problema driver half bridge

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delgiu87
view post Posted on 26/8/2009, 15:52




ciao a tutti sono nuovo qui e ho trovato molte risposte interessanti....

Volevo chiedere se c'è qualche superman che può aiutarmi :D


panoramica: piloto un ponte half bridge con un driver della national LM5109B a sua volta gestito da un pic

il circuito finale dovrebbe pilotare un motore da 35A 48 V (uno scooter elettrico)

sto procedendo al collaudo utilizzando piccoli motorini e questo è quello che ho notato

motorino da 1 ampere funziona corretamente anche se sui gate noto una leggera distorsione...eco eprchè procedo con un carico maggiorne

motore tergicristallo : parte ..ad un certo punto vedo il pilotaggio high side cadere di colpo e risalire quando dovrebbe persistere positivo

insomma non ci sono variazioni rapide e quindi credo di notare il lavoro in zona attiva..di fatti questo motore m fa surriscaldare in modo esagerato i mosfet...provato con un carico resistivo invece funziona e porta tranquillamente alte correnti anche se noto una variazione a gradini...cioè scene istantaneamente ma nn va a zero resta per qualcje micorsecondo e poi va giù a zero..la stessa cosa la fa quando risale...

può dipendere dal fatto che il regolatore che alimenta il driver porta solo 50ma?

grazie
 
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view post Posted on 26/8/2009, 16:37
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Immane Rompiball

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CITAZIONE (delgiu87 @ 26/8/2009, 16:52)
...

può dipendere dal fatto che il regolatore che alimenta il driver porta solo 50ma?

grazie

Intanto benvenuto nella gabbia di matti. Se ti va puoi scrivere anche un post in "Presentazione" così potremo conoscerti meglio e scambiare qualche post in libertà.

Venendo alla tua domanda: Eh... ma non ti sembrano proprio pochi 50mA? Forse alimenti il driver senza uno stabilizzatore e/o dalla stessa fonte dalla quale ricavi la potenza. Che circuito hai adottato? Hai seguito lo schema del datasheet?
Comunque se posti lo schema completo e dettagliato dei componenti, magari qualche foto delle forme d'onda ti potremmo dare una risposta più precisa.
 
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delgiu87
view post Posted on 27/8/2009, 14:01




grazie per la risposta,


comunque posto lo shema così si può capire meglio cosa sto combinando....

i mosfet montati sulla scheda sono 2 low side e 2 high side ,
sul driver c'è un diodo ultrafast della on 25ns 800v 1A più condensatore 100uF ma poco cambia con un cap da 10uF
i mosfet sono 45 A 60v della on semi, fuori dal driver ho notato un miglioramento nel pilotaggio(più ripidi e pulito) con diodi 1n4148

quei 12 volt che alimentano il driver provengono si dall'alimentazione principale dove viene prelevata potenza, ma in mezzo c'è un regolatore lineare da 50ma per abbassare i 48 delle batterie, subito dopo un regolatore da 12 v(driver) e infine 5 v per il pic e la logica varia.

ho controllato le tensioni e sia il 12 che i il 5 sono perfettamente stabili durante tutte le prove.

nel programma posso programmare l'apertura del deadtime tramite la seriale e nonostante le prove si vede proprio
che nn è un problema di sovrapposizione bensi di segnale improprio sui gate(fa schifo!)

quello che mi sembra strano è come il carico differente crei un pilotaggio sui gate diverso...non dovrebbe esserci relazione visto che a monte di tutto l'alimentazione non muore e l'alimentatore eroga tranquillamente, finche ad un certo punto(causa pilotaggio completamente distorto) muore e va in protezione l'alimentatore, i mosfet scaldano e io spengo di botto prima che bruci tutto.

bohhh.....
 
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view post Posted on 27/8/2009, 17:11
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Immane Rompiball

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L'esperto di queste cose è Robo che in questo momento è in ferie. Non so con che strumenti fai le rilevazioni sull'alimentazione e aspetto che tu posti lo schema per poter dire di più, ma mi pare comunque un problema di alimentazione così d'istinto, ripeto, 50mA per il driver mi sembrano proprio pochi. Intanto, cosa usi per verificare il segnale di pilotaggio?
 
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delgiu87
view post Posted on 28/8/2009, 11:35




spero di essere riuscito a postarlo stavolta..avevo dimenticato di caricare...

intanto proverò a bypassare il tutto con regolatore da 1 A per verificare se è quello il problema

a presto
 
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view post Posted on 28/8/2009, 11:41
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Immane Rompiball

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OK, buona idea, controlla tutte le tensioni continue di alimentazione come da Datasheet e vedrai...
Comunque, ancora niente schema... Postalo come JPG caricato su imageshack... o se è piccolo direttamente sul server della community... :unsure:
 
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delgiu87
view post Posted on 28/8/2009, 14:51




image


ho provato a bypassare ma nessun cambiamento( ho messo un lm2940 1A low drop out) anche se devo dire che 40 gradi li fa...

ho aggiunto un condensatore da 1000uf e sembra livellare meglio la tensione anche se la distorsione persiste....appena trovo il cavo dell'0scilloscopio posto anche le forme d'onda....

ho cambiato diodo d bootstrap , condensatore al tantalio ..ho provato anche ad alimentar solo il driver con una batteria esterna separata dal motore tenendo la massa in comune ,

non trovo nulla per dimensionare correttamente la capacità più che altro, non credo vada bene troppo alta

ho messo 10uf, 100uf

bohh

Edited by Lawrence - 28/8/2009, 16:25
 
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view post Posted on 28/8/2009, 15:33
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Immane Rompiball

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Dovresti vedere se ti riesce di inserire un'immagine a risoluzione più alta non si riesce quasi a discernere niente purtroppo.
Comunque, da quello che mi è riuscito vedere, a parte che le connessioni sono disegnate sbagliate nel circuito della IR, probabilmente l'hai disegnato in fretta e furia altrimenti così non ti avrebbe mai e poi mai funzionato, sui gates non occorrono i diodi in parallelo alle resistenze non saprei se possono essere anche "nocivi" al funzionamento. Poi, visto che hai messo in parallelo i MOS dovresti mettere almeno una resistenza da 0.25/0.33 Ohm sui source per equalizzare la polarizzazione. Poi, non occorre quella massa di gates in parallelo sugli ingressi dell'integrato della IR perchè ha gli ingressi compatibili TTL e quindi nessuna necessità di forti correnti di pilotaggio. A quello ci pensa lui.
Per il resto non saprei dire, non mi riesce di capirci quasi nulla. Elabora un pò il disegno, correggilo, fallo in 1024x768 e magari in bianco e nero. Così magari qualcosa di più ci riesco a capire.
Tu consulta il datasheet della IR e fai esattamente quello che ti dicono loro, vedrai che va bene subito tutto. A meno che non ci sia una saldatura fredda, un errore di connessione o chissà di che altro di invisibile o di Murphynabile. :)
 
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robo67
view post Posted on 28/8/2009, 17:29




Ciao Delgiu

Se ho ben capito dovresti regolare la velocità del motore in questione col pwm.

Prima domanda: come mai hai usato la configurazione half-bridge invece di comandare il motore con un solo mosfet low-side (che sarebbe molto più comodo)?
La configurazione half-bridge si usa normalmente abbinata ad un'alimentazione duale per avere la regolazione non solo della velocità, ma anche della direzione. Se nello scooter elettrico non devi avere anche la retromarcia il pilotaggio a singolo mosfet è molto più semplice e non penalizza il funzionamento.

Seconda domanda (te l'ha già fatta Law): puoi postare uno schema più dettagliato?


 
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delgiu87
view post Posted on 29/8/2009, 13:05




ciao robo,

ah..la configurazione half bridge l'ho utilizzata per il recupero di energia...ma nn posso andare indietro con questa configurazione

la corrente d'inerzia dovrebbe fluire tramite il diodo all'interno del mosfet nella batteria...

ora provo ad ingigantire un pò lo schema...

http://img93.imageshack.us/img93/863/centralina.png

rispondo a lawrence...forse hai trovato un altro driver perchè non è della IR ma della national semi LM5109B

i pin dovrebbero essere giusti anche se nn trovavo il package in eagle allora ho preso un integrato qualsisi a 8 pin..

per la res da 0,33 tra i source non so....se il pilotagggio fosse corretto non dovrebbe servir e aniete, anche perchè li passano 35 A si butta via troppa potenz ainutile...ho una scheda centrlaina simile che concetttulamente monta prorio un sistema simile...l'unica cosa che loro c mettono dei semplici push pull a trnasistor, .....io pensando di rendermi la vita più semplice forse l'ho complicata con sto driver...bohhh

non so più cosa fare....

 
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robo67
view post Posted on 29/8/2009, 14:16




Ho finalmente visto il tipo di circuito che hai usato.
In passato anch'io ho avuto problemi usando driver simili all'LM5109 dove il mosfet high-side è pilotato tramite un condensatore e un diodo fast.
Questo tipo di driver male si presta ad essere utilizzato per pilotare il mosfet high-side per un tempo lungo e questo a causa del principio di funzionamento del circuito di pilotaggio.
Guardando il tuo schema sono visibili il diodo fast D15, il condensatore C22, il mosfet high-side Q4 e il low-side Q2 (ammesso che i riferimenti letti dallo schema siano quelli giusti).
Ebbene,ammettiamo che inizialemente sia Q4 che Q2 siano aperti. In queste condizioni C22 è scarico, dato che il piedino 6 di IC9 è flottante.
Ora chiudiamo Q2. In queste condizioni C22, attraverso Q2 e D15 si carica a circa 12V (un po' meno vista la caduta di tensione su D15).
Se ora Q2 viene nuovamente aperto C22 inizierà lentamente a scaricarsi a causa della corrente che scorre attraverso i pin 8 e 6 di IC9.
Questa scarica sarà ancora più evidente quando cerchiamo di attivare Q4, dato che in queste condizioni IC9 dovrà caricare anche la capacità di gate di Q4 (e di tutti gli altri mosfet in parallelo), aumentando la richiesta di energia che C22 deve fornire.
La tensione ai capi del condensatore comincerà a scendere, rendendo sempre più critico il funzionamento di Q4, portandolo a lavorare anche in zona lineare.
IC9 andrebbe usato (probabilmente, visto che dopo quell'esperienza mi sono orientato su un driver come l'HIP4081A che ha altre caratteristiche) in modo tale da attivare alternativamente Q2 e Q4, riducendo al minimo (1-2uSec al massimo) il tempo esistente fra lo spegnimento di un mosfet e l'accensione dell'altro.
In questo modo si avrebbe sempre e comunque la fase in cui Q2 carica C22 e i tempi in cui è C22 ad alimentare il gate di Q4 si ridurrebbero di molto.
Altra possibilità è l'utilizzo del già citato HIP4081A, che oltre ad avere il circuito di boostrap formato da C22 e D15, è anche dotato di un charge-pump che mantiene la tensione sul gate di Q4 anche con Q2 spento.
Un'ulteriore possibilità è quella di pilotare il mosfet high-side Q4 tramite un opto-isolatore adatto al comando dei gate di mosfet e IGBT.
Altre soluzioni non me ne vengono in mente.
 
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delgiu87
view post Posted on 29/8/2009, 14:54




o k è chiara la spiegazione ...inizialmente il driver tiene sempre alto l'high side quindi s trova già pronto il condensatore, ma questo non cambia nulla ....non capisco allora nn va bene per pilotare motori..è nelle caratetristiche d'utilizzo nel datasheet...

e l'opzione dell'optoisolatore a cosa servirebbe?

ho provato a regolare il dead time da minimo al massimo...credo di aver notato come avendo un dead time troppo alto ha dei transitori iniziali ( credo dovuto al circuito di bootstrap) che mandano in corto il motore più facilmente

mi succede provando un motore da 10 ampere, invece con quelo da 1 ampere nn da problemi anche se vedo sempre il segnale distorto sui gate

non so più cosa inventarmi...

 
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robo67
view post Posted on 29/8/2009, 15:50




Per quello che riguarda gli opto-isolatori puoi usare qualcosa di simile a questo.

VEE dell'opto-isolatore deve essere collegato al source del mosfet high-side. Output deve essere invece collegato al gate del mosfet, attraverso la resistenza in serie al gate. VCC deve essere invece collegato ad una tensione di 10-15V rispetto a VEE.
Il led deve invece essere collegato al generatore di pwm.
Presta attenzione al fatto che i 10-15V da applicare fra VCC e VEE non possono avere il comune a massa (source di Q2), altrimenti quando Q2 si apre VEE non è più riferito a massa.
 
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delgiu87
view post Posted on 1/9/2009, 13:50




ok questa è un tipo di configurazione migliorata e isolata ma non è possibile che non debba andare già di suo con questo dirver...

anche 2 transistor in push pull devono bastare....qui il problema nascosto è un altro...rischio di non risolvere ancora qui...

Dalla tua esperienza volevo sapere una cosa... l'alimentazione principale è sempre lei...parte dal 48 delle batterie e poi vien abbassato da regolatori lineari...è possibile che se non viene isolato elettricamente( e parlo di trasformatori veri e propri o dc dc isolati) comporta disturbi tali da non far funzionare il resto?....
 
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view post Posted on 1/9/2009, 14:11
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Immane Rompiball

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Io non saprei che dirti. Hai i mos hai il resto del circuito, cambia driver e non se ne parli più. Se anche Robo ha avuto esperienze negative con l'LM5109... <_<

Spesso gli integrati sono ottimi se usati nelle applicazioni come da datasheet, ma se gli cambi qualcosa non vanno più un tubo.

Comunque, la resistenza di source di 0.15-0.5 Ohm non dissipa un granchè di potenza, perchè i 45A passerebbero attraverso tutte quelle resistenze, la caduta sarebbe poca e di conseguenza la potenza dissipata minima. Questo porterebbe in ogni transistor una reazione negativa locale che serve a stabilizzare il suo punto di funzionamento con gli altri in modo che effettivamente il carico venga spartito in modo eguale tra gli elementi.

L'alimentazione è una cosa importante. Se l'abbassi con dei regolatori lineari montati come si deve la reiezione alle variazioni di linea dovute ai transienti di assorbimento del carico è molto buona. L'importante è che siano montati bene, che vuol dire con un buon condensatore ceramico da 0.1uF tra ingresso e massa e tra uscita e massa subito vicino ai piedini dell'integrato, con in parallelo un condensatore da 10uF qualche millimetro più lontano. Questo, collateralmente all'uso di condensatori di livellamento vicino alla batteria da 50000uF a basso ESR o anche tramite l'uso di una bobina su nucleo toroidale per ridurre il rumore dal ponte di potenza. Se non ci sono queste premesse i regolatori possono lavorare male e pure oscillare per proprio conto su frequenze che manco ti immagini...
Io di più non so che dirti. :(
 
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17 replies since 26/8/2009, 15:52   1482 views
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