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

 

[_Pasha]

Насчет пробивания затвора - поясняю, что непонятно было, пробился ли транзюк от перенапряжения из-за кривой разводки, либо что-то случилось по затвору, либо завис МК и транзистор сгорел по току. Результат - выгорает токовый резистор, и весь затвор включен на -36 вольт относительно истока.

Еще что хочу сказать: заметил, что у L298 мостовые выходы можно параллелить, так что до 5А можно снять. Очень полезная вещь! А мы тут транзисторами балуемся...

[haker_fox]

Насчет пробивания затвора - поясняю, что непонятно было, пробился ли транзюк от перенапряжения из-за кривой разводки, либо что-то случилось по затвору, либо завис МК и транзистор сгорел по току. Результат - выгорает токовый резистор, и весь затвор включен на -36 вольт относительно истока.

Понятно. Спасибо за детальное разъяснение!

Еще что хочу сказать: заметил, что у L298 мостовые выходы можно параллелить, так что до 5А можно снять. Очень полезная вещь! А мы тут транзисторами балуемся...

Гм! А вот за это уже
Но посмотрев на внутреннию структуру L298 мне кажется, что можно параллелить выходы не только в пределах одного корпуса, но более. Например, поставив 2 корпуса, можно запараллилить 4 моста, и получить 10 А. Т.е. про запас в моем случае. Надеюсь, что не ошибаюсь в этом.

[alexander55]

Но посмотрев на внутреннию структуру L298 мне кажется, что можно параллелить выходы не только в пределах одного корпуса, но более. Например, поставив 2 корпуса, можно запараллилить 4 моста, и получить 10 А. Т.е. про запас в моем случае. Надеюсь, что не ошибаюсь в этом.

Параллелить можно, но.
Внутри корпуса характеристики более одинаковые, чем в разных корпусах. Это надо иметь ввиду.

[haker_fox]

Параллелить можно, но.
Внутри корпуса характеристики более одинаковые, чем в разных корпусах. Это надо иметь ввиду.

Да, конечно. Но наверно для моих целей это не столь критично. Особенно если посадить эти корпуса на один теплоотвод и не допускать критических нагрузок.

[Sergej s]

Греются 298 сильно, больше чем на половину в длительном режиме рассчитывать не стоит,
зато дешево и сердито.
А по IR2104 есть интересный вариант (IRовский DT 92-4) внешняя накачка бустрепной
емкости 555 таймером, позволяет использовать драйверы IR21хх в статическом режиме.
Пробовал на макете н-мост на IR2104 в таком варианте, был приятно удивлен, запустился
без капризов, лишних шипов не вылезло.

[haker_fox]

Греются 298 сильно, больше чем на половину в длительном режиме рассчитывать не стоит,
зато дешево и сердито.

Сегодня провели испытания "на скорую" руку: запараллели мосты в пределах одной микросхемы и попробывали погонять двигатель. Верее двигателя два, но запаралеленных (такова оригинальная конструкция манипулятора). Работает отлично. Правда управляющие входы L298 дергали от руки, через джампера. Некогда МК было ставить, ПО готовить. Хотелось как можно скорее проверить драйвер в действии.
Теперь немного более подробно о технической части.
Двигатель ДПМ-35-Н2-02. Пуск. ток 2.5 А, ном. ток 0.6 А. Соответсвенно нетрудно прикинуть что будет при двух запаралеленных движках.
L298 подключена строго по даташиту. Были испытаны все режими двигателя (реверс, экстренное торможение, полное выключение) при разгруженном вале (передвигал только руку манипулятора) и при нагруженном. Примерно 2.5 кг на горизонтальную руку (движение по горизонтали). Трудно прикинуть какая нагрузка приходилась на вал. Микросхема не грелась. В конце испытания двигатель включался и выключлся под нагрузкой с частотой 3 - 5 Гц (подергиванием джампера). Все прошло отлично. Теперь есть уверенность с подключением к МК и полном испытании (ШИМ и тп).
Конечно техническая часть не блещет наукой, но все режимы L298 по даташиту были соблюдены: быстродействующие диоды, макс. и пиковая нагрузка и тд.
Павел (_Pasha) огромный Вам и просто человеческое спасибо за наводку!!!