12 Volt cam silecek motoru sürme hakkında bir şey soracaÄ

[xenix]

Daha önce düşük gerilimlerde IGBT kullanımına dair konuşulmuştu, orda yazdığım mesaj gönderiyorum:

Bir de nerde IGBT nerde Mosfet kullanılır bundan bahsetmek lazım. 200V üzerinde IGBT, altında Mosfet kullanmak genel olarak benimsenmiş. Tabi bunun istisnaları var, "cool mos" lar ile 500V gibi gerilimlere çıkılabiliyor. 12V gerilimde IGBT kullanmak çok büyük mühendislik hatası olur. Çünkü IGBT lerin 2V civarında Vce,sat gerilimi var. 12V un 2V unu transistörde kaybetmek hiç iyi olmaz. Mosfetlerde böyle bir doyum gerilimi yok, sadece Rds,on direnci var. Örneğin Rds,on değeri 17miliohm olan IRFZ44 den 10A akım akıtırsak sadece 170mV kaybederiz transistörlerde.

200V üzerine çıktıkca mosfetlerin gerilimini artırabilmek için içerideki iletim kanalı uzatılıyor, bu da Rds,on değerinin artmasına neden oluyor, bu noktadan sonra IGBT ler daha kayıpsız olmaya başlıyor. Orneğin 560V dc bara gerilimi olan bir motor sürücüde IGBT üzerinde 2V kaybetmek hiç de problem değil.

[tampinar]

IGBT kullanımından vazgeçtik IRF firmasına bir mesaj yazdık ve yapmak istediğimizi belirttik onlarda bize bir mesaj attı ve mesajda yapmaya çalıştığımız sistemde kullanabileceğimiz kompanentlerinin olduğu linki vermişler işi mosfet tarnsistör ve bunların sürücüleriyle yapmamızı belirtmişler.
Devrenin 2 tane IRF640 N kanal ve 2 tanede IRF9540 P kanal transistörle yapıldığını biliyoruz.Frenleme işi için bizde bu haliyle kullanımı benimsedik.Bu  mosfet transistörlerden denemeler için fazlasıyla satın aldık.
Şu şekilde bir mantık hatalı olurmu.H köprü devresinde + baraya bağlı mosfet transistörler IRF 9540 yalnızca açıp kapama işini üstlenecekler.PWM frekansı bu transistörlere uygulanmayacak.Fren için +24 volt üzerinden ikiside iletime geçirilecek  aşağıdaki IRF640 lar kapalı hız ayarlı yön kontrolü için ise hangi yön isteniyorsa üstteki IRF9540 lardan yalnızca biri devreye girecek ve aşağıdaki çaprazındaki mosfet tarnsistörlerlede IRF640 pwm sinyali uygulanarak anahtarlama yapılacak.
Biz devreyi pic mikro işlemcisi ile kontrol etmeyi ve anahtarlamayı düşünüyoruz.Mosfet transistörler ile işlemciyi araya 4 tane optokuplör kullanarak yalıtalım istiyoruz nasıl bir bağlantı yapsak uygun olur.
TLP250 optosu ve diğer mosfet sürücü entegreler pahalı kalıyor.
Bu iş TLP521/621 türü optolar ile yapılabilirmi.

[xenix]

Mantık doğru, frenleme için altaki 2 transistör birden iletime de geçirebilirsiniz, farketmez.  Alttaki iki transistörü iletime soktuğumuzda motoru kısa devre ederiz ve kısa devre akımı bu transistörlerden akar, eğer motor üzerinde atalet varsa, motorunda iç direnci az ise, akımın değeri e süresi büyük olur, böyle bir durumda frenleme için de yine PWM gerekebilir.

sürücü kısmında üç seçenek var gibi:
1) ucuz opto + mosfet sürücü
2) tlp250
3) IRF2110 gibi entegreler,

Bir de altlı üstlü olan mosfetleri anahtarlarken, birini kesime götürdükten sonra diğerini iletime geçirmeden önce deadband süresi kadar (2-3µs )beklemelisiniz.

[tampinar]

xenix
Devre üzerinde bir takım denemeler yapıyoruz ama pwm sinyalini verme safhasına henüz gelmedik.pwmi pic mikro işlemcisi ile vereceğiz.Biz devrenin son halini şöyle düşünüyoruz.H köprünün üstteki +24V. DC baraya bağlı transistörleri P kanal IRF9540 olacak ve bu mosfet transistörlere pwm sinyali verilmeyecek bu transistörler devrede yalnızca motorun dönüş yönüne göre gerekli sıra ile röle gibi açılıp kapanacak ve motor artık çalıştırılmayıp durdurulmak istendiğinde her ikiside devreye girip motor uçlarına +24V. DC gerilimi verecek.Frenleme gerekmiyor artık devrede.Yalnızca durdurma gerekiyor.
H köprünün altındaki N-Kanal mosfetler ise IRF640 ve bunları TLP250 ile şimdilik direkt sürüyoruz.pwm vermedik henüz.Burda değişik kaynaklarda IRF640 ın gate sürme direnci 15 volt sürme gerilimi ile (bu 15volt TLP250 nin 8 nolu vcc pinine veriliyor)33 ohm ve 47 ohm olarak verilmiş.sizde 22 ohm olarak vermişsiniz.TLP katoloğunda 500 mA. pic akımı 1.5A. sürme akımı verebilir denmiş.
15volt / 33ohm = 454mA. eder 15volt / 22ohm  = 681mA. burda bir yanlışımız varmı sizce birde burdaki dirençin 22ohm olduğunu düşünürsek
Pdirenç= 681mA. X 15 volt   Pdirenç=10Wattmı gerekir.yoksa daha düşük bir watta direnç işi görürmü.Aynı şekilde sunubber devresindeki 1nF. kondansatörü 63 volt seramik  ve direncide 0.25W. 100 ohm kullanıyoruz burlarda gerilim ve watt değerleri doğrumu.Snubber devresi daha yüksek genlikteki pic voltajlarını yakalamak için genişletilmek istense 4.7nF. 63 volt seramik kondansatöre seri bağlı 47 ohm 1/4 watt direnç bir önceki snubber devresi ile aynı mos transistörde birlikte kullanılabilirmi burda bir hata olurmu.

[xenix]

Gate sürücü sadece mosfeti iletime sokarken, veya kesime götürürken akım çeker, dolayısı ile 10W güç istemez, tlp250 1,5A akım verebiliyorsa 15V da en düşük 10 ohm gate direnci kullanabilirsiniz. 10 ohm ve üzerinde dirençler kullanılabilir, bunun değerine karar verirken bi alışveriş söz konusu, direnç değeri arttıkça anahtarlama kayıpları artıyor, ama mosfet kesime giderken daha düşük tepe gerilimler görüyor, direnci düşürdükçe de anahtarlama kayıpları azalıyor, ama tepe gerilimler artıyor. Bu noktada osiloskop var ise çok yardımcı olur size direnç değerini belirlemek için. Devre gerçekte de kullanılacak olan baskı devresine kurulu iken tam yükte devreyi test edin, Vds gerilimine bakın, kesim sırasında olan gerilimler mosfetin limitlerine gelmediği sürece gate direncini düşürmekte fayda var.

Eğer baskı devre üzerinde transistörlerin drain ve source ları ile dc link kondansatörü arasındaki yollar geniş ve kısa ise kaçak indüktans az olur, bu durumda snubber kullanmaya gerek kalmaz.

[xenix]

Gate direncinde harcanan güç;

P=2 × frekans × (gate kapasitans enerjisi) 'dir, bu da 1/4 wattın altında kalır.

Snubber direnci üzerinde harcanan güç de aynı şekilde;

P=frekans × (kaçak indüktans enerjisi) 'dir, kaçak indüktansın değerini bilemediğimiz için bir şey söyleyemeyiz.

https://www.picproje.org/index.php/topic,19257&highlight=

burada biraz açıklamıştım snubber ile ilgili konuları. En güzeli osiloskop ile Vds gerilimine bakıp ona göre karar vermek, diğer türlü konuştuklarımız fuzuli kalıyor

[yanlizefe]

xenix hocama bir sorum olacak
alçak endüktanslı bara sisteminde baskı devrede yolların kısa ve geniş tutulması elektrolit ve seramik kon ıgbt lere yakın olmasının haricinde baskı devrenin oluşan geometrik şeklinin önemi varmıdır

[xenix]

Hocam şöyle bir devre üzerinde anlatalım;



Üstteki transistör iletimde iken akım şekilde görüldüğü gibi motor üzerine akacak. Üstteki transistör kesime gittiğinde, motorun akımı alttaki mosfetin diyodu üzerinde dolaşacak (freewheel), ama okla gösterilen yollardaki akım sıfıra gidecek hızlı bir şekilde, yani ▲I/▲t yüksek, bu hattın kaçak indüktansı L olsa, üstteki transistör kesime gittiğinde (DC gerilim) + (L × ▲I/▲t) gerilimini görecek. L yi azaltmamız lazım. L manyetik alanda depo edilen enerji ile doğru orantılı, çünkü manyetik alanda depo edilen enerji;

½×L×I² = ½×B²×V/µ

Burada B manyetik alan, V ise metreküp cinsinden bu alanı taşıyan uzaydaki hacim, µ manyetik geçirgenlik katsayısı. B akımla orantılı olduğu için onu değiştiremeyiz, zaten B içerisinde I yı taşıdığı için I² ler birbirini götürecek,  o zaman manyetik alanı içeren hacimi küçültmeliyiz.

Şemada görüldüğü üzere kondansatör ve 2 mosfetten oluşan halkanın içinde manyetik alan var, dışarıda yok, çünkü tellerden birinin halka dışında oluşturduğu manyetik alan sayfa içine doğru, diğerininki dışına doğru, birbirini götürüyorlar. O zaman halkanın iç alanını azaltırsak kaçak indüktansı azaltmış oluruz. Geometrik olarak bunu söyleyebilirim.

Motora giden kablolar üzerindeki akım motor indüktansı yüzünden sabit, zaten gerektiğinde diyotlar üzerinde freewheel ediyor, motora giden hatların veya kabloların uzunluğunun kalınlığının kaçak indüktans açısından bir önemi yok.

Kolay gelsin ☺

[yanlizefe]

Hocam açıklamalarınız için teşekkürler

[tampinar]

xenix'in konu hakkındaki değerli açıklamalarına teşekkür ederiz.
Kendisine bir şey daha sormak istiyoruz.
12 Volt DC motorun en fazla %50 duty saykılda pwmle sürülmesinde H köprünün üstteki +24Volt baraya bağlı mosfetleri p kanal IRF9540 alttakiler ise 0Volt barasına bağlı n kanal IRF640 dır.
Burda motorun fren yaptırılma olayını daha önce kısaca yazmışsınız bunu biraz daha açmanız mümkünmüdür.
Birde motorun frenleme ile tamamen durdurulmasından ve pwm palslerinin kesilmesinden sonra motor milini elektriksel olarak kilitlemek istiyoruz nasıl bir elektriksel kilitleme daha mantıklı olur.Motorun her iki ucuna milini kilitleme amaçlı uzun zamanlı olarak direkt +24Volt versek sizce sorun olurmu.

[xenix]

Elektriksel olarak sürekli kilitlemek istiyorsak ters yönde gerilim vermeliyiz. Motor duracağı için emk sıfır olacak. Bu durumda motor akımı = terminal gerilimi / motor direnci diyebiliriz. Yani ters yönde 24V uygularsak çok büyük akım oluşur, motor kilitliyse motor yanar. Zaten motoru kilitleyen bi mekanizma olmadığı için motor ters yönde dönecektir. En güzeli şafttan devir geri beslemesi almak ve motorun dönmemesi için yazılımın sürekli ters yönde uygun PWM değerini vermesidir. Yani bi nevi pozisyon kontrolü yapıyorsunuz bu durumda.

Motorun kilitli kalması için gerekecek tork değeri yükün en yüksek torkundan daha az veya eşittir. Bu durumda motoru kilitli tutmak için motordan sürekli akıtılacak akım motora zarar vermez.

[tampinar]

0V/+24V. bara için kullanılacak elektrolitik kondansatörün voltaj ve kapasite değeri, mosfetleri yüksek gerilimden koruyacak snubber kondansatörünün voltaj değeri minimum ne olmalıdır?
motor akımı 3,5Amper.

[xenix]

Gerilimleri 35V olsa yeter. Elektrolitik kondansatörün ise çekilecek akıma dayanabilmesi gerekiyor. Motor akımı 4A iken %50 duty cycle da çalıştıralım sürücüyü. Sürücü motora 2A DC kısmı olan ve 2A genliği olan akım verecek. Bu akımın DC kısmı güç kaynağından gelir. AC kısmını ise kondansatör karşılar. 2A genliği olan kare dalga şeklindeki akımın RMS değeri tepe değerinin pi/2 katı olur yani RMS akım 3,14A. Elektrolitik kondansatörün bu akıma dayanabilmesi gerekir, kapasitesinin hiç bir önemi yok. Eğer bu akımı sağlayamazsanız 2-3 tanesini paralel bağlayabilirsiniz. Eğer daha düşük akımlı kondansatör takılırsa çok ısınacak ve elektrolitini kaybedip etkisizleşecektir.

[tampinar]

snubber kondansatörleri 50V. seramik 1nF. ve 4,7nF.
kullandık 1nF. kondansatöre 100R, 4,7nF. kondansatörede 47R direnç bağlı
burda kondansatör ve direnç seri bağlı bunların birbirinin önünde ve arkasında olması bağlantı yönünden farkedermi.

büyük kapasiteli kondansatörleri 25V. elektrolitik 1000uF. 4 tane kullandık burda hatalımıyız.siz 35V. elektrolitik kaç uF. kondansatör bağlamızı tavsiye edersiniz.kondansatör akımı kapasite ile doğru orantılı değilmi

[tampinar]

35V DC 4700uF. yeterli geldi gibi gözüküyor sorunda çıkmadığı için bunu kullanıyoruz.