H-bridge, покритикуйте пожалуйста) Опции

[haker_fox]

Здравствуйте!
Мой первый вопрос: имеет ли такая схема право на жизнь? Это мост для управления коллекторным двигателем постоянного тока. Верхние MOSFET управляются без драйверов, с помощью биполярных тразисторов. Частота ШИМа, который подается на вход ENBL не велика (около 4 КГц), следовательно заметного нагрева этих транзисторов быть не должно, что на практике подтверждается. Входы IN_1 и IN_2 предназначены для управления двигателем: если на них одинаковый логический уровень, выводы двигателя закорочены; если уровни разные, то меняется направление вращения. Этот режим работы справедлив, когда на входе ENBL лог. 0. Если там лог. 1, то все полевики закрыты, двигатель обесточен. Логика на элементах 2ИЛИ-НЕ предназначена для железной защиты от сбоя программы/железа управляющего МК: никаким образом не будут одновременно открыты полевики по одну сторону моста, т.е. не произойдет КЗ. Два стабилитрона защищают затворы верхних MOSFETов, т.к. мост будет питаться от напряжения 27В.

Второй вопрос: шунт R9 предначен для измерения потребляемого двигателем тока. Я хочу реализовать измерение тока, скажем в диапазоне от 500ма до 5 А с разрешением в 50 ма.
Тогда при 500ма напряжение на шунте: 0.500 * 0.375 = 0.188,
при 5А: 5.000 * 0.375 = 1.875.
Коэффициент усиления ОУ при указанных на схеме резисторах = 2.670.
Тогда выходное напряжение ОУ при мин и макс ток будет соответсвенно: 0.188 * 2.670 = 0.502 В и 1.875 * 2.670 = 5.006В.
Таким образом я планирую завести выход ОУ на АЦП какого-либо AVR.
Т.к. АЦП 10 битный, то мы сможем измерять напряжение с выхода ОУ с разрешением 5 / 1024 = 0.005 В.
Для измерения тока с точностью 50ма, мы должны измерять напряжение с шагом:
(5.006 - 0.502) / 100 = 0.045 В. Таким образом мы видим, что АЦП это позволяет и погрешность при "шумящих" малых разрядамх не должна быть высокой.
Кстати, нижний порог в 500 ма выбран из соображений, что меньше измерять нет смысла. Да и по даташиту минимальное входное напряжение ОУ при питании от 32 В равно 0.3 В.

Третий вопрос: нужно ли ставить опторазвязку на управление мостом, т.е. на входы ENBL, IN_1 и IN_2? Это на случай пробоя силовых транзисторов.
Поставить опторазвязку в схему измерения тока, как мне кажется будет проблематично из за нелинейности оптронов.

Четвертый вопрос: верно ли имитирую двигатель: резистор R16 и индуктивность L1? Только источника противоЭДС нет.

Схема в формате JPG и для Micro-CAP8 в архиве.

При анализе в MC никаких огрехов замечено не было, но мой небольошой опыт не позволяет быть в этом уверенным на 100%. Анализ проводил только Transient. Может быть нужно что-то еще?

Заранее благодарен Всем, уделившим внимание моим вопросам!


Упс! про минимальные входные 0.3 В для ОУ я конечно загнул, не заметил знак "минус" в даташите. Т.о. минимальное входное -0.3 В.

Прикрепленные файлы

 h_bridge.zip ( 35.83 килобайт ) Кол-во скачиваний: 575

 

[kamil_yaminov]

Если делать программно deadtime и защиту от одновременного включения транзисторов, то это не очень надежно, ИМХО. Может помеха по питанию прилететь, от моста навестись по воздуху.

[haker_fox]

Если делать программно deadtime и защиту от одновременного включения транзисторов, то это не очень надежно, ИМХО. Может помеха по питанию прилететь, от моста навестись по воздуху.

Но что сбойнет в этом случае? Программа? Вряд-ли. Железо МК? Да, это более вероятно. Но тогда мне непонятно, а каким образом в этом случае сможет устоять та же защита на 74hc02? Просто я нахожусь на гране выбора оптимальной схемы моста и его обвзяки.

[_Pasha]

Но что сбойнет в этом случае?

Тут весь фокус в том, что мы не знаем всех багов того, что натворили, и не знаем, что может выползти через, скажем, полгода. А покупая драйвер с аппаратными защитами, мы знаем, как он работает и можем на него рассчитывать. И в случае косяка защита выгребет.

[haker_fox]

Тут весь фокус в том, что мы не знаем всех багов того, что натворили, и не знаем, что может выползти через, скажем, полгода. А покупая драйвер с аппаратными защитами, мы знаем, как он работает и можем на него рассчитывать. И в случае косяка защита выгребет.

Хорошо. А, используя IR2104, можно поставить N-канальные транзисторы, но Logic Level? Дело в том, что у меня тут лежит 20 штук IRLZ24N. Всего мне нужно три управляемых моста. Т.о. нужно 12 транзисторов. Как я понимаю - можно!

[_Pasha]

Хорошо. А, используя IR2104, можно поставить N-канальные транзисторы, но Logic Level? Как я понимаю - можно!

Отчего же можно, когда нельзя ? Из-за того, что UVLO слишком высоко, да и Vcc=15В, да еще добавим импульсный шум в работе, при коммутации у Вас затворы могут попробиваться. Туда только стандартные пойдут.

[haker_fox]

Отчего же можно, когда нельзя ? Из-за того, что UVLO слишком высоко, да и Vcc=15В, да еще добавим импульсный шум в работе, при коммутации у Вас затворы могут попробиваться. Туда только стандартные пойдут.

Печально( Окончательно я запутался с этим мостом...
Павел (я не ошибься с именем?), как я уже давно понял, Вы специалист в области электропривода. Мне бы очень хотелось услышать Ваше мнение по поводу моего поста №20, если Вы не возражаете.
Спасибо!

[_Pasha]

Павел (я не ошибься с именем?)
Мне бы очень хотелось услышать Ваше мнение по поводу моего поста №20

Сорри, что с опозданием - вчера это у нас было 03:36, глубокий сон сразил.
1. Имя настоящее
2. Чуть не пригласил Вас повторно в тему про дед-тайм (см первые посты)
3. Если Вы все-же настаиваете на m168, то имхо надо уделить внимание тактовому генератору как источнику потенциальных сбоев - использовать внешний генератор. А кварц в данном случае может сослужить плохую службу.
В остальном граблей пока не видно - вроде все обсудили уже.
У меня в подобных вещах при отказе МК (напр. Tiny15L+IRL510) - горели нижние токоизмерительные резисторы, после чего разобраться, кто виновник торжества, не представлялось возможным - ведь в любом случае затвор оказывался пробит.

[haker_fox]

Большое спасибо за ответ!!!

Сорри, что с опозданием - вчера это у нас было 03:36, глубокий сон сразил.

Нет, нет, ничего страшного! Я понимаю, что пояса у нас разные))) а хорошо поспать это так приятно, по себе знаю))))

2. Чуть не пригласил Вас повторно в тему про дед-тайм (см первые посты)

) Ничего страшного. Я ее просматриваю иногда, т.к. она живет и пополняется) Только я в своем случае хочу перенести максимум железной реализации на программу.

3. Если Вы все-же настаиваете на m168, то имхо надо уделить внимание тактовому генератору как источнику потенциальных сбоев - использовать внешний генератор. А кварц в данном случае может сослужить плохую службу.

Вот даже как... Никогда не думал, что кварц - это так ненадежно(((

В остальном граблей пока не видно - вроде все обсудили уже.

Да, это верно. В теории относительно не сложно. Но вот сбой может порушить все теории) Нужно мне еще думать в этом направлении.

У меня в подобных вещах при отказе МК (напр. Tiny15L+IRL510) - горели нижние токоизмерительные резисторы, после чего разобраться, кто виновник торжества, не представлялось возможным - ведь в любом случае затвор оказывался пробит.

Я для подобного случая взял блок питания MeanWell, у него есть защита от перегрузок. Но не знаю, успеет ли она сработать до того, как выгорит токоизмерительный резистор или транзисторы.

ведь в любом случае затвор оказывался пробит.

А можно узнать причину пробивания затвора? Закорачивание моста? Есть ли опторазвязка портов МК и силовых ключей?