Проблема с UC3843, силовой ключ со стабилизацией тока на индуктивность Опции

[king2]

Делаю драйвер шагового двигателя ШД5.

Схемку прилагаю.


На входе PWM меандр 20кГц TTL, на входе IN меандр 1Гц, питание 24в, к разъему P1 подключена обмотка двигателя (одна).
Диод D1 - IN5820, и с ним все работает нормально и правильно (резистором регулируется ток в обмотке - это видно при попытке сдвинуть его с места, форма сигнала похожа, ШИМ работает, и так далее).

Диод этот служит для защиты полевика от выбросов обратной ЭДС, и защищает-таки (видно на осциллографе). И вот решил я его заменить на TVS диод 1.5KE-50A, и ток вдруг резко упал (как и момент на валу двигателя). Окей, воткнул его последовательно с предыдущим шоттки, и вот когда супрессор замыкаю (остается только диод) - ток возрастает (по осциллографу - раза в 2-3), мерял на резисторе R5.

Доктор, что я делаю не так? всю голову поломал...


Что пробовал:
- диод шоттки на базу транзистора, на всякий случай, от отрицаловки
- диод на 3 ногу микрухи, от того же

В процессе экспериментов эффект исчез, теперь ток всегда маленький.
Более внимательное изучение осциллограммы показало, что на ноге 3 присутствуют большие пики

- RC-фильтр на ноге 3, резистор пробовал 1 и 3 ком, кондер от 22p до 10n - пофигу. Вплоть до того, что сигнал превращается в пилу, но импульсы все равно есть.

Я так понимаю, как раз они и портят всю картину, вызывая отсечку по току.
Всю голову поломал, так и не понял. Может есть какие-то мысли по этому поводу?

[Microwatt]

Хорошо бы понять что тут нужно получить вообще?
Плавное ШИМ-регулирование тока в обмотке с высоким КПД или единичный импульс тока с возможно более крутым спадом при выключении, любой ценой, не взирая на потери мощности?
Пока это не сформулировано достаточно четко - обсуждать подробности бесполезно.
Я исхожу из плавного регулирования. Стартер, похоже, пытается переделать двигатель в реле с коротким временем отпускания.

[king2]

Хорошо бы понять что тут нужно получить вообще?
Плавное ШИМ-регулирование тока в обмотке с высоким КПД или единичный импульс тока с возможно более крутым спадом при выключении, любой ценой, не взирая на потери мощности?
Пока это не сформулировано достаточно четко - обсуждать подробности бесполезно.
Я исхожу из плавного регулирования. Стартер, похоже, пытается переделать двигатель в реле с коротким временем отпускания.

КПД не очень волнует, цель - получить высокий момент на двигателе.
Я читал, что если коротить обмотку диодом на обратном ходе, то момент падает, если стабилитроном - увеличивается. К сожалению, я не силен в физике процессов, происходящих при этом (особенно в магнитной части).

Да, похоже. Только это реле у него будет часто-часто щелкать. А где будет рассеиваться энергия при выключениях, автор подумал?

Вот как я читал, если ставить диод - то вся в диод и уйдет, если стабилитрон (супрессор - частный слуай) - то часть в супрессор, часть в работу двигателя (посредством волшебного преобразования электричества в магнетизм ).

А вы посмотрите на собственную емкость примененного саппрессора, при включении транзистора она заряжается до напряжения питания, что и вызывает кратковременный всплеск тока.

Мощный ход!
Искреннее спасибо, в будущем буду обращать внимание на такие ньюансы.
Но, к сожалению, в этом случае не подходит - последовательно с супрессором включен диод, так что на прямом ходу через супрессор ток не течет..

Включать датчик тока непосредственно на 3-ю ногу, как показано в стартовом посте, конечно же нельзя. Это выжечь вход токового компаратора 38ХХ при броске тока.

Ну это же макетка, показано было текущее положение дел, от которого отталкивался. В рабочем варианте, конечно же, будут и блокировочные кондеры по питанию, и RC-цепочка на 3 ногу, и подстроечника не будет.

Завтра померяю время нарастания и спада тока при разных сочетаниях. Есть у меня предположение, что диод надо ставить через полевик, чтобы он был включен только когда включен канал, а в остальное время его размыкать (и останется только супрессор). Тогда получится и рыбку сьесть и момент на движке не потерять. Прав ли я?

[Microwatt]

КПД не очень волнует, цель - получить высокий момент на двигателе.
Я читал, что если коротить обмотку диодом на обратном ходе, то момент падает, если стабилитроном - увеличивается. К сожалению, я не силен в физике процессов, происходящих при этом (особенно в магнитной части).


Вот как я читал, если ставить диод - то вся в диод и уйдет, если стабилитрон (супрессор - частный слуай) - то часть в супрессор, часть в работу двигателя (посредством волшебного преобразования электричества в магнетизм ).

Где читали? Момент электродвигателя только от тока в обмотке зависит. При прочих равных условиях. Момент двигателя - взаимодействие магнитных полей. А они там появляются только от тока в обмотках.
Пытаясь, непонятно зачем, побыстрее убрать ток из обмотки Вы момент не увеличите. Вы добились только потери работоспособности вообще. Прежде, чем что-то наугад дорабатывать, хорошо бы понять для чего это делается и что оно даст в принципе. И обязательно разобраться как оно до улучшений работало.
Боюсь, что даже назначение ШИМ в этом устройстве Вы не совсем ясно представляете. Для чего это вообще тут нужно? Можете сформулировать?
Убирайте этот сапрессор подальше и ищите снятый диод. В схеме работы кроме этого места полно.

[king2]

Где читали? Момент электродвигателя только от тока в обмотке зависит. При прочих равных условиях. Момент двигателя - взаимодействие магнитных полей. А они там появляются только от тока в обмотках.
Пытаясь, непонятно зачем, побыстрее убрать ток из обмотки Вы момент не увеличите. Вы добились только потери работоспособности вообще. Прежде, чем что-то наугад дорабатывать, хорошо бы понять для чего это делается и что оно даст в принципе. И обязательно разобраться как оно до улучшений работало.
Боюсь, что даже назначение ШИМ в этом устройстве Вы не совсем ясно представляете. Для чего это вообще тут нужно? Можете сформулировать?
Убирайте этот сапрессор подальше и ищите снятый диод. В схеме работы кроме этого места полно.

По многочисленным форумам. Меня поразило то, что много кто предлагал супрессор вместо стабилитрона, но никто не писал о том, что попробовал это сам. Однако, положительные отзывы о применении стабилитронов последовательно с диодами были (особенно на высоких скоростях). полагаю, что это из-за того как раз, что при большой частоте ток не спадает достаточно быстро, и все еще создаваемое им магинтное поле "тянет" движок обратно (а он уже эту позицию проскочил).

Я и решил попробовать такой вариант, но только с супрессором. До недавнего времени я предполагал, что диод нужен только для того, чтобы защитить полевик от пробоя обратной ЭДС. Однако, сейчас увидел (и вы все пишете, что все правильно!), что не только, а и еще, чтобы не дать спадать току между импульсами ШИМ.

Я вот только не думал, что эффект будет НАСТОЛЬКО выражен (на порядок ток уменьшается, если не больше). Как же тогда это решение используют в двигателях??

ШИМ нужен, чтобы за счет бОльшего напряжения питания сделать резкий фронт сигнала (быстрое нарастание тока в обмотке), не спалив двигатель (потому что если не щелкать полквиком туда-сюда, движок-таки сгорит). Ну, и за счет того, что у нас есть удобно подвернувшаяся индуктивность обмотки, мы можем надеяться, что за то время, пока мы полевик отключали, ток не спадет до нуля, а изменится несущественно. Как-то так..

В принципе, можно было бы забить на этот эффект, поставить диоды и все бы работало, но мне стало интересно разобраться, а почему оно так... вот и закопался.

[Tanya]

Я вот только не думал, что эффект будет НАСТОЛЬКО выражен (на порядок ток уменьшается, если не больше). Как же тогда это решение используют в двигателях??

ШИМ нужен, чтобы за счет бОльшего напряжения питания сделать резкий фронт сигнала (быстрое нарастание тока в обмотке), не спалив двигатель (потому что если не щелкать полквиком туда-сюда, движок-таки сгорит). Ну, и за счет того, что у нас есть удобно подвернувшаяся индуктивность обмотки, мы можем надеяться, что за то время, пока мы полевик отключали, ток не спадет до нуля, а изменится несущественно. Как-то так..

О! Вы уже приближаетесь... А теперь подумайте. Как Вы правильно заметили, для шагания с большой скоростью без потери момента нужно увеличивать напряжение питания, чтобы за некоторое время достичь некоторого же тока в обмотке. А имеет ли смысл ставить стабилитрон (или его имитацию) с напряжением больше, чем первое? Ведь его роль - источник питания обратной полярности.
Они должны быть одного порядка... А если вспомнить о сопротивлении обмотки, то строго меньше...
А энергию посчитать очень полезно... Если Вы (вроде бы писали) не умеете, то это большой минус... Или плюс с точки зрения Глобального Потепления, в служении которому Вас легко заподозрить.
P.S. Если взять "нормальный" биполярный двигатель, то можно даже не думать про все это. А использовать стандартные драйверы.

[king2]

О! Вы уже приближаетесь... А теперь подумайте. Как Вы правильно заметили, для шагания с большой скоростью без потери момента нужно увеличивать напряжение питания, чтобы за некоторое время достичь некоторого же тока в обмотке. А имеет ли смысл ставить стабилитрон (или его имитацию) с напряжением больше, чем первое? Ведь его роль - источник питания обратной полярности.
Они должны быть одного порядка... А если вспомнить о сопротивлении обмотки, то строго меньше...
А энергию посчитать очень полезно... Если Вы (вроде бы писали) не умеете, то это большой минус... Или плюс с точки зрения Глобального Потепления, в служении которому Вас легко заподозрить.
P.S. Если взять "нормальный" биполярный двигатель, то можно даже не думать про все это. А использовать стандартные драйверы.

Хорошо, давайте углубимся в физику процесса.

Полевик включен, по катушке течет ток по пути HV -> обмотка -> полевик -> резистор -> земля. Электрончики внутри катушки бегут, стало быть, в обратном направлении, от земли в HV. Диод как бы не существует.

Предположим для простоты, что двигатель не вращается, и энергия вернется к нам почти вся обратно. Полевик закрылся. Ток продолжает течь, вызывая дефицит электрончиков на выводе обмотки, связанной с полевиком и положительный потенциал там же. Если мы оставим все как есть, без диода, то рано или поздно напряжение на катушке достигнет такого значение, что электирическое поле "вернет" электрончики обратно. То есть разность потенциалов будет возрастать очень быстро и до огромных величин, эта же разность потенциалов создаст нам электрическое поле, которое будет препятствовать движению электрончиков по катушке, ток быстро спадет, а затем может даже за счет емкости проводов и немного "отыграет" обратно.

Если же мы замкнем катушку через диод, то недостаток электрончиков в нижней части обмотки будет компенсироваться из ее верхней части через диод, и ток будет продолжать течь.

Стало быть, нам надо:
- пока идут импульсы ШИМ, замыкать катушку через диод (с рабочим током, равным рабочему току катушки), чтобы ток нарастал быстро
- когда импульсы ШИМ закончились (нам эта катушка больше не нужна), мы должны наоборот, убрать диод, чтобы ток в ней сдох как можно быстрее, не мешался и не тянул ротор обратно (заменив диод на супрессор, чтобы не погорел полевик).

Все правильно?

[Tanya]

Стало быть, нам надо:
- пока идут импульсы ШИМ, замыкать катушку через диод (с рабочим током, равным рабочему току катушки), чтобы ток нарастал быстро
- когда импульсы ШИМ закончились (нам эта катушка больше не нужна), мы должны наоборот, убрать диод, чтобы ток в ней сдох как можно быстрее, не мешался и не тянул ротор обратно (заменив диод на супрессор, чтобы не погорел полевик).
Все правильно?

Да. Только нужно учесть, что почти вся энергия (надо закладываться на всю), запасенная в катушке (обмотке) выделится в виде тепла в супрессоре.
И так будет на каждом шаге. Чем выше частота, тем больше... Хотите поставить еще ключик... оптический?

[king2]

Да. Только нужно учесть, что почти вся энергия (надо закладываться на всю), запасенная в катушке (обмотке) выделится в виде тепла в супрессоре.
И так будет на каждом шаге. Чем выше частота, тем больше... Хотите поставить еще ключик... оптический?

Да, это понятно (по поводу энергии). Супрессоры 1.5KE вроде тянут.
Ну, видимо либо MOSFET с опторазвязкой спецоптронами по гейту, либо вообще забить на это дело и делать просто на диодах.
Скорее второе, именно потому что это проект под определенный станок, на котором слишком быстро крутить движки не надо (поле маленькое, скорость обработки низкая).

Спасибо всем ОГРОМНОЕ за помощь!