P kanallı MOSFET'lerim neden bu H köprüsünde ölmeye devam ediyor?

9

Bu benim H köprüm: Bir yönde kullanmaya başladığımda, kullanılan yöne ait P-kanalı MOSFET ve NPN BJT saniyeler içinde ölüyor. Öldürülen MOSFET ve BJT kısa devre geliştirdiğinden diğer yönü artık kullanamıyorum. Dikkat çekici bir ısı veya duman olmadan ölürler!
Denetleyici bir arduino uno'dur ve sadece N-kanal MOSFET'ler PWM sinyali ile sürülür, P-kanalları basit dijital çıkış pimlerine bağlanır. PWM frekansı 9 ve 10 dijital pimleri için varsayılan 490Hz'dir(her PWM çıkışı ayrıdır). Zaten 4-5 P-kanallı MOSFET + BJT çiftini öldürdüm, her iki tarafta da olabilir. (İlk önce hangi yöne kullandığım bağlıdır.) Motor bir 12V araba silecek DC motorudur, güç kaynağı 12V 5A'dır. 12V ve 5V güç kaynağı topraklamaları bağlanır.

Doğru olabilecek iki şey var, ancak tam olarak test etmediğim için% 100 emin değilim:

eski versiyonda R7 ve R8 için 1k direnç kullanıyordum ve hiç problem yaşamadım. Tekrar deneyeceğim ama şimdi P-kanallı MOSFET'lerde azalıyorum ..
Kızarmış MOSFET + BJT çiftini kestiğimde, kalan MOSFET + BJT çiftini öldürmeden diğer yönü kullanabilirim.

Lütfen bana yardım et, burada neler oluyor :)

NPN BJT ve P-kanal MOSFET arasında bir direnç kullanmalı mıyım?
2N2222 BJT yerine 2n7000 MOSFET kullanmalı mıyım?

GÜNCELLEME: H köprüyü silecek motoru yerine 12V 55W ampul ile test ettim. Test sırasında P-FET ve NPN öldürüldü. N-kanal tarafı% 40 PWM sinyali ile sürüldü. Bir yük olmadan herhangi bir sorun yoktu.

GÜNCELLEME2: R7 ve R8'i 150R'den 1k'ye değiştirdim. Şimdi köprü herhangi bir bileşen bozulmadan tekrar çalışıyor. (Günlerce çalıştırmadım, ancak 150R dirençlerle arızanın yeniden üretilmesi sadece birkaç saniye sürdü.) Brian'ın önerdiği gibi GND ve + 12V arasındaki köprüye bazı ayırma kapasitörleri ekleyeceğim. Herkese verilen cevaplar için teşekkürler!

mosfet bjt h-bridge

— gOldie_E36
kaynak

Bir programlama hatası eklediniz mi? H-köprünüzü manuel olarak kontrol ettiğinizde hala ölüyor mu?

— rve

Bunu dışlamaya çalıştım. Elle denemedim ama H köprüsüne bağlı herhangi bir yük olmadan daha küçük bir güç kaynağı ile çok fazla test yapıyordum. Bir dahaki sefere köprüyü elle kontrol etmeye çalışacağım.

— gOldie_E36

1

Test etmek ve başka bir mosfet öldürme şansınızı azaltmak için motorunuzu daha küçük bir şeyle değiştirmeyi deneyin. Bir çift led ya da küçük bir oyuncak motor ya da bir şey gibi.

— Passerby

11

12V kaynağını nasıl ayırıyorsunuz?

Olası bir arıza modu, motor akımını (yani PWM hızında) kapatmaktan kaynaklanan endüktif ani akımların, geri dönüş diyotları aracılığıyla 12V kaynağına atılmasıdır. Evet, bunun olması gerekiyordu, ama ...

12V kaynağı ayrılmazsa ve şarj edilebilir bir pilden değil PSU'dan kaynaklanıyorsa veya uzun (endüktif) bir kabloyla kaynaklanıyorsa, aslında bir 12V kaynağı değildir, ancak anlık olarak bu endüktif baş gerilimine kadar sürülür. MOSFET derecelendirmelerinin çok üstünde olabilir ...

12V kaynağını hızlı bir osiloskopla izleyin. Aşırı voltaj sivri belirtileri gösteriyorsa, dekuplajını yapmayıncaya kadar artırın. (Düşük HF empedansı için 0.1 uF seramik kapasitörlerin yanı sıra bir elektrolitik rezervuar kapasitörü içermelidir. Ve muhtemelen her durumda 16V veya 25V zener diyot ...).

Bunun asıl probleminiz olduğunu bilmiyorum, ama örtmeniz gereken bir temel.

— Brian Drummond
kaynak

1

Bu en mantıklı açıklama. Böyle bir artış, IRF4905'in 20V mutlak maksimum Vgs spesifikasyonunu kolayca aşabilir. Sonuçta ortaya çıkan kapıdan-kaynağa kısa devre, NPN sürücüsü üzerinden büyük bir akımın akmasına izin vererek onu da tahrip edecektir.

— Dave Tweed

İyi bir nokta, ayırma kullanmıyorum. Ucuz bir 20Mhz osiloskopum var, kaynağı izlemeye çalışacağım. Seramik ve elektrolitik kapasitörlerim var, böylece onları bağlayabiliyorum. Yine de zenerim yok. (Biraz alacağım.)

— gOldie_E36

Zeners üzerinde durun; otomotiv uygulamalarında, kaynağı artırabilecek her şey nedeniyle 16V zeners yeterli olmayacak (şarj olurken, yine de tehlikeli bir şekilde 16V'ye yakın olacak). Ve bu FET'ler gerçekten 20V Vgs ise, bir arabada uzun süre dayanmazlar, ancak (ayrıştırılmış) 12 V laboratuar PSU'sunda iyi olurlar.

— Brian Drummond

Motor bir arabadan geliyor ama bir 12V "laboratuvar" kaynağı ile kullanmayı planlıyorum (aslında DC anahtarlama PSU ucuz bir çin AC olduğunu).

— gOldie_E36

1

Henüz kapasitörleri eklemedim çünkü aynı devrede ne olacağını merak ediyordum, bunun yerine bir ampul ile endüktif yükü. Yine de aynı şekilde davranıyor.

— gOldie_E36

6

R1 R2, en küçük var olmayan mosfetler dışında herkes için çok büyük.Bu, açıldıklarından çok daha yavaş döndükleri anlamına geliyor. Hızlı bir kapatma yapmak için ekstra bir transistör kullanıyorum, buna değer.

— Otistik
kaynak

Yön değiştirme arasında 100 ms ölü zaman kullanıyordum, ama son denemede yön değiştirmedim. (Değişen yönlerde ateş etme olasılığını ortadan kaldırmak için) Ve transistörler yine de kızartıldı. R1 ve R2 için ne kadar direnç öneriyorsunuz? Ekstra transistörleri kapatmak için nasıl bağlamalıyım?

— gOldie_E36

5

Üst P kanalı MOSFET'lerinden biri aktif - bu yönü belirler. Her iki N kanal MOSFET'e (devrenizde ima edildiği gibi) PWM uyguladığınızda, H köprüsünün yarısında çekim yapılır.

Sen gerekir DEĞİL hem N kanal cihazlara PWM uygulamak - üst kanal cihazı aktive VEYA sağ üst P kanalı cihazı devreye girdiğinde sadece sol alt tarafta uygulamak edilenP ayrılırken sadece sağ alt uygulayın.

DÜZENLEME - ayrıca, P kanal MOSFET'leriniz ters çevrilmiştir.

— Andy aka
kaynak

1

Ve bir dahaki sefere, mevcut bir güç kaynağı ile test edin, böylece bir nedenden dolayı bir hatanız varsa, en azından transistörleriniz kendilerini yok etmeyecektir.

— Bimpelrekkie

PWM'yi her iki N kanalına aynı anda uygulamıyorum. Her seferinde sadece bir tanesine. Her iki yönü de ilk kez kullanabilirim, ancak çalışma sırasında kullanılan yöne ait P-kanalı MOSFET ve BJT ölür.

— gOldie_E36

Hiçbir çekim gerçekleşmiyor ve son birkaç kez güç kaynağıyla birlikte bir 12V 55W ampul kullanıyordum. Bu yüzden sürgünü algılayabilirim (ampul parlaklaşır) ve aynı zamanda MOSFET'leri sürgün durumundan koruyabilirim. Sorun, transistörlerin normal çalışma sırasında ölmesidir.

— gOldie_E36

@ gOldie_E36 öyleyse neden bunu "N kanallı MOSFET'ler PWM sinyali ile sürüldü" dediniz ve diyagramınızda neden her iki N kanallı MOSFET'te bir ad olarak "PWM" gösteriliyor? Ayrıca, P kanal MOSFET'leriniz baş aşağıdır.

— Andy aka

1

İnsanlar size yalnızca doğru bilgi sağlarsanız yardımcı olabilir. Kötü bilgi verirseniz insanların zamanını boşa harcarsınız. Ne olduğu göz önüne alındığında, bileşenlerin fiziksel yerleşiminizin diyagramlarınızdan daha doğru olduğuna nasıl güvenebilir?

— Andy aka

3

Benim için öne çıkan bir şey, FET'lerinizde geri dönüş diyotlarının olmamasıdır. Motorunuz endüktif bir yük olduğundan, akımda bir değişiklik olduğunda FET'lerinizde kolayca yüksek voltajlar üretebilir (bir indüktörde V = L dI / dT). Bu voltajlar, FET'lerinizdeki kaynak-tahliye bağlantısının arıza derecesini kolayca aşabilir.

Bunu çözmek için, bir diyot normalde voltajı kontrol altında tutmak için bağlantı noktasına paralel olarak konur:

(Resim: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/mosfets-and-catch-diodes/ )

Bu, gerilimi FET boyunca "sıkıştırır".

— user2036607
kaynak

Ah üzgünüm bu benim hatam. Resimden unutuyorum. Kaynak ve tahliye arasında her MOSFET için geri dönüş diyotları vardır. Doğru yönü hedefleyen 1N4007 diyotlar. Resmi güncelleyeceğim. P-kanal MOSFET'lerde diyotları zaten test ettim ve değiştirdim, ancak durum aynı. :(

— gOldie_E36

MOSFET'lerde genellikle yeterli olan dahili diyotlar bulunur. 1N4007, hızlı anahtarlama için uygun olmayan düşük frekanslı bir doğrultucu diyottur. Harici diyotlar kullanıyorsanız, Schottky tipi olmalıdırlar.

— Bruce Abbott

MOSFEts'in geri dönüş diyotlarına hiç ihtiyacı yok mu? Sadece ~ 490Hz kullanıyorum, bu 1N4007 diyotlar için çok mu hızlı?

— gOldie_E36

1

@Rutistik R1 ve R2 hakkında doğrudur - bu düzenleme P fetleri üzerinde çok yavaş geçiş sürelerine yol açacaktır. BJT + Çekme yerine özel bir P Fet sürücü şarj pompası kullanmayı düşünebilirsiniz.

Bazı akıl sağlığı kontrolleri

Sürüş sinyallerini kontrol edebilir misiniz? Hangi FET'in açık veya kapalı olması çok önemlidir.

forward: 
p1 on    p2 off 
n1 off   n2 on

backwards: 
p1 off    p2 on 
n1 on     n2 off

brake: 
p1 off    p2 off
n1 on     n2 on

Aşağıdakileri deneyin:

herhangi bir PWM'yi durdur
herhangi bir yükün bağlantısını kesin
kodunuzdan şu şekilde sürün: p1 açık n1 kapalı, 500 ms bekleyin, p1 kapalı n1 kapalı 100 ms (ölü zaman), p1 kapalı n1 kapalı 500 ms, p1 kapalı n1 kapalı 100 ms (ölü zaman) ve tekrarlayın. Bu, hata ayıklaması kolay bir test sinyali üretir.
şimdi h-köprünün p1 n1 çıkışı GND'den 12V'ye geçmelidir. Test etmek için bir kapsam kullanın veya küçük bir ampul de kullanabilirsiniz. Ampulü GND ve p1 n1 çıkışı arasına bağlayın - p1 iyi olacak şekilde yanıp sönecektir. 12V ve p1 n1 çıkışına bağlayın - n1 iyi olacak şekilde yanıp sönecektir.
bir kapsamınız varsa, p1 ve n1'in çapraz iletken olmadığını doğrulayın. Bu sinyali kontrol ettiğinizde, 100 ms ölü zaman içinde temiz GND, temiz 12V ve bazı yüzen GND'den başka bir değer göremezsiniz.
Kapsamınız yoksa, oldukça büyük bir ölü zaman ayarlayabilirsiniz, örneğin 500ms - incitemez :) ama P fet'inizi kaydedebilirsiniz.
şimdi ampul yerine motorunuzu bağlayın, ampul gibi çalışacak ve yavaşlayacaktır. Bu, füzelerin iyi olduğunu doğrular.

Sorun

Yukarıdaki PWM düzenlemesi konusunda çok dikkatli olun. Fetelerinizi kolayca kızartın. N tarafını değiştirirken P tarafını açabilirsiniz, bu nedenle şort yaparsınız (daha küçük veya daha büyük - güç kaynağınızın kalitesine bağlı olarak% 20 PWM ile hayatta kalabilir).

Normalde mikrodenetleyiciler ölü bant kontrollü özel bir 4 çıkış PWM sürücüsüne sahiptir. 4 PWM sinyali 4 fetiği sürdürebilir ve bu sinyaller senkronize ve ters çevrilir, ayrıca ölü zaman dikkate alınır. Daha fazla bilgi için PIC mikrodenetleyicilerinin PWM'sine bakın. http://www.ermicro.com/blog/wp-content/uploads/2009/01/picpwm_03.jpg

Arduino bu amaç için üretilmediğinden, doğru PWM sinyallerini üretmek için bazı temel mantık kullanmak isteyebilirsiniz. Amaç n1 ve p1'in n2 ve p2'nin yanı sıra her zaman tamamlayıcı olmasını sağlamaktır. Daha fazla BJT kullanarak bunu elde edebilirsiniz: http://letsmakerobots.com/files/YG_H-Bridge1.jpg Sonra PWM sürücüsü iki pim var.

Bunun gibi bazı mantık kapılarını kullanmayı tercih edebilirsiniz : https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontrol/archive/2012/03/26/so-which-pwm-technique-is-best-part-2 ve sonra temiz bir ileri / geri, artı hızı tahrik eden bir PWM pimine sahipsiniz.

Bu makale kontrol edilmeye değer olabilir: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/

— Gee Bee
kaynak

Cevap için teşekkürler. Bu kısım benim için hala belirsiz: "Yukarıdaki PWM düzenlemesini denemeyin. Bu sadece yanlış. N tarafını değiştirirken P tarafını kontrol edemezsiniz, bu nedenle şort yaparsınız." P tarafını PWM ile değil, yalnızca N tarafıyla değiştirmiyorsam ve yön değiştirme arasında büyük bir ölü zaman kullanıyorsam bu hala geçerli mi? Öyleyse nasıl?

— gOldie_E36

1

Üzgünüm, buna katlanacağım. PWM'yi sürmenin birden çok yolu vardır. Standart yol, bir tamamlayıcı PWM çıkışından P1 N2'yi ve başka bir tamamlayıcı PWM çıkışı çiftinden P2 N1'i sürmektir, bu şekilde her şeyi düzgün bir şekilde süren 4 pwm çıkışına ihtiyacınız vardır. Çok dikkatli iseniz ve motoru frenlemeniz gerekmiyorsa çözümünüz işe yarayabilir. Örneğin p1 açık, n1 kapalı, p2 kapalı, n2 PWM geçerli bir düzenlemedir - motoru frenleyemeseniz de ve son motor hızı PWM artı mekanik yüke bağlı olacaktır. (PWM sırasında n2 kapalıysa, motorda sürücü gerilimi yoktur.)

— Gee Bee

Cevabımı yeniden ifade ettim. Eğitimsel bir görev değilse, hazır bir H-köprü kontrolörü veya harici FET'lere sahip bir H-köprü kontrolörü kullanmanızı öneririm.

— Gee Bee

0

Sağ alt N-FET'e PWM uygularken sol üst P-FET'i açtığınızdan emin misiniz?

P-FET yönünüzü iki kez kontrol etmelisiniz. Görünüşe göre P-FET geriye dönük ve P-FET vücut diyotu iletildiğinde aşırı güç kaybı oluyor. Arıza koşullarınızda P-FET üzerindeki voltajı ölçün. 2N2222 açıkken FET'te yaklaşık 0,6 V görürseniz, P-FET ters çevrilir. Ayrıca, hata koşulu sırasında P-FET geçit voltajını 0,2 V'tan düşük gördüğünden emin olmak için kontrol edin.

Motorunuzu devreden çıkarırsanız hata akımını hala görüyor musunuz?

— user2661956
kaynak

Merhaba, Cevabınız için teşekkürler. Yönü tekrar kontrol edeceğim. Sorun şu ki, üreme sırasında gerçekten hiçbir şey yapamıyorum, çünkü MOSFET'i öldürmek sadece birkaç saniye sürüyor (sessizce, aşırı ısı olmadan). Ve tabii ki bana bir MOSFET maliyeti :) Motor olmadan ve 1A güç kaynağı ile olsa da çok ölçüm yaptım. P-FET'i açarsam, drenaj kaynağındaki voltaj minimumdur (0.01 V gibi bir şey). 5A güç kaynağı ile ve endüktif yük (motor) olmadan devreyi tekrar test edeceğim. Onun yerine sadece bir ampul kullanmayı planlıyorum.

— gOldie_E36

P-FET'i açmamaya çalışın (2N2222'yi sürmeyin) ve N-FET'i PWM yaparken geçerli sınıra ulaşıp çarpmadığınızı görün. Eğer öyleyse, P-FET vücut diyotu iletiyor. Ayrıca motor yükünüzü 100 ohm dirençle değiştirmeyi deneyin VE güç kaynağı ile devrenizin arasına 10 ohm veya daha fazla direnç yerleştirin. N-FET, P-FET gövde diyotunu toprağa kısa devre yapıyorsa akımı sınırlayacaksınız. Dirençler ayrıca aşırı ısıtmadan önce bazı ölçümler yapmanız için size zaman verecektir.

— user2661956

Test için iyi fikirler, teşekkürler. Koruma için PSU ve H köprüsü arasında zaten bir direnç kullanıyordum.

— gOldie_E36