MOSFET Sürücüler Neden Yanıyor?

[Tagli]

Sensörlü fırçasız dc motor için sürücü yapmaya çalışıyorum. Sürmeye çalıştığım motor Maxon EC 411678. 24 volt'luk olarak belirtilmiş ve yüke bindiğinde 5.4 amper çekeceği yazılmış.

Tasarladığım sürücüde üst taraflarda IRF9540 (P kanal), aşağı taraflarda IRF540 (N kanal) kullanıyorum. Sürücü olarak ise TC428 kullandım. Sorun aslında hatalı tasarım ile başladı. TC428'in beslemesi en fazla 18 volt olabiliyor. IRF9540'ın "Gate Threshold" gerilimi -2 ile -4 volt arasında. Bu şartlarda zaten devreyi 24 volt ile beslemem mümkün değil çünkü TC428, IRF9540'ın iletime geçmesini engelleyecek 20-22 volt arası bir gerilim veremez. Bu kısım gözümden kaçmış. Ayrıca ben zaten 7815 kullanarak TC428'i 15 volt ile beslemiştim. Neyse lafı fazla uzatmayayım, besleme gerilimini 17.5 volt civarına düşürdüğümde motoru çalıştırabiliyorum.

Buradaki ilk sorum şu: Üst taraftaki IRF9540'ları nasıl sürmeliyim ki bunları 24 volt ile beslemek mümkün olsun? 24 volt ile çalışan MOSFET sürücüsü var mıdır? Veya "Gate Threshold" gerilimi daha yüksek olan MOSFET var mıdır?

Gelelim olayın devamına. Tasarım hatasına rağmen, hiç değilse besleme gerilimini biraz daha arttırmam mümkün olsun diye devredeki 7815'i 7818 ile değiştirerek TC428'lerin beslemesini 18 volta, yani sınır değerlerine çıkardım. Devrenin beslemesini de 20 volt yaptım. Bu durumda, motoru düşük iş zamanlı PWM ile düşük hızda çalıştırmaya başlıyorum ama iş zamanı arttırdığımda %35 civarındayken TC248'lerden bir veya ikisi yanıyor. PWM frekansı 10 kHz. Bu neden olabilir?

Devre şemasını jpg olarak uygun kalitede koyamadım. Bu sebeple pdf olarak ekliyorum.
http://s3.dosya.tc/server6/NeEsDa/ThreeHalfBridge.pdf.html
Şemada tam gözükmeyen veya değişen noktalar var. Üst taraftaki MOSFET'ler yukarıda da değindiğim gibi IRF9540, şemada IRF9530 gözüküyor, olmayan parçayı oluşturmaya üşendiğim için öyle. Benzer şekilde, şemada 12 volt gözüken hat aslında 15 volt (sonraki denememde 18 oldu). 7815 (7818)'in girişindeki 100uF'lik kapasitörü sonradan 470 uF yaptım. Çıkıştaki 100 nF'yi ise 33 uF ile değiştirdim. Diyotlar ise BY399. Şönt direnci ise 5 W'lık ve 0.22 ohm'luk.

Bu devreyi süren PIC18F252'li devreyi, konuyla doğrudan ilgisi olduğunu düşünmediğim için eklemedim. Zaten breadboard üzerine kurulduğu için elimde şeması yok. Ama genel olarak, tek kanaldaki PWM'i bir AND kapısı ile gerekli yerlere dağıtıyor.

Bu arada, faydası olur mu bilmiyorum ama düzenek böyle birşey:

[AsHeS]

Sensörlü fırçasız dc motor için sürücü yapmaya çalışıyorum. Sürmeye çalıştığım motor Maxon EC 411678. 24 volt'luk olarak belirtilmiş ve yüke bindiğinde 5.4 amper çekeceği yazılmış.

Tasarladığım sürücüde üst taraflarda IRF9540 (P kanal), aşağı taraflarda IRF540 (N kanal) kullanıyorum. Sürücü olarak ise TC428 kullandım. Sorun aslında hatalı tasarım ile başladı. TC428'in beslemesi en fazla 18 volt olabiliyor. IRF9540'ın "Gate Threshold" gerilimi -2 ile -4 volt arasında. Bu şartlarda zaten devreyi 24 volt ile beslemem mümkün değil çünkü TC428, IRF9540'ın iletime geçmesini engelleyecek 20-22 volt arası bir gerilim veremez. Bu kısım gözümden kaçmış. Ayrıca ben zaten 7815 kullanarak TC428'i 15 volt ile beslemiştim. Neyse lafı fazla uzatmayayım, besleme gerilimini 17.5 volt civarına düşürdüğümde motoru çalıştırabiliyorum.

Buradaki ilk sorum şu: Üst taraftaki IRF9540'ları nasıl sürmeliyim ki bunları 24 volt ile beslemek mümkün olsun? 24 volt ile çalışan MOSFET sürücüsü var mıdır? Veya "Gate Threshold" gerilimi daha yüksek olan MOSFET var mıdır?

Gelelim olayın devamına. Tasarım hatasına rağmen, hiç değilse besleme gerilimini biraz daha arttırmam mümkün olsun diye devredeki 7815'i 7818 ile değiştirerek TC428'lerin beslemesini 18 volta, yani sınır değerlerine çıkardım. Devrenin beslemesini de 20 volt yaptım. Bu durumda, motoru düşük iş zamanlı PWM ile düşük hızda çalıştırmaya başlıyorum ama iş zamanı arttırdığımda %35 civarındayken TC248'lerden bir veya ikisi yanıyor. PWM frekansı 10 kHz. Bu neden olabilir?

Devre şemasını jpg olarak uygun kalitede koyamadım. Bu sebeple pdf olarak ekliyorum.
http://s3.dosya.tc/server6/NeEsDa/ThreeHalfBridge.pdf.html
Şemada tam gözükmeyen veya değişen noktalar var. Üst taraftaki MOSFET'ler yukarıda da değindiğim gibi IRF9540, şemada IRF9530 gözüküyor, olmayan parçayı oluşturmaya üşendiğim için öyle. Benzer şekilde, şemada 12 volt gözüken hat aslında 15 volt (sonraki denememde 18 oldu). 7815 (7818)'in girişindeki 100uF'lik kapasitörü sonradan 470 uF yaptım. Çıkıştaki 100 nF'yi ise 33 uF ile değiştirdim. Diyotlar ise BY399. Şönt direnci ise 5 W'lık ve 0.22 ohm'luk.

Bu devreyi süren PIC18F252'li devreyi, konuyla doğrudan ilgisi olduğunu düşünmediğim için eklemedim. Zaten breadboard üzerine kurulduğu için elimde şeması yok. Ama genel olarak, tek kanaldaki PWM'i bir AND kapısı ile gerekli yerlere dağıtıyor.

Denemeleri breadboardda mı yapıyorsunuz ?

[Tagli]

Düzenek fotoğrafını yukarıya ekledim. Sürücü kısmı basklı devre. PIC'i barındıran devre breadboard üzerinde.

Baskı devrenin şeması da bu:

[JKramer]

24V için suna benzer bir şey kullanabilirsiniz; direnç değerlerini (gerilim bölücü) istediğiniz gate gerilimine göre ayarlarsınız.

Ekleme: Sizin pdf'in resim hali:

[IMG]http://i.imgur.com/6mvJf1O.jpg[/img]

[Tagli]

Direnç değerlerinin yüksek olması sorun yaratmaz mı? MOSFET'ler hakkındaki bilgim sınırlı ama anladığım kadarıyla gate içinde bir kapasitör olduğu varsayılıyor ve bunun dolması veya boşalması gerekiyor. Örneğin TC428'in 1.5 amper çıkış verebildiği ve bu şekilde 1000 pF'lık bir yükü 30 ns'de doldurabildiği yazılmış. 12k'lık bir direnç bu işi çok yavaşlatmaz mı?

Bu arada, şemanın jpeg hali için teşekkürler.

[AsHeS]

Direnç değerlerinin yüksek olması sorun yaratmaz mı? MOSFET'ler hakkındaki bilgim sınırlı ama anladığım kadarıyla gate içinde bir kapasitör olduğu varsayılıyor ve bunun dolması veya boşalması gerekiyor. Örneğin TC428'in 1.5 amper çıkış verebildiği ve bu şekilde 1000 pF'lık bir yükü 30 ns'de doldurabildiği yazılmış. 12k'lık bir direnç bu işi çok yavaşlatmaz mı?

Bu arada, şemanın jpeg hali için teşekkürler.

Yüksek devir için yaptığınız sürücüde BJT kullanmak çok mantıklı değil sürücü ile devam edin. Bu arada sürücüleri yanık mosfetlerde yakar. Mosların yanık olup olmadığının bir kontrol yöntemi motor bağlı değilken D-S arası kısa devre göstermesidir diğer yöntemler var ama ben bilmiyorum.

[Erol YILMAZ]

Öncelikle düzgün bir mantıkla yapılmış bir Mosfet sürücüye ihtiyacınız var.

Hepsini N kanal mosfet yapsanız şık olur.

N kanal Mos'unuz 44 mOhm iç dirence sahip
P kanal Mos'unuz 200 mOhm iç dirence sahip

N kanal Mosfeti High Side sürmek biraz daha zordur. (Besleme +Gate Voltajı ister)
Low Side için sadece Gate voltajı yeterli.

Sürücü olarak:

IR2103 olabilir. ( Bunu biraz yavaş olmasından dolayı sevmiyorum )

Ülkemizde bulmak zor olabilir ama HIP4086 nın muhteşem bir sürücü olabileceğini düşünüyorum.

[Tagli]

AsHeS35, MOSFET'ler yanmamış, multimetre ile kontrol ettim şimdi. Aslında yanmadıklarını zaten biliyordum, çünkü TC428'leri değiştirip devreyi tekrar çalıştırabiliyorum. Belli bir hıza kadar sorun çıkmıyor (düşük hızda uzun süre bekledim). Ancak bir noktadan sonra birden yanıyor TC428'ler. Gördüğüm kadarıyla bir veya iki tanesi yanıyor, hepsinin birden yandığını görmedim hiç.

Allegro, ben zaten üst tarafta P kanal kullanımı daha kolay olur düşüncesiyle tasarımı o şekilde yapmıştım. Düşük güç uygulamalarında P kanal MOSFET'lerin görece yüksek olan kayıplarının çok da önemli olmadığını okumuştum.

Tasarımdaki hata bir yana, bahsettiğim ikinci durumda TC428'lerin yanmasının sebebi ne olabilir? Acaba besleme hattında "voltage spike" mı oluyor? Çünkü 7815 kullandığımda yanma durumu yaşamamıştım. Veya pullup direncinden gelen 20 volt (MOSFET'in gate'ine ve TC428'in çıkışına giren) TC428 çıkışlarına zarar mı veriyor? Ama 10 k yüksek bir direnç, zaten elektrik varken (ama motor dönmezken) TC428 çıkışını ölçtüğümde 18 volt görüyorum (tabi TC428 yanmamışsa).

[z]

TC428 beslemesi ile PMOS'un beslemesini farklı tutmaman gerekir.

Mevcut devrede Mosların beslemesi ile TC428'in beslemesini birbirine bağlamalı ve 18voltdan düşük gerilimle çalıştırmalısın.

[Tagli]

Hocam peki 24 volta dayanabilen TC428 benzeri MOSFET surucu var midir onerebilecegin?

[z]

IR21xx serisi  bahsettiğin voltajlarda çalışır. Ancak hangi driver'ı seçersen seç, üst mosların PMOS olacaksa beslemeyi 18v un altında tutman gerekir.

(Mosların Gate delinme voltajı 18v civarındadır.)

Ancak özel sürücü tasarlayarak bu sorunu aşarsın. Fakat NMOS kullanırsan IR21xx tipi sürücülerle işi bitirirsin.

[lojikmemo1]

Merhaba

Mosfet sürücülerinin yanma sebebi, mosfet gate direnci olmamasıdır. 47-470R arası bir şey takarsan sorun kalmaz.
7815 varken sürücü yanmadı demişsin bence 7815 akım sınırlama yapmış olmasından dır.

[Tagli]

Bu sabah z'nin dediği şekilde denedim. 7818'i de çıkarıp o hattı ana besleme ile birleştirdim ve devreye 17.5 volt civarında bir gerilim verdim. Yaklaşık %80 iş zamanına kadar sorunsuz çalıştı, sonra sürücülerden biri yine yandı (yanan sürücüyü aşırı ısınması sayesinde buldum). Yananı değiştirip tekrar denediğimde bu sefer çalıştırır çalıştırmaz yandı. Ben de pes ettim. Zaten z açıklamış, 18'in üstüne çıkmam mümkün değil ve benim 24'e çıkmam gerekiyor. IR2101 kullanan bir tasarımı deneyeceğim. MOSFET direnci eklemek için baskı devreyi yeniden yapmam veya hatları kesip direnç eklemem falan gerekecek. Tasarım zaten değişeceği için uğraşmak istemiyorum. Yeni tasarımda MOSFET giriş dirençlerine dikkat edeceğim, teşekkürler.

[Saruman]

Gerçekten ne yaptığınızdan emin olmak istiyorsanız " Mosfet "in teorisini iyi anlamalısınız.

Gate direncini rastgele seçmek ya da olabildiğince düşük tutmak çok ezbere bir iş olur.

Çok düşük tutarsanız mosfet sürücüsünü yakabilir( ki sizin sistemde de olan budur ), yüksek tutarsanız da

mosfeti PWM anahtarlama zamanında minimum Rds değerine ulaştıramayabilirsiniz, bu da mosfetlerin

ısınmasına sebep olur.

İşin içine bir de BLDC'nin indüktansı girdiğinde sistem aslında göründüğünden daha da karmaşık bir hal

alıyor.

[darklancet]

Bence sorun sürücülerle alakalı değil , devrede bir sıkıntı var, gate dirençleri çok düşük olabilir, ve motor sürmenin çok çeşitli taktikleri var. düşük voltajlarda mosfetleri tek tek açabilirsin fazla bir sıkıntı çıkmaz fakat voltaj ve amper artıkça normal pwm mantığı ile(led yakmak gibi) bu işi beceremezsin, bende kendime ac servo driver yapmaya çalışmıştım 200v doğrulttuktan sonra mosfetleri sürüp motora hükmediyordum fakat 5dk çalıştıktan sonra devre patlıyordu, bunun üzerine bayağı bir araştırma yaptım ve adamlar  high side mosfeti açtıktan sonra hemen low side açıyorlarmış, yani %25 pwm uyguladığını var sayarsak 25 yukarı, 75 aşağı mosfeti tetikliyorsun. Fırsat bulup devreyi yeniden çizip basamadım kesin çalıştığından emin değil denemen lazım.