Controlador de H-bridge del colector común: ¿hay alguna forma de hacer esto con los MOSFET? El voltaje de la puerta parece demasiado alto

Navega tus respuestas
1

Background

Hice 4 de los siguientes circuitos de empuje y tracción, como el que se muestra a continuación, para usar como dos controladores de puente en H para los motores (pérdida de corriente de aproximadamente 5A). Lo siento por no dibujar los Darlington completamente, lo hice en Microsoft Paint. Los darlington tienen un diodo inverso integral.

Miscriteriosfueron:

-Haciaadelante,haciaatrásyhaciaabajodisponibles(nohayningúninterésparticularenusarelmotorcomofreno)

-Buildableenstripboard

-Nohayposibilidaddequeambostransistoresdepotenciaseenciendanjuntosdebidoaseñalesdeentradaincorrectas

-Elcomponentecuentalomásbajoposible.

Resolvíestomedianteelusodeseguidoresemisoresback-to-backenunarreglopush-pull.PudeatornillarloscolectoresdeQ3a-dalchasis,yQ2a-daunsoporte/disipadordecalorconectadoalafuentepositiva,paramantenerlacorrientedealimentaciónfueradelstripboard.Lasconexionesalmotorserealizaronconcablealolargodeltrazadodelatabladeseparaciónparaevitarunacorrienteexcesivaenlapista.Consulteacontinuación.Elcabledesuministrode+12Vesnegroporqueprovienedeunfusibleenlíneaquetieneuncablenegro.

Veaacontinuación(ignorelaformaenqueseaplastaronloscomponentesylaformaenquehicelaconexiónalterminalpositivo).

Pregunta

El voltaje del emisor de base para un Darlington es de aproximadamente 1.2 V, por lo que todo funciona bien. Lo único es que la ganancia actual de los Darlington es de aproximadamente 750, lo que significa que el valor de R2 es bastante bajo para que Q2 se encienda correctamente. Esto significa que R2 consume mucha corriente cuando Q1 está encendido.

Parece que los MOSFETS son la manera de hacer cosas como esta en estos días, pero hay un problema. Por ejemplo, en las hojas de datos enlace y enlace parece que en la página 3, primera imagen, un voltaje de fuente de compuerta de 4.5V proporcionará la corriente correcta. Pero no hay datos para voltajes de fuente de compuerta más bajos.

¿Hay alguna forma de replicar / mejorar este circuito con MOSFET push-pull en el modo de drenaje de fuente / seguidor común? Todos los MOSFET que he visto requieren demasiado voltaje de fuente-fuente para encender para poder ser utilizado en modo push-pull con los desagües conectados a los rieles de suministro.

    
pregunta Level River St

2 respuestas

1

El costo de las partes es una cosa, pero el costo de propiedad (por año) es un asunto diferente cuando se considera la cantidad de calor generado por los emisores o los seguidores de la fuente: se le factura por este calor de una manera u otra, por lo que vale la pena considerarlo. Pagando un par de libras más para ahorrar dinero a largo plazo.

Si no va a utilizar PWM, es decir, el encendido y apagado rápido de los motores, entonces un circuito de relé de inversión y un interruptor de encendido / apagado suena como si fuera una opción barata. Relé de marcha atrás: -

Esteesundiagramabásicoquemuestrasololoscontactosderelé(tipoDPDT).ElmotordeCCgeneraráunretrocesodeemergenciacuandoloscontactoscambiendeposiciónparaquepuedausaruncondensadordeseguridadde100nFentodoelmotor,loquegarantizaráqueloscontactosesténprotegidoscontraelarcoexcesivo.

Pararealizarlafunciónde"parada", use un MOSFET de canal N en la alimentación negativa de la fuente de alimentación del motor: -

Lo anterior muestra una conexión directa al motor, pero creo que entenderás que alimenta el relé de inversión que luego alimenta el motor.

Incluso puede implementar una forma de control de regulación mediante el uso del Mosfet de canal N y un PWM de frecuencia moderada si lo desea.

    
respondido por el Andy aka
1

Lo que necesita usar se llama MOSFETS "Nivel lógico". Por lo general, tienen una tensión de umbral de puerta inferior a 5 VCC. Esto es lo que más comúnmente uso para controlar circuitos de LED simples directamente desde un pin MCU, pero también son la forma en que muchos chips de controladores de motores modernos funcionan en el interior.

Llene un puente H completo, necesitará al menos 4 MOSFETS: canal 2 N para los lados bajos y canal 2 P para los lados altos. El problema es que los controladores del lado ALTO se activan y desactivan completamente desde un pin MCU sin la necesidad de una gran cantidad de componentes externos.

Aquí está el H-Bridge básico. Tenga en cuenta que NO he incluido ningún tipo de diodos de seguridad que NECESITA, ni hay capacitores a granel. El riel superior es la batería, la parte inferior está conectada a tierra.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que los MOSFETS son dispositivos controlados por voltaje, por lo tanto, debería poder manejarlos desde una fuente de voltaje sin preocuparse por el flujo de corriente. Puede ser elegante e intentar limitar el voltaje que se observa en cualquier compuerta para controlar directamente el flujo de corriente a través de los FET, pero es más común saturar los FET para obtener el flujo de corriente máximo y luego controlar la velocidad mediante PWM. Usando MOSFET de nivel lógico, puede hacer esto directamente desde la puerta MCU.

  • Motor CW: A-0, B-1, C-0, D-1
  • motor CCW: A-1, B-0, C-1, D-0
  • Libre de motor: A-1, B-1, C-0, D-0
  • Freno del motor: A-0, B-0, C-0, D-0 o A-1, B-1, C-1, D-1

A partir de esto, puede conectar de forma segura A-C y B-D para evitar la posibilidad de cortocircuitar la batería a tierra. Es probable que algunas personas también sugieran una resistencia entre el pasador MCU y las puertas FET, solo por seguridad. Algunas personas incluso utilizan el optoacoplamiento para un aislamiento completo. Dudo que estés buscando esa fantasía.

El problema es que no puede suministrar suficiente voltaje desde un pin de MCU para apagar por completo los MOSFET del canal P a menos que la batería del motor no sea más que (y realmente deba ser menor que) el voltaje de la MCU, que es 5V o 3.3V si está utilizando Arduino.

En ese caso, podemos agregar un segundo par de MOSFET de canal N para ayudar a manejar los MOSFETS de canal P en el lado ALTO de esta manera:

simular este circuito

Ahora, M5 y M6 sirven para tirar de las compuertas de M3 y M4 LOW, o dejarlas flotar ALTAS. Esto cambia un poco el control ...

  • Motor CW: A-1, B-0, C-0, D-1
  • motor CCW: A-0, B-1, C-1, D-0
  • Libre de motor: A-0, B-0, C-0, D-0
  • Freno del motor: A-1, B-1, C-0, D-0 o A-0, B-0, C-1, D-1

Tenga en cuenta que ahora si desea conectar líneas cruzadas, sería A-D y B-C; sin embargo, esto significa que pierde la capacidad de frenar eléctricamente el motor, y aún así no protege contra cortocircuitos en el suministro y la tierra.

Hay otras formas de hacerlo, pero esta es una forma bastante común y simple que no requiere muchas partes externas (como bombas de carga). Por otra parte, sería mejor encontrar un IC de controlador de motor que pueda manejar el voltaje y la corriente de su (s) motor (es); es probable que sea mucho más eficiente que cualquier cosa que construya con transistores por su cuenta.

    
respondido por el Kurt E. Clothier

Lea otras preguntas en las etiquetas

¿Cómo escribir un contador en verilog para anunciar una entrada? ¿Alguna sugerencia sobre el sensor de rango?