса:

1. Знает ли кто-нибудь микросхему драйвера n/p мосфетной сборки с питанием 3-3,3В?

2. Каким образом можно реализовать использование TPS63070 в его диапазоне от 2,5 до 9В для питания сугубо Н-моста, без ущерба для драйвера?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Что-то мудрёно выходит. Не проще взять 4 N-ch полевика, драйверов к ним навалом. Драйверу при этом нужно своё питание, а транзисторам - своё, и эти два напряжения друг на друга вообще никак не завязаны. 

> Распространённые преобразователи с "последовательным дросселем и диодом"

прекрасно затыкаются имхо до полной остановки. Любые. Другое дело, что диод греется чуть больше полевика в полумосту.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   1 пользователь онлайн

×
×
  • Создать...