Halbbrücken-Motortreiber; beste motorplatzierung?

Die beiden Optionen:

Ich habe ein Forum nach dem anderen durchforstet, um eine einseitige Einigung darüber zu erzielen, was die beste Motorplatzierung innerhalb der Halbbrücken-Treiberschaltung wäre: Den Motor über den High-Side-MOSFET oder über den Low-Side-MOSFET legen. Als Beispiel habe ich beide Optionen aufgenommen. (Bitte schreiben Sie keinen Aufsatz über meinen schematischen Entwurf, dies sind nur Hilfsmittel, um die Problemstellung zu beschreiben!)

Motor über die High-Side-FETS Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Motor über den Low-Side-FETs Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die durchschnittliche Stromaufnahme für das vorgeschlagene Beispiel würde etwa 24 A betragen, daher die parallele Anordnung der FETs.

Außerdem habe ich, wie in den Bildern zu sehen, die Ausgänge „HO“ und „LO“ des IR2111-Treibers vertauscht, um die korrekte Ausgabe zu erhalten, wenn sich der Eingang „PWM_In“ ändern sollte. Das Datenblattdiagramm für den IR2111 finden Sie hier: IR2111 Datenblatt

Die von mir bisher durchgeführten Untersuchungen scheinen darauf hinzuweisen, dass für Anwendungen, die keine Motoren antreiben sollen, eine Last über den Low-Side-FETs am vorteilhaftesten ist, wie im zweiten Bild zu sehen ist. Aber für das Motorfahren ist die erste Anordnung vorteilhafter, zumindest nach dem, was ich höre.

Bitte halten Sie jede Antwort lässig und respektvoll, ich möchte nur einige erfahrenere Meinungen dazu hören!

Ist Ihr "DC-Motor" ein BLDC- oder ein echter DC-Motor? Sie haben ein Missverständnis darüber, wie der Motor so oder so funktioniert, aber eine Antwort hängt davon ab, welchen Motortyp Sie verwenden.
Beide Optionen sind falsch. Es könnte das größte Problem sein, aber es ist auch am einfachsten zu erklären und zu beheben. Sie haben ein zweites Problem, das fast genauso schlimm ist, was viel mehr Erklärung erfordert, sodass ein Aufsatz erforderlich ist.
@Darius Ich bin mir nicht sicher, ob ich eher ein "Missverständnis" habe, dass meine Motive und Spezifikationen sehr nischenhaft sind. Wie auch immer, der Motor ist tatsächlich ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor. Jeder Einblick wäre und ich wäre dankbar.
@ShashMan, was sind dann deine Motive und Spezifikationen? Wenn Sie nach einer Antwort suchen, die Ihren Spezifikationen entspricht, müssen Sie uns diese Spezifikationen mitteilen.
@ Darius Half-Bridge-Treiber, der ein absolutes Maximum von 1700 Watt mit einer Dauerleistung von 600/700 Watt liefern kann. Die maximale Stromaufnahme beträgt 70 Ampere (wie durch eine 70-Ampere-Sicherung vorgeschrieben). Die 24 V kommen von zwei YUASA-Autobatterien, die Bleisäure sind. Die PWM kommt von einem esp32. Die Strecke hat so wenig Verluste wie möglich, wie es sich für einen Eco-Racer gehört. daher die Anordnung der Mosfets. Der High-Side-Mosfet ersetzt eine Flyback-Diode, die traditionell Wärme verschwendet.
Sofern ich es nicht ganz falsch verstanden habe, geht der Gleichstrommotor normalerweise zwischen das linke Paar oder Mosfets und das rechte Paar Mosfets (Sie haben dort eine horizontale Linie). Der Motortreiber schützt vor dem Einschalten (sagen wir) des linken hohen Mosfet und (sagen wir) des linken niedrigen Mosfet, aber nicht des linken hohen Mosfet und des rechten niedrigen Mosfet (in der Tat ist das normal); Dies würde Ihre Stromversorgung kurzschließen. Wenn Sie wirklich fest entschlossen sind, Mosfets zu verwenden, verwenden Sie entweder nur zwei davon (oder sogar einen davon und eine Diode) oder schließen Sie ein Paar nicht an den Treiber an, damit es sich nicht einschalten kann.
@ablight Beziehst du dich auf die Anordnung eines H-Bridge-Treibers? In diesem Fall würde der Motor normalerweise zwischen den linken und rechten Mosfets wechseln, aber er würde einen zusätzlichen IR2111-Chip benötigen, um dies zu steuern. Diese Anordnung ist etwas verwirrend, worüber ich hätte nachdenken sollen. Es ist ein Halbbrücken-Controller (keine H-Brücke) mit einem zusätzlichen MOSFET auf der High- und Low-Seite, um die zusätzliche Stromlast zu bewältigen.

Antworten (2)

Wenn dies ein unidirektionaler Motortreiber mit einer Halbbrücke sein soll, ist dies ziemlich sinnlos, da dies nur einen unidirektionalen Motorantrieb ermöglichen würde. Bei einem unidirektionalen Motorantrieb benötigen Sie jedoch nicht sowohl High- als auch Low-Side-MOSFETs.

Wenn dies Ihr Ziel ist, benötigen Sie nur entweder High-Side-MOSFETs oder Low-Side-MOSFETs, nicht beides. Beachten Sie jedoch, dass Sie, wenn Sie sich für High-Side-MOSFETs entschieden haben, keinen Boostrap-Kondensator-Gate-Treiber verwenden können, da diese darauf angewiesen sind, dass ein Low-Side-MOSFET vorhanden ist und häufig genug schaltet, um den Bootstrap-Kondensator aufzufrischen, indem Strom von 12 V nach Masse durch den fließen kann Kondensator. Dies bedeutet auch, dass eine Einschaltdauer von 100 % nicht zulässig ist.

Sie würden entweder Low-Side-MOSFETs nur mit Low-Side-Gate-Ansteuerung verwenden. Oder wenn EMI ein Problem darstellt und Sie möchten, dass der Motor mit Masse verbunden bleibt, verwenden Sie einen kontinuierlichen High-Side-Gate-Antrieb (z. B. Entfernen der Bootstrap-Diode und Anschließen einer isolierten schwebenden Spannungsversorgung, wo normalerweise der Bootstrap-Kondensator hingehen würde.

Wenn dies ein bidirektionaler Motortreiber sein soll, der eine H-Brücke verwendet (die sich von einer Halbbrücke unterscheidet).

  1. Nur wenn man die rechte Seite betrachtet, ist das keine H-Brücke. Der Motor geht an keiner dieser Stellen. Google Schaltpläne einer H-Brücke und schau dir an, wohin der Motor geht. Sie haben einen permanenten Kurzschluss dort platziert, wo der Motor hingehen soll.

  2. Sie haben die Low-Side-Gate-Treiberausgänge mit den High-Side-MOSFETs und die High-Side-Gate-Treiberausgänge mit den Low-Side-MOSFETs verbunden.

  3. Wenn man sich ansieht, wie die linke Seite mit der rechten Seite verdrahtet ist, sind Ihre Antriebssignale auch in mehr als nur #2 falsch. Ich denke, der gesamte Grund, warum Ihre Schaltung verstümmelt ist, liegt darin, dass Sie sich die Schaltpläne des Gate-Treibers für eine Halbbrücke angesehen und dann versucht haben, sie mit einer H-Brücke zusammenzuführen. Das 'H' in H-Brücke steht nicht für Halbbrücke. Eine H-Brücke besteht aus vier MOSFETs, die so angeordnet sind, dass sie wie ein H geformt sind. Die linke Hälfte einer H-Brücke ist also eine Halbbrücke, und die rechte Seite einer H-Brücke ist eine weitere Halbbrücke.

    Ihre H-Brücke benötigt zwei Gate-Treiber-ICs, sodass Sie zwei High-Side-Gate-Treiber und zwei Low-Side-Gate-Treiber haben, sodass Sie einen für jeden der vier vorhandenen MOSFETs haben.

Das Schema des OP sieht ziemlich ähnlich aus wie das im Datenblatt, abgesehen davon, dass das OP parallele Mosfets für aktuellere hat - pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/68060/IRF/IR2111.html
@HandyHowie Das ist zwar schematisch für eine Halbbrücke, aber Sie fahren fast nie Motoren über nur eine Halbbrücke. Ich interpretierte, dass es eine H-Brücke sein sollte. Wenn es keine H-Brücke sein soll, sondern ein Push-Pull-Treiber, dann ist es aus zwei Gründen irgendwie sinnlos: (1) Es ist nicht bipolar (nicht, dass der IC dies unterstützen könnte), also könnte es sich nur in eine Richtung drehen (2 ) Wenn es unidirektional sein soll, sind Halbbrücke und zugehörige Gate-Ansteuerung sinnlos, da Sie in diesem Fall nicht sowohl High- als auch Low-Side-Transistoren benötigen.
@HandyHowie Bearbeitet, um diese Möglichkeit anzusprechen.
Danke für die Antwort @DKNguyen, es ist jedoch meine Absicht, eine Halbbrücke auf diese Weise zu verwenden, da die hohe Seite auf die gleiche Weise verwendet wird, wie eine Diode zur Behandlung von Gegen-EMK verwendet werden könnte. Das System, das ich zu entwerfen versuche, ist spezifikationsgemäß unidirektional und so effizient wie möglich, sodass Verluste über eine Diode nicht akzeptabel wären. Während Ihre Kommentare zu einer weiter verbreiteten H-Brücke ja sind, aber aus den bereits genannten Gründen kann ich keine verwenden!
@ShashMan Verstanden. Beachten Sie dann die Bootstrap-Anforderung, wenn Sie eine 100-prozentige Pflicht erwarten. Bezweifeln Sie auch die Notwendigkeit paralleler Low-Side-MOSFETs, wenn dies der Fall ist.
@DKNguyen Danke, Mann wird es in Zukunft zur Kenntnis nehmen :)
@ShashMan Streichen Sie, was ich über parallele Low-Side-MOSFETs gesagt habe. Ich meinte, Sie brauchen keine parallele High-Side. Weil Sie aufgrund der Boostrap-Anforderung wahrscheinlich die Low-Side als Treiber und die High-Side als Synchrongleichrichter verwenden sollten. Dann können Sie bei Bedarf 100% Zoll erhalten.
Ja das macht Sinn. sehr geschätzt. @DKNguyen

Ihre beste Option ist Nummer 3, diese Schaltung:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wählen Sie Ihre Freilaufdiode so aus, dass sie die volle Versorgungsspannung und den maximalen Einschaltstrom, vorzugsweise mehr, aufnehmen kann. Ihre PWM-Quelle ist möglicherweise zu schwach, um einen 24-A-fähigen MOSFET anzusteuern, sodass Sie möglicherweise einen Puffer dazwischen benötigen.

C1 ist Ihre lokale Entkopplung, es sei denn, Sie wissen wirklich, was Sie tun.

Diese Strecke war die erste, die ich für einen Motorfahrer in Betracht gezogen habe, da ich mir sicher bin, dass die meisten es getan hätten. Da ich jedoch in meinen Halbbrückenzeichnungen einen hohen und einen niedrigen Mosfet habe, möchte ich keine Diode verwenden. Wie ich verstehe, würde für die Lasten, die ich durch den Fahrer bringen sollte, zu viel Abwärme durch die Gegen-EMK erzeugt werden. Korrigiere mich, wenn ich falsch liege.
Sofern wir nicht über 5 V oder weniger sprechen, wird sehr wenig in der Diode verschwendet. Wenn Sie mit einer Nennleistung von <200 V einverstanden sind, können Sie Shottky verwenden, um sie noch weiter zu senken. Müssen Sie den Motor aktiv unterbrechen?
Die Gegen-EMK des Motors ist hauptsächlich eine Bewegungskapazität, da Winny sagt, dass die Diode nur kleine Ströme sieht. aber wenn Sie eine elektrische Bremse haben möchten, dann ja, das Hinzufügen eines MOFET, der den Motor kurzschließt, könnte dies tun.
Halbbrücken-Motortreiber; beste motorplatzierung?
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