Так что это мой H-мост:
Каждый раз, когда я начинаю использовать его в одном направлении, P-канал MOSFET и NPN BJT, принадлежащие используемому направлению, умирают за считанные секунды. У убитого MOSFET и BJT возникает короткое замыкание, поэтому я больше не могу использовать другое направление. Они умирают без заметного тепла или дыма!
Контроллер является Arduino Uno, и только N-канальные МОП-транзисторы работают с ШИМ-сигналом, а P-каналы подключены к простым выводам цифрового выхода. Частота ШИМ по умолчанию составляет 490 Гц для цифровых выводов 9 и 10.(каждый выход ШИМ индивидуален). Я уже убил 4-5 пар P-канала MOSFET + BJT, это может произойти с обеих сторон. (Это зависит от того, какое направление я использую первым.) Двигатель 12 В постоянного тока с электродвигателем стеклоочистителя, источник питания 12 В 5A. 12 В и 5 В заземления подключены.
Есть две вещи, которые могут быть правдой, но я не уверен на 100%, так как я не проверил это полностью:
- в предыдущей версии я использовал резисторы 1К для R7 и R8, и у меня не было никаких проблем. Я попробую это снова, но у меня заканчиваются МОП-транзисторы с каналом P-типа ..
- Когда я вырезаю жареную пару MOSFET + BJT, я могу использовать другое направление, не убивая оставшуюся пару MOSFET + BJT.
Пожалуйста, помогите мне, что здесь происходит :)
- Должен ли я использовать резистор между NPN BJT и P-канальным MOSFET?
- Должен ли я использовать 2n7000 MOSFET вместо 2N2222 BJT?
ОБНОВЛЕНИЕ: Я только что протестировал H-мост с лампочкой 12 В 55 Вт вместо мотора стеклоочистителя. P-FET и NPN были убиты во время испытания. Сторона N-канала управлялась сигналом 40% ШИМ. Без нагрузки проблем не было.
ОБНОВЛЕНИЕ 2: Я изменил обратно R7 и R8 на 1k с 150R. Теперь мост снова работает без сбоев компонентов. (Я не запускал его в течение нескольких дней, но с резисторами 150R воспроизведение неисправности заняло всего несколько секунд.) В любом случае, я добавлю несколько развязывающих конденсаторов на мост между GND и + 12 В, как предложил Брайан. Спасибо за ответы всем!
Ответы:
Как вы развязываете питание 12 В?
Один из возможных режимов отказа состоит в том, что индуктивные выбросы при отключении тока двигателя (т.е. при частоте ШИМ) сбрасываются в питание 12 В через диоды обратного хода. Да, это должно было случиться, но ...
Если источник 12 В не отсоединен и питается от блока питания, а не от перезаряжаемой батареи или питается от длинного (индуктивного) кабеля, это на самом деле не источник питания 12 В, а на мгновение приводимый к напряжению индуктивного пика. Что может быть намного выше рейтинга MOSFET ...
Контролируйте питание 12 В с помощью быстрого осциллографа. Если он показывает признаки пиков перенапряжения, увеличивайте его развязку до тех пор, пока это не произойдет. (Это должно включать керамические конденсаторы 0,1 мкФ для низкого ВЧ-сопротивления, а также конденсатор электролитического резервуара. И, возможно, стабилитрон 16 В или 25 В на всякий случай ...).
Я не знаю, что это ваша настоящая проблема, но это одна база, которую вы ДОЛЖНЫ покрыть.
источник
R1 R2 слишком велики для всех, кроме самых маленьких несуществующих полушарий. Это означает, что они поворачиваются гораздо медленнее, чем включаются. Это означает, что даже если вы думаете, что включили какое-то разумное мертвое время, вы все равно будете стрелять и Я использую дополнительный транзистор для быстрого выключения, оно того стоит.
источник
Один из верхних МОП-транзисторов канала Р активен - это определяет направление. Когда вы применяете ШИМ к обоим полевым МОП-транзисторам с каналом N (как подразумевается в вашей схеме), вы получаете перестрелку на одной половине H-моста.
Вы должны НЕ применять ШИМ для обоих N каналов устройств - только применять его в правом нижнем углу , когда верхний левый P устройства канал активируется или только применить его к нижней левой стороне, когда в правом верхнем углу устройства P канал активируется.
РЕДАКТИРОВАТЬ - также, ваши МОП-транзисторы канала P перевернуты.
источник
Одна вещь, которая выделяется для меня - это отсутствие диодов с обратной связью на ваших полевых транзисторах. Поскольку ваш двигатель является индуктивной нагрузкой, он может очень легко генерировать высокое напряжение на ваших полевых транзисторах при изменении тока (V = L dI / dT в индуктивности). Эти напряжения могут легко превышать номинальное значение разрыва соединения исток-сток в ваших полевых транзисторах.
Чтобы решить эту проблему, диод обычно помещают параллельно переходу, чтобы контролировать напряжение следующим образом:
(Изображение из: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/mosfets-and-catch-diodes/ )
Это «зажимает» напряжение на FET.
источник
@Autistic прав насчет R1 и R2 - это расположение приведет к очень медленному времени переключения на P-fets. Вы можете рассмотреть возможность использования специального зарядного насоса для водителя P Fet вместо BJT + Pullup.
Некоторые проверки вменяемости
Можете ли вы проверить дорожные сигналы? Очень важно, какой FET включен или выключен.
Попробуйте следующее:
Проблема
Как правило, микроконтроллеры имеют выделенный ШИМ-драйвер с 4 выходами и контролем зоны нечувствительности. 4 ШИМ-сигнала могут управлять 4-мя фетами, и эти сигналы синхронизируются и инвертируются, а также учитывается мертвое время. См. PWM микроконтроллеров PIC для получения дополнительной информации. http://www.ermicro.com/blog/wp-content/uploads/2009/01/picpwm_03.jpg
Поскольку Arduino не предназначен для этой цели, вы можете использовать некоторую базовую логику для получения правильных сигналов ШИМ. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что n1 и p1 всегда являются дополнительными, а также n2 и p2. Вы можете получить его, используя еще несколько BJT: http://letsmakerobots.com/files/YG_H-Bridge1.jpg Тогда у вас есть два контакта, которые вы можете использовать для ШИМ.
Вы можете предпочесть использовать некоторые логические элементы, например: https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontrol/archive/2012/03/26/so-which-pwm-technique-is-best-part-2 и тогда у вас есть чистый вперед / назад, плюс один PWM-вывод, который управляет скоростью.
Возможно, стоит проверить эту статью: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/
источник
Вы уверены, что включаете верхний левый P-FET, когда применяете ШИМ к нижнему правому N-FET?
Вы должны дважды проверить свою ориентацию P-FET. Кажется, что P-FET работает в обратном направлении, и вы получаете чрезмерное рассеивание мощности, когда диод корпуса P-FET проводит. Измерьте напряжение на P-FET при ваших условиях неисправности. Если вы видите около 0,6 В на полевом транзисторе, когда 2N2222 включен, то P-FET перевернут. Также проверьте напряжение затвора P-FET во время неисправности, чтобы убедиться, что оно видит менее 0,2 В.
Вы по-прежнему видите ток повреждения, если вы отключите двигатель от цепи?
источник