Проблема с ШИМ регулятором коллекторного двигателя - нужна помощь. Опции

[AIL]

Добрый день.

Собрал вот такую схему.



Крутит пока что мотор вентилятора салона автомобиля. Работает от автомобильного аккумулятора. К сожалению точных параметров двигателя не знаю. Ориентировочно около 100 ватт. Индуктивность, сопротивление обмоток неизвестны. В целом предназначение схемы крутить более мощный мотор - вентилятор радиатора (около 500 ватт, параметры тоже толком не известны). Для этого резисторы затвора и ключевые транзисторы будут продублированы дважды. Частота также будет поднята до диапазона за пределами слуха (пока что небыло возможности поменять частоту).

Проблема заключается в том, что при низком коэффициенте заполнения всё работает нормально, а при высоком ключевой полевик начинает достаточно быстро нагреваться.
На осцилограммах красным выведен канал подключенный к затвору, желтым канал подключенный к стоку.

Вот так выглядит при малом заполнении (низкие обороты):



Вот так выглядит при большом заполнении (высокие обороты):




Собственно волнуют вопросы:

1. Почему наблюдается такая просадка на желтом канале?
2. Почему наблюдается такой смазаный фронт на красном канале? (При меньшей и неиндуктивной нагрузке - лампе 21 ватт - фронт более крутой)
3. Как побороть нагрев полевика, и при возможности причины первых двух вопросов.
4. Не вылезут ли какие-то косяки при подъеме частоты до 30КГц (в протеусе не вылезли, но и описаных выше эффектов тоже небыло).

Спасибо.

[Herz]

p-канальные MOSFET-ы имеют повышенное сопротивление канала и, разогреваясь, увеличивают его ещё больше. Цепная реакция. С 500-ваттной нагрузкой будет непросто. А для чего управлять вентилятором радиатора при помощи ШИМа? Кому-то нужна там плавная регулировка оборотов? Баловство это.
И, пожалуйста, уменьшите габариты фотовложений в своём сообщении. Такие гигантские размеры картинок совсем ни к чему.

[AIL]

p-канальные MOSFET-ы имеют повышенное сопротивление канала и, разогреваясь, увеличивают его ещё больше. Цепная реакция. С 500-ваттной нагрузкой будет непросто.

Гм, если верить даташиту, то в открытом состоянии сопротивление у него 0,02 Ом. Т.е. по идее там совсем немного должно в тепло уходить. Нет?

А для чего управлять вентилятором радиатора при помощи ШИМа? Кому-то нужна там плавная регулировка оборотов? Баловство это.

В общем и целом нужна. Есть некоторая специфика задачи.

И, пожалуйста, уменьшите габариты фотовложений в своём сообщении. Такие гигантские размеры картинок совсем ни к чему.

Не проблема, вопрос только в том, как отредактировать сообщение.
Если это может только модератор, то вот ссылки на изображения:

[UURL=http://imgur.com/py6wZ1E][IIMG]http://i.imgur.com/py6wZ1El.png?1[/IMG][/URL]
[UURL=http://imgur.com/7WuRif1][IIMG]http://i.imgur.com/7WuRif1l.jpg?1[/IMG][/URL]
[UURL=http://imgur.com/wcM1sm9][IIMG]http://i.imgur.com/wcM1sm9l.jpg?1[/IMG][/URL]


Спасибо.

[Tanya]

В общем и целом нужна. Есть некоторая специфика задачи.

Напомню еще, где лежат популярные в народе грабли - при старте ток на порядок(и) больше стационарного.

[AIL]

Это при комнатной температуре. С разогревом - хуже. Кроме того, там, внизу таблицы, мелкая такая сносочка, примечание №4...
Казалось бы, зачем Static Drain-to-Source On-Resistance приводить для импульса короче трёхсот микросекунд и duty cycle менее 2%?

Т.е. если повысим частоту того уровня, когда период составит 2% от 300 мкс, тогда и получим отсутствие нагрева?
Про скорость нарастания и спада естественно не забыли и успешно побороли.

Эх, знаем мы такие специфики... Ладно, Вам видней. Не говорите потом, что не предупреждали.
Я бы посоветовал Вам в этом случае не пытаться напрямую управлять мотором ШИМом, а создать полноценный DC/DC и регулировать выходное напряжение.

Ну на самом деле вопрос просто вырос из регулировки оборотов вентилятора. Ну а раз вырос из него и начали думать в эту сторону, то доделываем железо. А в дальнейшем немножко в сторону отойдет. Стандартно принятый в таких случаях гистерезис тут не поможет к сожалению, надо действительно плавно регулировать.

И для 500Вт подумайте над применением n-канального MOSFET с "плавающим" управлением.

А можно какой-нибудь пример на эту тему?

Для начала надо перезалить на файлообменник новые картинки, поменьше.

К сожалению залито без регистрации, так что отредактировать картинки по ссылкам уже не получится. Я приводил ссылки на thumbinal view, но я не могу редактировать первое сообщение в теме.

Напомню еще, где лежат популярные в народе грабли - при старте ток на порядок(и) больше стационарного.

Ну это понятно, но если бы дело было в стартовых токах, на низких оборотах мы бы имели больший нагрев чем на высоких. Ну или как минимум такой же. ИМХО.

Сообщение отредактировал AIL - Mar 3 2014, 12:18

[Tanya]

К сожалению залито без регистрации, так что отредактировать картинки по ссылкам уже не получится. Я приводил ссылки на thumbinal view, но я не могу редактировать первое сообщение в теме.



Ну это понятно, но если бы дело было в стартовых токах, на низких оборотах мы бы имели больший нагрев чем на высоких. Ну или как минимум такой же. ИМХО.

Вам предложили залить новые картинки приличного размера. Модератор может убрать старые.
По поводу стартового тока. Многие думают, что обойдется. Но со временем умнеют. Но не все. Это я к тому, что датчик тока не будет лишним. Не стоит также гнаться за высокой частотой ШИМа.

[AIL]

Вам предложили залить новые картинки приличного размера. Модератор может убрать старые.

Я дал ссылки на картинки меньшего размера во втором посте.

По поводу стартового тока. Многие думают, что обойдется. Но со временем умнеют. Но не все. Это я к тому, что датчик тока не будет лишним. Не стоит также гнаться за высокой частотой ШИМа.

Датчик тока будет. Пока хоть с пинка завестись под личным контролем.
Высокую частоту шима предположил как вариант избегания длительного открытия транзистора.

[Herz]

Я дал ссылки на картинки меньшего размера во втором посте.

нет, что-то с ними не в порядке. Простая замена не помогает. Ладно, в следующий раз будьте аккуратнее.

Высокую частоту шима предположил как вариант избегания длительного открытия транзистора.

Высокой частотой здесь не обойдёшься. Приведенные цифры говорят о длительности открытого состояния 300мкс при периоде не менее 15мс, что соответствует частоте до 70 Гц.
Повышать частоту, не изменяя заполнения, никакого смысла нет: как же тогда регулировать? Возрастут только динамические потери. А с увеличением заполнения снижается отвод тепла и сопротивление канала растёт - он не успевает остывать.

[shf_05]

500 Вт и 12В, ток то не малый, зато напряжение низкое- вам нужен немного не такой драйвер, посмотрите низковольтные для мощных транзисторов.
и все таки н канальный применяйте или вообще подумайте о IGBT, сравните что лучше для вашей задачи.

пусковой ток и в правду будет больше на порядок номинального, если не принимать мер плавного пуска. Поизучайте принцип работы ДПТ, как повысить момент крутящий (и нужен ли вам большой начальный крутящий момент, чтобы провернуть замерзший двигатель), как обеспечить меньший пусковой ток, как сделать чтоб от двигателя радио не перестало в машине работать.
на сайте ti.com (ну и не только у них) много литературы.

[AIL]

500 Вт и 12В, ток то не малый, зато напряжение низкое- вам нужен немного не такой драйвер, посмотрите низковольтные для мощных транзисторов.

Да, но в основном натыкался на относительно высоковольтные, которые ниже 10 вольт уже не работают.

и все таки н канальный применяйте или вообще подумайте о IGBT, сравните что лучше для вашей задачи.

Будет вторая итерация устройства, там будет Н-канальный. Дело в том, что текущий вариант ставится в параллель со штатным управлением, а оно идет коммутацией +12. Возможно я не до конца осознал принцип управления, но вроде как в таком случае используется именно Р-канальный ключ.

пусковой ток и в правду будет больше на порядок номинального, если не принимать мер плавного пуска. Поизучайте принцип работы ДПТ, как повысить момент крутящий (и нужен ли вам большой начальный крутящий момент, чтобы провернуть замерзший двигатель), как обеспечить меньший пусковой ток, как сделать чтоб от двигателя радио не перестало в машине работать.
на сайте ti.com (ну и не только у них) много литературы.

Собственно плавный пуск конечно нужен, но как кроме ШИМ в данных условиях его организовать? Момент повышать думаестя наличием обратной связи и ПИД. Может, порекомендуете, что именно читать, чтобы не уползти в ненужном направлении?

К сожалению вчера не получилось поиграть с частотой. Нечем было прошить контроллер на генераторе, а больше ничего под руками небыло.

Спасибо.

[Tanya]

Собственно плавный пуск конечно нужен, но как кроме ШИМ в данных условиях его организовать? Момент повышать думаестя наличием обратной связи и ПИД. Может, порекомендуете, что именно читать, чтобы не уползти в ненужном направлении?

Шунт - RC-цепочка - компаратор (внутри МК или внешний и простая логика). С МК - включаем, немного ждем (можно без RC) смотрим на компаратор... Возможно множество вариантов. RC-цепочка дает гистарезис. Момент пропорционален току. Таким нежным образом нужно беречь механику, щетки, транзисторы, провода, конденсаторы и все-все-все.
Если Вы так уж хорошо думаете о ШИМе, то подумайте еще о том, что импульсный ток вреден, с какой стороны ни смотреть. Добавить дроссель... получится, как уже предлагали преобразователь...