Защита от сквозных токов в H-мосте

[filosow]

Простенький Н-мост для управления моторчиками складывания автомобильных зеркал двумя сигналами.

В моем случае использована вот такая рассыпуха:
VT2 и 3 -AO4606, VT1,5 и 6 - 2N7002, VT4 - AO4805, D1 и 4 - ss56.
Работа только в статичном режиме.
Линией "направление" определяется направление вращения, а "разрешение" собственно запускает. Уровень сигналов управления 5В.
Ток нагрузки около 700мА, при остановке моторчиков 2,1А, фиксируется шунтом.
Сопротивление моста 0,2Ом, из которых 0,1 - это шунт.

Изначальный вопрос

Скрытый текст

Всем здравствовать! Прошу совета по H-мосту. Строю контроллер, в числе прочего, управляющий моторчиками складывания зеркал в авто. Контроль остановки по току. Пока вижу такую схему

Вопрос в защите от сквозных токов: имеет ли право на жизнь решение с замедлением отпирания ключей большим сопротивлением в цепи затвора (с ускорением запирания более менее понятно)? Как посчитать сопротивление затворных резисторов?

[свернуть]

[Alex]

имеет ли право на жизнь решение с замедлением отпирания ключей

Вообще обычно задердживают отпирание, а закрывают максимально бысто - так получается софтсвитч и минимальные потери на ключах.
А сквозные токи чаще всего лечатся деадтаймами в управлении.

большим сопротивлением в цепи затвора

Да, только диод на как по схема а наоборот.
Или pnp-транзистор ставят.

[Deemon1970]

В сторону драйверов двигателей управления режимами ЛПМ видеомагнитофонов не смотрели? Токи и напряжения, примерно, соответствуют. На память, только LB1641 всплывает, но он слабоват, есть много других.

[filosow]

а наоборот.
Или pnp-транзистор ставят.

Так на схеме резистор на отпирание, диод на запирание.

Если делать расчет исходя из постоянной времени RC цепи, где R - затворный резистор, С - полная емкость затвора, то на какое время ориентироваться? Если выбрать, скажем 1мс, то затворные резисторы перешагивают 100кОм; достаточно ли этого?

---------- Сообщение добавлено 16:09 ---------- Предыдущее сообщение было 15:58 ----------

В сторону драйверов двигателей

Я не против спец драйверов, но ничего не смог найти за вменяемые деньги. Все что заказывал китайского, нерабочее

[razorgolf]

Почему-то в автопилотах катеров и яхт эта часть несколько сложнее. Хотя чаще всего там управление идёт всего лишь помпой гидравлики, а не напрямую на руль.
Времена на ключах там задаются внешней логикой, а не самим процессором. С процессора лищь идёт разрешение и направление(т е 3 сигнала).
Ну и защита по току обычно на отдельной микре в плюсе питания(например zxct1009 с измерительным резистором 0.005ома), дальше ещё чего-то накручено, в результате есть сигнал, который отключает управление на ключах при перегрузке без участия процессора.
Ну и сами ключи управляются ir2183s, по 1шт на пару ключей.
Второй вариант схемы - на рассыпухе, с компараторами, отслеживающими напряжение на моторе и заведёнными в управление ключами здесь же(не через проц).
Есть подозрение, что так надёжнее. И защита сильноточных цепей не зависит от процессора, работает всегда однозначно.
Хотя нужно ли это для зеркала - вопрос.

[Alex]

Так на схеме резистор на отпирание, диод на запирание.

Я вижу наоборот.
Вот если перевернуть диод, тогда да - отпирание будет через резистор (т.е. медленно, так как это резхистор с емкостью Cgs имеет определенноую постоянную времени), а запирание будет через диод (тоесть быстро).
Но для данного применения это не тот сучай - это делают для уменьшения потерь при переключении (особеено на высокой частоте), а тут просто коммутация с очень низкой скоростью.

Если выбрать, скажем 1мс, то затворные резисторы перешагивают 100кОм; достаточно ли этого?

Для конкретного случая наверное можно, хотя я бы этого не делал. Раз у все равно МК стоит, то наверое можно у него еще две ноги свободные найти, и сделать раздельное управление всеми транзисторами моста.
Учитывая что это не SMPS, и даже Motor Control назвать сложно (несомтря на то, что дословно это оно, но все же обычно под этим подразумевают совсем другое), тут даже аппаратное управвление в МК не нужно, все простым ногодрыгом делается, программой в десяток строчек.

P.S. Это если не ставить нормальный драйвер, а делать все на дискрете.


razorgolf, это всего-лишь управление зеркалом, напоминает старый анекдот про "Папа, а зачем нам в зоопарке все эти навороты?"
Четыре полевика плюс два мелких транхистора на упрвление верхними (нижними можно и напрямую от МК), ну можно еще токочуствительный резистор в общий сорс нижних поставить плюс ОУ/компаратор (если такового нет внутри МК).
По серьезному - ещи с управлением по CAN-bus

[filosow]

Я вижу наоборот.

Нижнее плечо: n-канальный отпирается при положительном заряде затвора относительно истока через резистор, запирается при разряде через диод. Верхнее плечо: p-канальный отпирание при отрицательном заряде затвора относительно истока через резистор, запирается при разряде через диод. Не могу понять, где ошибка?

По поводу мк: есть пара свободных ног - но одна UPDI, а так как нет программатора с HV, не могу ее переназначать.
Знакомый на днях привезет AT8236 - вроде как чисто китайский драйвер - попробую его (хотя брал такой на али - оказался нерабочим)

[VladimirV]

Строю контроллер,

Реле поставить не проще?
Или, раз уж там есть MCU - пусть он и формирует дидтаймы, раздельно управляя каждым ключем. Меньше деталей будет.

[VPisarev]

На авторазборках и в свободной продаже полно микросхем (драйверов электродвигателей) специально автомобильного применения на разный ток нагрузки. Зачем изобретать велосипед когда уже есть недорогие микросхемы для таких применений. Вот для примера от Toschiba. Удачи.

[Alex]

Нижнее плечо:

Я про верхнее.

[mellowman]

Вопрос в защите от сквозных токов: имеет ли право на жизнь решение с замедлением отпирания ключей большим сопротивлением в цепи затвора (с ускорением запирания более менее понятно)?

Идеально работающий дискрет громоздкий получается, лучше драйвер — напряжения и токи позволяют

---------- Сообщение добавлено 18:46 ---------- Предыдущее сообщение было 18:41 ----------

https://www.chipdip.ru/product/troyka-h-bridge-dual вот нашёлся например

[AudioKiller]

А для зеркала не слишком ли много наворотов? Их же не реверсируют 10 раз в секунду, и нет необходимости в ШИМ управлении - статический режим. Подключил 4 полевика тупо к 4 выходам МК, и софтово управляешь. Между переключением направлений принудительно дедтайм 0,1 секунду. Ну и датчик тока приколхозить прямо в цепь питания - токоизмерительный резистор на землю, с него снимаем напряжение штатным АЦП. Итого 5 деталек (не считая защиты и помехоподавления).

Пардон, питание 12 вольт, значит на верхние полевики ещё преобразователь уровня.

[Alex]

А, тьфу, я только сейчас на компе рассмотрел. На телефоне плохо было видно.
Ну так можно.
Хотя я все-же делал бы раздельное управление всеми 4-мя ключами.

[razorgolf]

Соглашусь с VPisarev, нафига вот это

Пардон, питание 12 вольт, значит на верхние полевики ещё преобразователь уровня.

и вот это

делал бы раздельное управление всеми 4-мя ключами.

когда есть куча драйверов, в которых и логика, и сами ключи, и защита уже интегрированы. И стоят не так уж дорого. Стоит ли огород городить?

И кстати, почему-то все используют ключи одной проводимости, а не как у ТС, разной.
Ещё вспомнил про автопилоты - там есть режим, когда оба вывода мотора садятся на землю. Не думаю, что это для торможения(хотя хз), но в некоторых драйверах такое тоже реализовано.

[Alex]

почему-то все используют ключи одной проводимости,

В драйверах внутри DC-DC Charge Pump для этого.

Не думаю, что это для торможения(хотя хз),

Именно для этого.

[razorgolf]

В драйверах внутри DC-DC Charge Pump для этого.

Да, есть такое.
А вот смотрю на схему автопилота на рассыпухе и недоумеваю. Штатное питание 12в. Есть преобразователь, который после стаба(зачем?) даёт 15в. Но эти 15в заводятся почему-то на нижнее плечо, а верхнее питается от 12в. Как так? Транзисторы irf3205, порог включения 2-4в. Я правильно понимаю, что для работы такого транзистора в верхнем плече на затвор надо подавать минимум14в(а лучше 16в)? Как всё это работает?
Схему показать не могу - не копируется из pdf, только если скриншот сделать, но у меня монитор сейчас маленький и всё не влезет.

Именно для этого.

По идее больше не для чего, да.

[Alex]

и недоумеваю.

Ну я не знаю что там в "автопилоте".
У меня когда-то было в одном проекте такое, только там был не полный мост, т.е. два полумоста, а три полумоста с питанием 40-100в (т.е. три выхода)
Каждый был из 3-х транзисторов - нижний полевик и верхний р-канальный с транзистором-драйвером.
И управлялось все 6-ю ножками МК, который формировал и все последовательности и все тайминги между сигналами.
Последний мой проект на AVR-е....

[razorgolf]

три полумоста с питанием 40-100в (т.е. три выхода)

А чем они управляли? Что-то не очень представляю, для чего такое.

управлялось все 6-ю ножками МК, который формировал и все последовательности и все тайминги между сигналами.

Если он более ничем не занимался, то по идее программа д б простая и вылизать её не составит большого труда. А следовательно и проблем такое решение не доставит.
А вот если это маленькая часть его функционала, то кмк это не очень здорово, т к видел варианты, когда по каким-то причинам МК не успевал отработать например защиту. Наверное поэтому в автопилотах от проца идёт только общее управление, хотя свободных ножек хватает.

Да и например в управлении двигателем в авто похожий подход, все исполнительные устройства подключены через драйверы. Только на катушках зажигания стоят IGBT с управлением от проца непосредственно. Отчего кстати иногда выгорают при проблемах в катушке. Менял приятелю недавно в бошевском блоке IGBT, а также восстанавливал проводник до разъёма, ибо выгорел. Всё остальное оказалось целым.

Собственно мой вопрос был в другом. Как открывается верхний транзистор без повышения напряжения на затворе относительно истока. И зачем это повышение сделано на нижнем полевике, его исток же на земле. Это у верхнего полевика у него потенциал такой же, как на выходе.
У драйвера обычно буст прикладывается в затвору верхнего полевика(что понятно), а тут зачем-то к нижнему. Либо в схеме что-то напутали( у них это бывает), реально устройство у меня было и работало после ремонта.

Всё, извиняюсь, вопрос снят, похоже лишний проводник на схеме нарисовали, соединяющий входные 12в и питание схемы управления затвором. Или диод забыли.
Есть умножитель, который добавляет ещё 12в к питанию. Они зачем-то на схеме его выход подсоединили к 12в, что меня и ввело в заблуждение. Так что получается, что управление затвором нижнего транзистора питается от 15в, а верхнего от 24в(условно, там не указано). Так по идее должно работать.

[AudioKiller]

В принципе хорошо управлять каждым транзистором по отдельности, но здесь это не нужно. Предлагаю в исходной схеме:

1. Заменить биполяры полевиками - снижаем зоопарк элементов и отказываемся от резисторов в базах.
2. Убрать все резисторы кроме R2, R8 и R5. R2 и R8 увеличить вдвое.
3. Убрать диоды в затворах полевиков (4 шт).
4. Радоваться.

[overfloweth]

Ещё как вариант: управлять полевиками при помощи оптопар. Диагональные оптопары соединяем последовательно, чтобы не превышать выходной ток МК. Одна нога - складывание, другая - раскладывание. Дедтайм программно.