Частичный прострел сторон Н-моста при дедтайме

[tehcom11]

Продолжая тему Н-мостом столкнулся с проблемой прострела сторон при использовании инвертированного ШИМ с дедтаймом.
Использую инвертированный ШИМ с задержкой на нижнем ключе при включенном верхнем с прямым ШИМ для уменьшения нагрузки на диоды для более эффективного распределения энергии - снять нагрузку с диода мосфета
Прострел происходит не полностью, при подаче ШИМа на драйвер -> транзисторы - плече нагружается на 500мА - происходит прострел, на осциллограммах на входе mc33883 ШИМ четкий. Задержка 2мкСек, на осциллограммах присутствуют шумы - это из-за земляных проводов щупов, при измерении с пружинкой сигнал чистый(есть пример осциллограммы). На затворах присутствуют шумы (шумы под нагрузкой, при отключении затворов от mc33883 выходной сигнал с микросхемы чистый) но фронты ровные (одновременно затворы не получается померить по понятным причинам - может можно как то?) пересечений недолжно быть. Увеличение задержки к улучшению результата не приводит, понижение частоты ШИМ (сейчас 18кГц) особо тоже не влияет слегка уменьшается ток (при частоте 3кГц ток прострела снизился до 180мА).
В чем может быть причина?

 

Фото: осциллограммы и схема моста

Спойлер

 

 

Изменено 5 сентября, 2023 пользователем tehcom11

[Реклама]

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

[Vslz]

Комментарий к одной из осциллограм - "может ли этот всплеск быть причиной прострела - уровень порядка 2 вольт"

Внутреннее сопротивление затвора полевого транзистора может составлять от 1 до нескольких Ом, Вы этого не учли, поэтому амплитуда на самом деле, выше. Источник наводки - стоковая цепь, помеха проходит через емкость Coss ключа и попадает на затвор, создавая бросок вытекающего тока в драйвер. Падение на затворной цепи и внутреннем сопротивлении драйвера и есть ваш всплеск.

[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

[Bobius]

...

Изменено 6 сентября, 2023 пользователем Bobius

[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

[tehcom11]

В 06.09.2023 в 06:35, Vslz сказал:

Комментарий к одной из осциллограм - "может ли этот всплеск быть причиной прострела - уровень порядка 2 вольт"

Внутреннее сопротивление затвора полевого транзистора может составлять от 1 до нескольких Ом, Вы этого не учли, поэтому амплитуда на самом деле, выше. Источник наводки - стоковая цепь, помеха проходит через емкость Coss ключа и попадает на затвор, создавая бросок вытекающего тока в драйвер. Падение на затворной цепи и внутреннем сопротивлении драйвера и есть ваш всплеск.

Убрал конденсаторы С24,25,26,27,28 - потребление ушло, стояли 0.47мкФ, поставил 0,01мкФ. Всплески на затворах пропали даже под нагрузкой (без конденсаторов их тоже не было).

Но появилась другая проблема после испытаний на небольшом моторе 24В 100-150Вт все в норме работает, как только не крутил его, подключил к более мощному мотору 24В 400Вт. сгорает MC33883, одна сгорела с дымком (покрутил мотор вперед_назад, от 0 до максимума, резко переключал направление, умерла микросхема на низких оборотах) другая ушла тихо (на низких оборотах при разгоне, до максимума ниразу не разогналась), живых микросхем осталось две - нет права на ошибку)

Поймать осциллографом ничего не успел.   Заметил такую штуку на верхнем ключе немного уплывает ноль, немного вверх, прям чуть - чуть, чем больше заполнение шим тем больше уплывает, может на 0.3 - 0.5Вольт - точно не успел засечь. 

У меня только три предположения это то, что подключаю VCC2 (11 ножка mc33883) через регулятор напряжения (mc34063) и из-за чего там чего-то не хватает или из-за этого происходит глюк, происходит перекос какой ни будь  (такое подключение было сделано для того чтоб регулятор в микросхеме не грелся и был запас по напряжению, напряжение питания может доходить до 29Вольт - полностью заряженный аккумулятор, а в микросхеме максимум 35В на этом выводе ). Либо конденсаторы на выходе виноваты, например в драйвере  RDK-BDC24 от Ti выходные конденсаторы на схеме нарисованы но на плате не распаяны (даташит закинул). Либо из-за обратных диодов на затворах подключено ведь по 4ре штуки на плече и при закрытии транзисторов ток возрастает очень сильно и микросхема не выдерживает, посмотрел поделие тайваньского мастера (драйвер такой же) у него обратных диодов нет, один резистор на четыре затвора и емкость затворов раз в пять больше. 

Куда копать уже не знаю( 

Brushed DC Motor.pdf

Изменено 7 сентября, 2023 пользователем tehcom11

[Lexter]

Не вникал, из-за этого ли горят, или нет, просто в глаза бросилось. Стабилитрон подключён прямо к выходу, не после ограничительного резистора. Если на выходе напряжение даже немного больше, чем напряжение стабилизации стабилитрона, будет КЗ.

 

Зачем так подключено? Тем более, что внутри микросхемы ограничение уже есть (из даташита):

[tehcom11]

53 минуты назад, Lexter сказал:

Не вникал, из-за этого ли горят, или нет, просто в глаза бросилось. Стабилитрон подключён прямо к выходу, не после ограничительного резистора. Если на выходе напряжение даже немного больше, чем напряжение стабилизации стабилитрона, будет КЗ.

В даташите посмотрел. Теперь мне тоже это кажется странным, на схеме демборды от nxp стабилитроны стоят до резисторов.

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем tehcom11

[Vslz]

7 часов назад, tehcom11 сказал:

Подключил к более мощному мотору 24В 400Вт. сгорает MC33883, одна сгорела с дымком (покрутил мотор вперед_назад, от 0 до максимума, резко переключал направление,

В приложенном вами даташите есть требования к источнику питания в части втекающих токов

Цитата

During rapid deceleration of loads with high inertia, the motor acts as a generator. This current is 
rectified by the MDL-BDC24 back into the bus capacitor. As the capacitor charges, the voltage at 
the supply terminals may increase. It is important that the power supply can handle this 
momentary condition without entering a fault condition. The power supply must also present 
sufficiently low impedance so that the MDL-BDC24’s voltage rating is not exceeded. A sealed lead acid battery easily meets these requirements

Ваш источник соответствует этим требованиям ?

Думаю, имс горит от перенапряжения при регенеративном торможении. Нельзя резко тормозить с питанием от ИИП. Или аккумулятор, или ограничитель перенапряжения на входе, типа тормозной модуль.

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем Vslz

[tehcom11]

3 часа назад, Vslz сказал:

В приложенном вами даташите есть требования к источнику питания в части втекающих токов

Ваш источник соответствует этим требованиям ?

Думаю, имс горит от перенапряжения при регенеративном торможении. Нельзя резко тормозить с питанием от ИИП. Или аккумулятор, или ограничитель перенапряжения на входе, типа тормозной модуль.

Испытания проводил с lifepo4 аккумулятором +-90Ач. при полной зарядке 29В (на момент испытаний было 27). Еще момент на плате драйвера не распаял электролиты по питанию (предусмотрено 4ре шт по 50В 470мкФ) повлияли бы они как то на ситуацию? Микросхемы умерли именно на низких оборотах, а не в момент резкого ускорения или переключения направления, это мне показалось очень странным. 

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем tehcom11

[Геннадий]

Еще как повлияли бы.

[tehcom11]

1 минуту назад, Геннадий сказал:

Еще как повлияли бы.

Можете объяснить механику процесса? 

[Геннадий]

Быстрее конденсаторы на место впаять. Не зря же их в схему врисовали.

Они принимают на себя энергию обмотки двигателя при рекуперации.

[tehcom11]

8 минут назад, Геннадий сказал:

Быстрее конденсаторы на место впаять. Не зря же их в схему врисовали.

Они принимают на себя энергию обмотки двигателя при рекуперации.

Быстрее согласен)) У меня осталось две микросхемы - нет права на ошибку) надо учесть все нюансы) 

[Vslz]

2 часа назад, tehcom11 сказал:

Можете объяснить механику процесса?

а даташит свой же почитать - никак ? Разъяснено же, зачем вы спрашиваете и листаете мимо ? Какой вам еще ответ нужен ?

11 часов назад, tehcom11 сказал:

одна сгорела с дымком (покрутил мотор вперед_назад, от 0 до максимума, резко переключал направление, умерла микросхема на низких оборотах)

это само по себе пипец, а с этим

2 часа назад, tehcom11 сказал:

на плате драйвера не распаял электролиты по питанию

гарантированный ))

[Lexter]

3 часа назад, tehcom11 сказал:

нет права на ошибку

Может перестраховаться, и не полагаясь на встроенные в транзисторы, поставить четыре мощных быстрых диода на выводы мотора, - с каждого и на питание (на схеме есть), и на землю? Тогда как двигатель ни крути, выше питания и ниже земли напряжение не выпрыгнет, а токи пойдут не в схему управления.
Кстати, про аккумулятор в цепи питания моста не зря написано на схеме и ещё раз упомянуто @Vslz . Выбросы напряжения там тоже должны быть исключены, ток через защитные диоды должен куда-то течь. Выходной выпрямитель ИП обратный ток не пропускает, а выходной ёмкости может не хватить, чтобы напряжение сильно не возрастало.

 

10 часов назад, tehcom11 сказал:

на схеме демборды от nxp стабилитроны стоят до резисторов.

В даташитах ошибки и неточности встречаются довольно часто.
Стабилитроны я бы вообще выкинул. Ну или поставил бы после резисторов, прямо с затвора на исток, как на вашем нижнем рисунке. И на напряжение 20 В, чтобы в штатном режиме не участвовали, т.е. только для защиты транзисторов от неисправности в драйвере и от выбросов напряжения через паразитную ёмкость затвор-сток.
... Да и на нижних транзисторах тоже бы поставил. Там выбросы напряжения тоже никто не отменял.

Ещё у всех транзисторов поставил бы резистор с затвора на исток 5-10 кОм, чтобы потенциал затвора был привязан к земле при выключенном питании и в момент включения.

Ещё внимательно бы посмотрел на схему источника питания 24 В, питающего mc33883. Там чем-то должно быть гарантировано отсутствие превышения допустимого напряжения питания при любых выбросах и наводках извне. Например, мощным стабилитроном на 30 В по выходу.
 

[Armenn]

20 минут назад, Lexter сказал:

поставил бы резистор с затвора на исток 5-10 кОм

Никаких "бы"! Ставить их просто необходимо если нужна надёжная работа.

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем Armenn

[Vslz]

18 минут назад, Lexter сказал:

Выходной выпрямитель ИП обратный ток не пропускает

у него, как написано, аккумулятор, но ... уже заряженный....BMS не дремлет и посылает нафиг регулятор, когда видит перенапряжение при резкой смене направления

Но и даже без учета всего этого - без электролитических конденсаторов параллельно регулятору пускать нельзя. Точка.

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем Vslz

[Lexter]

23 минуты назад, Vslz сказал:

BMS не дремлет

Поэтому в даташите и написано "свинцово-кислотный". Надо было жирным красным выделить.

Изменено 8 сентября, 2023 пользователем Lexter

[tehcom11]

В 08.09.2023 в 14:52, Lexter сказал:

Поэтому в даташите и написано "свинцово-кислотный". Надо было жирным красным выделить.

В даташите на RDK-BDC24 указано следующее:

Спойлер

Можно использовать другие источники питания, если диапазон напряжения MDL-BDC24 не превышается ни при каких условиях.
При выборе источника питания следует учитывать два важных фактора. Первый — это определение источника питания, который может обеспечить пусковой ток двигателя. Даже ненагруженные двигатели могут иметь пусковой ток, который может на мгновение превысить 60 А. Некоторые импульсные источники питания очень быстро отключаются при запуске коллекторного двигателя постоянного тока. Источнику питания не требуется поддерживать регулирование во время запуска, но он должен обеспечивать, чтобы напряжение питания оставалось выше предела пониженного напряжения.
Второе соображение заключается в том, как источник питания справляется с обратной ЭДС и токами рекуперации.

BMS недолжна мешать. 

В 08.09.2023 в 12:04, Vslz сказал:

это само по себе пипец, а с этим

гарантированный ))

Осознал, исправляюсь)  

[Vslz]

7 часов назад, tehcom11 сказал:

Второе соображение заключается в том, как источник питания справляется с обратной ЭДС и токами рекуперации.

Вот тут и есть проблема. Если у вашего мотора пусковой ток десятки ампер, то учитывая полную обратимость мотора, те же амперы будут выданы в регулятор при резком торможении. Их надо куда-то девать. Куда ? В батарею, с учетом коэффициента заполнения, но все равно, ток зарядки будет велик.

Подключите осциллограф на клеммы батареи и посмотрите что там происходит

Этот ролик - осциллограмма на шине питания полумостового ШИР при резком разгоне и торможении мотора RS-775. На самом деле, при резком замедлении, напряжение доходит до 25 вольт (на ролике график "упирается" в предел измерения), это вдвое выше напряжения питания, которое составляет 12 вольт. ШИР в моем случае питается от стабилизированного ИИП с ограничением выходного тока 20 ампер. По питанию ШИР стоят емкости 6х 1500 мкФ, они заряжаются мгновенно )) Более резко тормозить я остерегаюсь, боюсь повредить ИИП и ШИР. При повторении того же опыта с АКБ 12 В 60 АЧ, напряжение практически не растёт.

20В 40А 17_Vcc с торможением.mov

Изменено 10 сентября, 2023 пользователем Vslz

[tehcom11]

4 часа назад, Vslz сказал:

При повторении того же опыта с АКБ 12 В 60 АЧ, напряжение практически не растёт.

Вы намекаете на то что BMS не пускает в АКБ?   

Изменено 10 сентября, 2023 пользователем tehcom11

[Vslz]

Я не намекаю, а говорю это открытым текстом. Это вполне возможно. Измерения сделайте, на самой плате, будет видно что происходит.