Puente H con Mosfet en Paralelo
Hola a todos, implemente el siguiente puente H con los siguientes MOSFET para un motor DC 12V 15A.
http://www.cadvision.com/blanchas/hexfet/h-bridge2.htm
20 MOSFET CANAL P IRF9540, 10 en paralelo por rama, Rds_on=0.16Ohm
10 MOSFET CANAL N IRF540, 5 en paralelo por rama Rds_on=0.044Ohm
Los diodos que use son de 20A reciclados de fuente Switching, aun no encuentro su datasheet.
Un problema que presenta este puente con mosfet de canal N y P combinados es que los mosfet de canal P presentan una Rds_on mucho mayor lo que hara que calienten mucho mas es por eso que hay colocados mas mosfet P en paralelo, otro problema es que eventualmente podrian activarse ambas ramas del puente ya que los mosfet de canal P suelen ser mas lentos, esto podria solucionarse con retardos de Software para encender los Mosfet.
En un principio lo pense usar como un conmutador on-off del motor (como si fuera de relays) y como cambio de giro (Sin PWM para el control)
Haciendo Calculos para la disipacion de Potencia:
Cuando una rama esta activa suponiendo que todos conducen la misma corriente (la corriente total es de 15A):
Por cada Mosfet IRF9540: P=(15/10)^2*0.16=0.36W, durante el periodo que conduce.
Por cada Mosfet IRF540: P=(15/5)^2*0.044=0.396W, durante el periodo que conduce.
Calculando la temperatura de operacion:
Mosfet irf9540: Thermal Resistance Junction to Ambient RT_JA=62.50ºC/W
T=62.5(ºC/W)*0.36W+39ºC=61.50ºC, los 39ºC son de la temperatura de ambiente.
Mosfet irf540: Thermal Resistance Junction to Ambient RT_JA=62ºC/W
T=62(ºC/W)*0.396W+39ºC=63.56ºC, los 39ºC son de la temperatura de ambiente.
He pensado en poner cooler's para evitar el calentamiento.
Ahora, se me ocurrio usar PWM para controlarlo sin embargo no se cual seria la frecuencia que deberia usar para conmutarlo, inicialmente probe con 1Khz y me fue mas o menos bien, salvo el pitido que presenta el motor cuando se conmuta a una frecuencia audible, luego lo probe a 5Khz obviamente el pitido no desaparecio, se que la frecuencia para conmutar un motor esta entre 20khz y 100khz dependiendo de la constanten L/R (ya que esta define el rizado en la corriente y se debe procurar que este sea minimo para que no se afecte el torque), Sin embargo no creo que este puente h este preparado para conmutar a esa frecuencia, ya que la resistencia que llega a los gate es muy grande y al estar en para lelo las capacitancias de gate se suman haciendo que la conmutacion sea mas lenta, inclusive a 5khz calienta mas de lo que deberia, al parecer no conmuta adecuadamente.
Para evitar los picos al encender y al cambiar de giro implemente cambios de velocidad progresivos, es decir el Duty_Cicle PWM lo cambiaba de a pocos a traves del programa del microcontrolador.
Quizas una mejor solucion hubiese sido implementar un circuito con solo mosfet N, pero por lo menos sirvio para comprobar la bondad de los mosfet en paralelo, con BJT's hubiese sido imposible.
Otro problema es que algun transitorio en el microcontrolador hacia que se activaran las dos ramas del puente H lo cual lo solucione con compuertas, convirtiendo cualquier combinacion de entrada A=1,B=1, en A_=0, B_=0
¿Como puedo calcular la frecuencia idonea a la que puedo usar este puente H?
¿Como implemento Retardos para la activacion y desactivacion de mosfet y que no se activen ambas ramas a la vez?
¿Seria aconsejable usar este puente H: http://static.electro-tech-online.co...7-nch-brdg.gif, con mosfet en paralelo y que cambios deberia hacer?
En todo momento evite el uso de IC driver de gate ya que cuando hice este puente H no los conseguia por ningun lado en mi ciudad.
Muchas gracias por absolver mis dudas y ojala le sirva a otros tambien, saludos
Hola a todos, implemente el siguiente puente H con los siguientes MOSFET para un motor DC 12V 15A.
http://www.cadvision.com/blanchas/hexfet/h-bridge2.htm
20 MOSFET CANAL P IRF9540, 10 en paralelo por rama, Rds_on=0.16Ohm
10 MOSFET CANAL N IRF540, 5 en paralelo por rama Rds_on=0.044Ohm
Los diodos que use son de 20A reciclados de fuente Switching, aun no encuentro su datasheet.
Un problema que presenta este puente con mosfet de canal N y P combinados es que los mosfet de canal P presentan una Rds_on mucho mayor lo que hara que calienten mucho mas es por eso que hay colocados mas mosfet P en paralelo, otro problema es que eventualmente podrian activarse ambas ramas del puente ya que los mosfet de canal P suelen ser mas lentos, esto podria solucionarse con retardos de Software para encender los Mosfet.
En un principio lo pense usar como un conmutador on-off del motor (como si fuera de relays) y como cambio de giro (Sin PWM para el control)
Haciendo Calculos para la disipacion de Potencia:
Cuando una rama esta activa suponiendo que todos conducen la misma corriente (la corriente total es de 15A):
Por cada Mosfet IRF9540: P=(15/10)^2*0.16=0.36W, durante el periodo que conduce.
Por cada Mosfet IRF540: P=(15/5)^2*0.044=0.396W, durante el periodo que conduce.
Calculando la temperatura de operacion:
Mosfet irf9540: Thermal Resistance Junction to Ambient RT_JA=62.50ºC/W
T=62.5(ºC/W)*0.36W+39ºC=61.50ºC, los 39ºC son de la temperatura de ambiente.
Mosfet irf540: Thermal Resistance Junction to Ambient RT_JA=62ºC/W
T=62(ºC/W)*0.396W+39ºC=63.56ºC, los 39ºC son de la temperatura de ambiente.
He pensado en poner cooler's para evitar el calentamiento.
Ahora, se me ocurrio usar PWM para controlarlo sin embargo no se cual seria la frecuencia que deberia usar para conmutarlo, inicialmente probe con 1Khz y me fue mas o menos bien, salvo el pitido que presenta el motor cuando se conmuta a una frecuencia audible, luego lo probe a 5Khz obviamente el pitido no desaparecio, se que la frecuencia para conmutar un motor esta entre 20khz y 100khz dependiendo de la constanten L/R (ya que esta define el rizado en la corriente y se debe procurar que este sea minimo para que no se afecte el torque), Sin embargo no creo que este puente h este preparado para conmutar a esa frecuencia, ya que la resistencia que llega a los gate es muy grande y al estar en para lelo las capacitancias de gate se suman haciendo que la conmutacion sea mas lenta, inclusive a 5khz calienta mas de lo que deberia, al parecer no conmuta adecuadamente.
Para evitar los picos al encender y al cambiar de giro implemente cambios de velocidad progresivos, es decir el Duty_Cicle PWM lo cambiaba de a pocos a traves del programa del microcontrolador.
Quizas una mejor solucion hubiese sido implementar un circuito con solo mosfet N, pero por lo menos sirvio para comprobar la bondad de los mosfet en paralelo, con BJT's hubiese sido imposible.
Otro problema es que algun transitorio en el microcontrolador hacia que se activaran las dos ramas del puente H lo cual lo solucione con compuertas, convirtiendo cualquier combinacion de entrada A=1,B=1, en A_=0, B_=0
¿Como puedo calcular la frecuencia idonea a la que puedo usar este puente H?
¿Como implemento Retardos para la activacion y desactivacion de mosfet y que no se activen ambas ramas a la vez?
¿Seria aconsejable usar este puente H: http://static.electro-tech-online.co...7-nch-brdg.gif, con mosfet en paralelo y que cambios deberia hacer?
En todo momento evite el uso de IC driver de gate ya que cuando hice este puente H no los conseguia por ningun lado en mi ciudad.
Muchas gracias por absolver mis dudas y ojala le sirva a otros tambien, saludos
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