Polaritätsunabhängige Flyback-Diode

Ich baue gerade eine Steuerung für eine Slotcar-Strecke.

Diese funktionieren, indem ein Auto auf einem Gleis auf zwei Schienen gestellt wird, die den Gleichstrommotor des Autos mit Strom versorgen.

Die Schiene hat einen Eingang von 20 V und einen 3-poligen Ausgang für den Controller. Der ursprüngliche Controller hat einfach einen Rheostat, der die Spannung im Motor reguliert.

Ich möchte einen Controller bauen, der einen MOSFET und PWM aus einem Atmega 328 verwendet.

Hier ist das Problem, mit dem ich konfrontiert bin:

Die Polarität der Stromversorgung des Gleises kann sich ändern, da unterschiedliche Gleiskonfigurationen dazu führen, dass das Auto in unterschiedliche Richtungen fahren kann.

Um Schäden am MOSFET zu vermeiden, habe ich vor dem MOSFET einen Gleichrichter hinzugefügt.

Das Problem, mit dem ich jetzt konfrontiert bin, ist, dass ich eine Flyback-Diode über den Motor einbauen muss, aber da die Richtung und Polarität des Motors möglicherweise unterschiedlich ist, weiß ich nicht, wie ich die Flyback-Diode ausrichten soll.

Die zusätzliche Herausforderung besteht darin, dass ich nur etwas bauen kann, das mit den 3 rechten Pins verbunden ist, die auf dem Bild angezeigt werden.

Wie kann ich diesem Motor eine Freilaufdiode hinzufügen, die sich in beide Richtungen dreht?

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Antworten (2)

Das Einsetzen eines MOSFET in einen Brückengleichrichter ist eine gute Möglichkeit, um sicherzustellen, dass der MOSFET immer die richtige Polarität erhält, aber es sind zwei Punkte zu beachten: -

  • Sie müssen eine optische Schnittstelle mit dem MOSFET herstellen, um ihn zu steuern, da Sie jeden Bezugspunkt zur tatsächlichen Masse "verloren" haben.
  • Es treten Verluste auf, da im Strompfad zwei Diodenabfälle vorhanden sind.

Um den MOSFET zu schützen, können Sie eine Zenerdiode parallel dazu im Brückengleichrichter hinzufügen. Es muss für eine Spannung ausgelegt sein, die größer ist als die ankommende Stromversorgung, dh 24 Volt.

Oder besorgen Sie sich ein MOSFET-basiertes Halbleiterrelais - diese sind intern optisch isoliert und sollten die Arbeit für moderate PWM-Frequenzen (möglicherweise bis zu 1 kHz) erledigen: -

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Die Ein- und Ausschaltzeit beträgt etwa 1 ms für das obige Gerät, aber es wird schnellere Geräte geben.

Sie benötigen jedoch immer noch einen Flyback-Schutz, der durch zwei in Reihe geschaltete Back-to-Back-Zenerdioden mit geeigneter Spannung und Stromstärke gebildet werden kann.

Nun, es wäre viel einfacher, den Mosfet vor dem Umkehrschalter zu platzieren. Auf diese Weise könnten Snubber-Dioden auf die Inversionskontakte gelegt werden. Wenn Sie es auf diese Weise tun möchten, ist der "bidirektionale Netzschalter" ein ziemlich großes Problem, wie bereits in den Kommentaren gesagt.

Da der Strom in Slotcars ziemlich bescheiden ist (hoffe ich), könnte eine gute Lösung darin bestehen, zwei hintereinander liegende P-Kanal-Mosfets zu verwenden. Sie sind aus technologischen und physikalischen Gründen viel weniger leistungsfähig, aber für einige Ampere Strom kein Problem. Es ist auch besser, da Sie nur einen Diodenverlust (eine Körperdiode) anstelle von zwei haben.

Da es sich um einen p-Kanal handelt, müssen Sie die Gate-Spannung nicht mit einem Optokoppler übersetzen, sondern müssen sie nur von der Stromversorgung herunterziehen (mit einem n-Kanal oder einem bjt, Ihrer Wahl).

Wenn Sie in der TI-Appnote SLVA948 nachsehen, werden Sie einige Ideen sehen. Offensichtlich wollen sie ihr Produkt verkaufen, aber in Abbildung 12 sehen Sie eine grundlegende Schaltung, mit der sie arbeiten können.

Sie haben keinen Diodenverlust für zwei als SSR verdrahtete MOSFETs.
Ja du hast recht meine schuld. Sie sind beide in voller Verbesserung
Ja, aber ich glaube nicht, dass es die MOSFETs sehr gut einschalten wird, wenn versucht wird, die Last an die negativste Schiene anzuschließen, wenn die Last von der positivsten Schiene gespeist wird. Aus diesem Grund wird in SSRs ein photovoltaischer Optokoppler verwendet.
Eliminieren Sie die Anforderung für eine Freilaufdiode, verwenden Sie einen MOSFET mit der entsprechenden Avalanche-Einstufung. Dies hilft auch, die Schaltung zu vereinfachen. Die Polarität der Spur ändert sich, die Polarität der Stromquelle jedoch nicht.
er sagte, dass die Quelle je nach Gleisstück die Polarität umschaltet. Das, oder ich habe die Spezifikation falsch verstanden. Sich auf die Lawinenbewertung zu verlassen, ist meiner Meinung nach eine schlechte Sache, insbesondere bei PWM-Anwendungen, bei denen es sich wirklich wiederholt. Ein guter RC-Snubber würde hier die Arbeit erledigen, aber es ist schwierig zu entwerfen.
Andy aka: Ja, da hast du recht. Wenn die Polarität umgeschaltet wird, gibt es nicht genug Vgs. Wenn die PWM-Anforderung nicht wäre, wäre ein SSR in der Tat ideal, aber wahrscheinlich würden Slotcars sogar bei (meistens) hörbaren Frequenzen funktionieren. Es ist sowieso ein interessantes Problem bei der Übersetzung von Ebenen.
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