Как подключить DC мотор, шим к нему и шунт с усилителем

[максим 2]

Здравствуйте, уважаемые специалисты. Хочу управлять мотор-редуктором щеточным 12 вольтовым шим регулятором и еще измерять ток мотора. Не уверен, что правильную схему собрался использовать. Подскажите что добавить/убрать. Хотелось бы чтоб элементы схемы поменьше грелись и всё работало оптимально, но при этом, чтоб детали схемы не стоили как крыло самолета. Частота шим 30 кГц (на низких частотах мотор подергивается либо дрожжит и еще и по мере повышения частоты пищит. на 30 кГц всё хорошо)

[mickbell]

Серьёзная ашыпка - отсутствие драйвера затвора мосфета. Вы просто насилуете мегу. Потом, вы регулируете ток двигателя, то есть его момент на валу. А надо, наверно, скорость? Я бы брал ООС по напряжению на двигателе. Ток, разумеется, тоже надо контролировать.

[максим 2]

Можно ли облегчить работу меги, если установить биполярный транзистор или какой-нибудь составной транзистор вместо драйвера для управления затвором мосфета? (быстро добыть драйвер немного затруднительно)
Обороты двигателя не хотел контролировать - только ток.

[otest]

При ШИМировании и ток будет соответствующей формы. Как намерен с этим бороться ?

[максим 2]

[uquote="otest",url="/forum/viewtopic.php?p=4002454#p4002454"]При ШИМировании и ток будет соответствующей формы. Как намерен с этим бороться ?[/uquote]

Посмотрел осциллографом: сначала форма сигнала на шунте получилась такой:

Добавил это фильтр

и форма сигнала стала такой:

как его отфильтровать сильнее не знаю, но может и нет необходимости, микроконтроллер нормально распознает значение тока (скользящая средняя используется в программе)

[mickbell]

[uquote="максим 2",url="/forum/viewtopic.php?p=4002449#p4002449"]Можно ли облегчить работу меги, если установить биполярный транзистор или какой-нибудь составной транзистор вместо драйвера для управления затвором мосфета?[/uquote]Самый простой и быстрый вариант: берёте два биполярных транзистора: один NPN, другой PNP (я бы взял BC817-40 и BC807-40, ибо у меня их есть), дальше так: базы обоих соединяете вместе и с мегой, эмиттеры тоже соединяете вместе и с затвором, коллектор PNP подключаете к общему, коллектор NPN подключаете к плюсу питания меги. Но напряжение на этом драйвере потеряете. Если критично, то можно дополнить драйвер ещё одним NPN-транзистором и запитать двойной эмиттерный повторитель от большего напряжения, или же собрать классический драйвер на двух транзисторах и одном диоде, также запитав его от повышенного напряжения.

[максим 2]

спасибо

Добавлено after 3 minutes 2 seconds:


Как-то так получилось - на деле ещё не проверял. Как считаете, шунт надо наверх перемещать?

[mickbell]

За шунт пока ничего говорить не буду, а вот с драйвером есть вопрос. Зачем резисторы в эмиттерах обоих транзисторов?

[максим 2]

Честно говоря, не знаю. Наверное, надо убрать. Это я вырезал фрагмент схемы полумостового драйвера, чтоб управлять только нижним ключом. Между эмиттером правого биполярного и затвором полевого надо же небольшой резистор оставить, чтоб биполярный не грелся?

[mickbell]

Между выходом драйвера и затвором резистор небольшого номинала нужен. Не только для ограничения тока в затвор, не менее важна его другая функция - обеспечить выполнение норм по электромагнитной совместимости. Проводник, идущий от драйвера к затвору, имеет ненулевую индуктивность, сам затвор - здоровенную ёмкость к земле. Таким образом, мы имеем последовательный колебательный контур, запитанный от источника импульсного напряжения. Разумеется, на фронтах и спадах импульсов этот контур будет дико звенеть на резонансной частоте, и не просто звенеть, а гадить этим звоном вокруг себя. Не надо думать, что это несущественно, я сталкивался с проблемами при сертификации на ЭМС и в гораздо более мягких условиях. Вернёмся к контуру. Достаточно снизить его добротность, чтобы звон если не совсем пропал, то хотя бы снизился до приличных значений, для чего резистора номиналом всего лишь в несколько единиц или десятков ом обычно хватает. (Ну и, конечно, проводник этот нужно делать как можно короче.)

PS. Резистор в эмиттере второго транзистора имел бы смысл в мостовой схеме как элемент, обеспечивающий (совместно с ёмкостью затвора) большее время открывания ключа, чем закрывания, таким образом делая мёртвое время и исключая сквозной ток через ключи. Нынче мёртвое время генерируют сами драйверы ключей, а в вашем случае этим заниматься так и вообще ни к чему - за отсутствием верхнего ключа.

[максим 2]

Подправил схему (переместил шунт вверх и минимальные номиналы резисторов в "драйвер" полевика)

Убрал сопротивление в эмиттере Q1 и Q2, Полевик стал переключаться быстрее раза в два, но появились огромные всплески напряжения при его закрытии (до 50 вольт) длительностью примерно 30 наносекунд, что даже в сети 5 вольт появились колебания синхронно этим всплескам (до 8 вольт). Немного улучшило ситуацию добавление стабилитрона параллельно полевику (думал, что у него встроенный должен быть, но положительный эффект, однозначно, появился). Теперь в сети 5 вольт присутствуют только небольшие коротенькие (20 нс) всплески до 5,5-6 вольт. Это критично или ничего страшного?
Если добавляю сопротивление в эмиттере Q1 до 15 Ом, то полевик закрыватеся не за 50 нс, а за 100 нс, и при этом амплитуда всплесков напряжения раза в 2 меньше. Никак не пойму стоит ли относительно прохладное состояние полевика жертв в виде выбросов колебаний в сеть или я вобще не по тому пути иду?

[mickbell]

Прежде всего, резистор в затворе можно и даже нужно увеличить. Схема какая-то нечитаемая, мало что разглядеть можно, мне показалось, там 5 Ом. Судя по частоте колебаний и предполагаемой (не лазил в даташит, лениво) ёмкости затвора, хапактеристическое сопротивление контура тоже несколько омов, значит, чтобы убрать колебания, сопротивление должно быть всяко побольше - например, 22 ома. Но это именно резистор в затворе, а не в эмиттере.

[максим 2]

Прошу прощения за нечитаемую схему в предыдущем сообщении. Исправляюсь:

[mickbell]

Всё бы ничего, и на колебания можно было бы особо не обращать внимание, но вот то, что они проникают на 5-вольтовую сторону - это уже плохо. Возможная причина - неправильно выполненная плата, конкретно - разводка общего провода. Надо с этим бороться, я считаю.

[максим 2]

Землю делать толще?

[mickbell]

Правильно - это не только толще. Должна быть такая топология, чтобы ток силовой части (двигателя) не ходил по тем проводникам, которые идут к малосигнальным компонентам. Как это сделать? Мысленно поделите общий провод на два: силовой и малосигнальный; разводите их отдельно - так, чтобы эти два провода нигде не касались один другого, а потом соедините их вместе в точке, в которую будете подавать питание. Силовые проводники должны быть как можно короче и вся цепь силового тока должна охватывать минимально возможную площадь. Есть и другие правила. Кстати, покажите своё изделие, возможно, что-то увижу вопиющее.

[максим 2]

Завтра сфотографирую эту кучу) если есть на данном этапе смысл - изделие пока на макетной доске и всё висит на "соплях". Плату буду делать на днях. Спасибо за совет с шинами, разведу их отдельно.

[максим 2]

Получается вот такое изделие:
(добавился индикатор нагрузки и регулятор оборотов)

Есть ли что-то вопиющее?
Сделал 2 полигона: один для охлаждения стока полевого транзистора (можно ли делать такой полигон на плате или он насоздаёт кучу помех?) и второй связанный с землей для защиты от помех и для охлаждения стабилизатора питания
В реальности пока всё на макетной доске (хочется всё вымерить и один раз отрезать)
и выглядит так:

[mickbell]

На макетке такое делать не стоит, если не хотите разочароваться в устройстве мироздания.
На картинке номер один я не вижу полигонов двух земель - силовой и сигнальной, а их надо выполнять именно полигонами. Хотелось увидеть, как они разделены и где они соединены.

Добавлено after 9 minutes 38 seconds:
PS. Самое главное забыл сказать. Драйвер должен блокироваться керамическим SMD-конденсатором, номинал от 0.1 мкФ, я бы поставил 1 мкФ. Надо рассказать, как выполняется топология блокировочных конденсаторов, или знаете? На всякий случай расскажу. Питание (это касается и плюса, и минуса) подходит к паду конденсатора с одной стороны, нагрузка подключается к другой стороне этого пада, причём проводником как можно короче. Если к паду подходит питание в виде полигона, то к нагрузке - отдельным проводником (я это далеко не всегда соблюдаю). Ни в коем случае нельзя делать "аппендикс", идущий к паду блокировочного конденсатора и более никуда.
Блокировка усилителя шунта выполнена правильно.

Добавлено after 8 minutes:
PPS. Ещё меня смущает большая удалённость драйвера от мосфета. Лучше бы делать их поближе один к другому.

[максим 2]

1. Блокирующий конденсатор на драйвер добавил, на ту часть которая подключена к 12 вольтам. Плюс питания подвел к паду с одной стороны, драйвер с другой. А минус конденсатора и нагрузки соединил все-таки полигоном)
2. Сигнальную землю соединил с силовой в одной точке
3. Самый большой конденсатор на схеме сделал тоже проходным (с одной стороны пада нагрузка с другой - питание).
4. Драйвер полевика пододвинул ближе.

У меня сигнальная земля заливает всю сигнальную часть, а вот силовая земля выполнена одной толстенькой не длинной дорожкой. Хочется использовать место под полигон, который будет радиатором полевика. Можно так делать?