Komplementäre H-Brücken-Motorsteuerung

Ich habe einige Bedenken in einer von mir entworfenen Motorsteuerplatine. Manchmal fangen die MOSFETs unerwartet an zu brennen. Ich vermute, einer der Gründe ist die dünne Spur (0,2 mm), die ich in meiner flexiblen Platine (0,2 mm) habe, aber ich denke, der vorübergehende Kurzschluss ist auch eine gute Erklärung. Ich verwende nur 4 Transistoren pro Motor (2xPMOS und 2xNMOS), wie Sie auf dem Bild sehen können

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Ich habe die Informationen auf dieser Website gelesen , verstehe aber immer noch nicht, wie man NMOS und PMOS auswählt v G S in einer Weise, dass die transienten Kurzschlüsse aufhören zu passieren.

Könnte mich jemand zu diesem Thema beraten?

ist das voraussetzung? die Steuerspannung muss = oder höher als die Versorgungsschienenspannung sein?
Das Datenblatt für Ihre p-FETs gibt die Gate-Schwellenspannung an, um 0 V @ Drain bei jeder Source-Spannung sicherzustellen. Wenn Sie ein negatives vGS benötigen, gibt es MOSFETs mit Logikpegel, oder Sie können einen zusätzlichen n-FET verwenden, um das Gate Ihres p-FET mit Schienenspannung zu versorgen.

Antworten (3)

Da Sie sechs E / A haben, können Sie, solange Sie nicht beide Motoren gleichzeitig betreiben müssen, die gleichen Gates der beiden Brücken parallel schalten und die Masse mit Ihren beiden verbleibenden E / A zu den Brücken muxen. so was:

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Die Transistoren und CMOS-Inverter sind das, was ich in meiner SPICE-Bibliothek habe, und sie sind nur konzeptionell. Sie sollten die Teile auswählen, die zu Ihrem Projekt passen.

Wenn Sie mit der Schaltung spielen möchten, ist das Modell hier , und wenn Sie es noch nicht haben, ist LTspice kostenlos erhältlich.

Welche anderen Vorkehrungen können neben dem Pull-up-Widerstand getroffen werden, um eine ausreichend schnelle Abschaltzeit zu gewährleisten?
@sherrellbc: Grundsätzlich sollten die MOSFET-Gate-Treiber Spannungsquellen sein, die steif genug sind, um die MOSFET-Gate-Kapazitäten schnell zu laden oder zu entladen, und die MOSFETs selbst sollten mit der niedrigsten praktikablen Gate-Kapazität ausgewählt werden.
@Tut: Ich stimme zu, dass die MOSFETs, wenn sie weder vollständig AUS noch EIN geschaltet sind, Leistung im teilweise leitenden Kanal verbrauchen.
@EM Fields: Ich habe nur 6 E / A zur Verfügung, um 2 Motoren (2 Vollbrücken) zu steuern. Deshalb habe ich nur die 4 Pins anstelle von 8 verwendet, um 2 Motoren zu steuern.
@EM Fields: Wenn ich einen MUX verwenden würde, um die Anzahl der Pins zu erweitern, um die Transistor-Gates einzeln zu steuern, würde es funktionieren?
Es kann. Ich werde daran arbeiten und in einer Weile etwas posten.
@ EM Fields: Könntest du das Diagramm unten überprüfen? Der mit separaten Bedienelementen (Control1, 2, 3 und 4).

Bei Brücken wie dieser muss man einige wichtige Dinge verstehen.

  1. Mosfet hat eine gewisse Ein- und Ausschaltzeit – Verzögerung, nachdem das Gate-Signal ausgeschaltet ist.**

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Sie müssen eine Verzögerung zwischen dem Ausschalten des ersten Transistorpaars und dem Einschalten eines anderen hinzufügen.

Entschuldigung für die Zeichnung in schlechter Qualität. Dies soll Ihnen zeigen, was passiert, wenn Sie 2 Mosfet-Paare einschalten.

Paarweise - meine ich

  • erstes Paar: oben links und unten rechts
  • zweites Paar: - unten links und oben rechts

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2. Ihre Brücke benötigt einen Mosfet mit "Logikpegel" , der mit 3,3 V (das ist eine sehr niedrige Spannung) vollständig geöffnet werden kann. Dies ist der Transistorparameter Vgs (Gate-Source-Spannung). Auf Ihrem Schaltplan sieht es so aus, als hätten Sie einen 3,3-V-Mikrocontroller. Wenn ja, beträgt Ihre Gate-Spannung 3,3 V. Es kann bis zu 3,0 V betragen, wenn der LiPo-Akku entladen und unter Last ist.

Transistoren in solchen Anwendungen sollten vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen sein, um effizient zu arbeiten, da sie sonst einen erheblichen Widerstand haben, und es gibt große Leistungsverluste an diesem Widerstand. Dieser Leistungsverlust am Widerstand kann den Transistor beschädigen.

Moderne Mosfets haben im voll geöffneten Zustand einen sehr geringen Widerstand (unter 1 Ohm), weshalb sie auch ohne Kühlkörper zum Schalten relativ hoher Ströme verwendet werden können.

Bearbeiten 2:

Sie sollten dieses Thema sehen: So bestimmen Sie die maximale PWM-Frequenz für Transistoren (2SK2554)

Danke für die Antwort. Die Zeichnung ist in Ordnung. Ich selber zeichne viel mal in Paint =). In Bezug auf die Verzögerung, von der Sie sprechen, hatte ich gehofft, diese Verzögerung durch die richtige Auswahl der PMOS- und NMOS-Transistoren zu erzeugen. Ich weiß nur nicht, was ich im Datenblatt der Transistoren vergleichen soll, um sie richtig auswählen zu können.
@ user43113 Ich habe einige grundlegende Informationen hinzugefügt, die Ihnen bei der Auswahl von Transistoren helfen könnten.

Was ist mit dieser Schaltung, die NOTs und gekreuzte komplementäre PMOS / NMOS verwendet? Würden Sie sagen, dass so etwas funktioniert?

Ich denke, das NOT wird dem NMOS eine beträchtliche Verzögerung geben.

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Das wird funktionieren, und Sie werden 2 I/Os sparen und Sie werden in der Lage sein, beide Motoren gleichzeitig laufen zu lassen :-), aber Sie müssen vorsichtig sein; siehe das rote Zeug im Folgenden ...

Außerdem fügt der Inverter (NOT) nur eine geringfügige Verzögerung durch das leitende Paar hinzu, unternimmt aber nichts, um ein Durchschießen zu verhindern, während die Brücke schaltet; das muss durch vernünftiges Softwaredesign geschehen.

Schauen Sie sich die MOSFET-Datenblätter für ihre Gate-Kapazitäten und ihre EIN- und AUS-Schaltzeiten an, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was in Bezug auf Verzögerungen getan werden muss.

Außerdem folgen die bearbeiteten Schaltpläne, die mit MOSFET-Referenzbezeichnern und Wahrheitstabellen kommentiert sind.

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