Ponte H per motore DC 24V-20A

[EcoTan]

Per seguire meglio il thread, ti chiedo

Contraddico subito l'intenzione espressa quindi continuo a intervenire: con tanti segnali in giro, che solitamente sono riferiti al negativo, sarebbe meglio mettere l'amperometro sul positivo. Inoltre si potrebbe controllare con l'oscilloscopio quali comandi escono esattamente con duty cycle zero, con duty cycle piccolissimo nei due sensi di rotazione, e possibilmente nei relativi passaggi.

[davidde]

Ho letto soltanto velocemente, dopo ci riguardo con calma, ora non ho tempo...

I picchi di corrente non sarebbero da misurare con l'amperometro (se per amperometro intendi il tester perché è troppo lento) ma con l'oscilloscopio collegato a uno shunt. Se invece per per amperometro intendi una sonda di corrente collegata all'oscilloscopio allora come non detto.

[marcosystem]

Ok, in settimana misurerò l'assorbimento sul polo positivo.

CURIOSITA': mi sorge un dubbio.. Non è il caso che l'amperomentro sia collegato in serie al motore (tra motore e ponte H)?

Inoltre si potrebbe controllare con l'oscilloscopio quali comandi escono esattamente con duty cycle zero, con duty cycle piccolissimo nei due sensi di rotazione, e possibilmente nei relativi passaggi.

Quando il Duty Cycle è 0%, enable1 e enable2 provenienti da Arduino, sono entrambi a livello logico=0 (0V)

[marcosystem]

I picchi di corrente non sarebbero da misurare con l'amperometro (se per amperometro intendi il tester perché è troppo lento) ma con l'oscilloscopio collegato a uno shunt. Se invece per per amperometro intendi una sonda di corrente collegata all'oscilloscopio allora come non detto.

I picchi di corrente non li ho misurati.
Con l'oscilloscopio ho misurato i picchi di TENSIONE (circa 40-45V)
Con l'amperomentro ho misurato soltanto l'assorbimento del motore

[davidde]

per comprendere meglio, ti chiedo: se il limite massimo da non superare è di 45V (vedi allegato TAB1), gli altri 2 limiti in tabella del datasheet a cosa si riferiscono? (vedi allegato TAB2)

Dando un'attenta osservazione al datasheet del BTN7960, sembra di capire che il limite massimo di funzionamento è di circa 27,8V. Superato questo valore interverrebbe la protezione "Over Voltage" [da 28V a 30V] (vedi allegato TAB3-TAB4). E' così o sbaglio?

Per non rompere l'integrato per sovratensione non devi superare i 45V sul pin Vs ma indipendentemente da ciò a 28V (o al massimo a 30V) l'integrato entra in modalità "Over voltage lock out" prendendo in carico il mezzo ponte e "fregandosene" dei comandi che gli vuoi imporre tu tramite Arduino. In questa modalità spegne il mosfet basso e accende il mosfet alto e mantiene questo stato fino a quando la tensione sul pin Vs non scende di almeno 0,2V (isteresi) rispetto alla soglia d'intervento della protezione.

Quindi quello che ti ho detta nel post precedente (35V) è sbagliato. Se vuoi mantenere tu il controllo del ponte non devi salire oltre i 28V magari con un po' di margine (per stare tranquilli diciamo 26V).

Altro dubbio: non riesco ancora a capire quale sia il limite massimo della corrente nominale ed il massimo valore di corrente di picco che il BTN7960 può sopportare (vedi allegato TAB3-TAB4).
Premessa: supponiamo di lavorare con un PWM di 20Khz e con la massima velocità del motore (Duty Cycle=100%)

44A a 85°C o 40A a 125°C (credo misurati sul corpo dell'integrato) sia sul mosfet basso che su quello alto. Vedi paragrafo 4.1.6, leggi anche la nota 2) in fondo alla pagina.

Tutto quello scritto sopra sia sull' "over voltage" che sulla corrente massima è vero se la tensione di alimentazione (Vs) si mantiene in un range compreso tra gli 8 e i 18V altrimenti, se si lavora nel range esteso, (ovvero tra i 5,5 e i 28V) quello in cui lo usi tu sono possibili delle variazioni sui parametri che non vengono specificate (quindi anche i 26V che ti ho detto sopra sono da "prendere con le pinze").

Io alimento il ponte H a 24 V, quindi penso di stare nei limiti consentiti.

Si, sei nei limiti consentiti a livello nominale ma vuoi ottenere un tipo di pilotaggio del motore che probabilmente nel momento dell'inversione ti porta fuori dai limiti dell'integrato. Inoltre intervengono anche protezioni interne che devono essere analizzate per bene in modo da capire cosa succeda in realtà.
Magari no, ma valuta anche che un ulteriore limite potrebbe essere legato all'alimentatore, magari va in protezione interrompendo l'alimentazione quando per qualche motivo sente o un sovraccarico o un ritorno di corrente.

Inoltre una cosa che onestamente non capisco è che se dovesse intervenire la protezione di "over voltage" interverrebbe, credo, su entrambi i lati del ponte cortocircuitando il motore sui mosfet del lato alto. Questo potrebbe portare alla distruzione immediata di uno di quei due mosfet ma non ne sono sicuro.

Premessa: trattasi di motoriduttore a vite senza fine, quindi quando tolgo alimentazione il motore si arresta quasi istantaneamente.
Le prove però che ho fatto io, le ho fatte iniettando il PWM al motore attraverso il ponte H, quindi per arrestarlo ho dato un PWM con Duty Cycle=0% (arresto forzato).

Con "arresto forzato" cosa intendi, cortocircuiti il motore. Se si come fai?


Ultima cosa se puoi dirlo, cosa stai cercando di fare, cos'è una payload?

[marcosystem]

Se vuoi mantenere tu il controllo del ponte non devi salire oltre i 28V magari con un po' di margine (per stare tranquilli diciamo 26V)

Si io riesco a stare sui 24 V tagliando le tensioni extra.

Tutto quello scritto sopra sia sull' "over voltage" che sulla corrente massima è vero se la tensione di alimentazione (Vs) si mantiene in un range compreso tra gli 8 e i 18V altrimenti, se si lavora nel range esteso, (ovvero tra i 5,5 e i 28V) quello in cui lo usi tu sono possibili delle variazioni sui parametri che non vengono specificate (quindi anche i 26V che ti ho detto sopra sono da "prendere con le pinze")

Quindi se si lavora con una tensione di 18V, la corrente nominale a 85° è di 44A.
Ma se applico la seguente proporzione

18 : 44 = 24 : X

X = (44 · 24) ÷ 18

X = 58A

Quindi io con una tensione di 24 V ottengo senza problemi una corrente di 58A?

valuta anche che un ulteriore limite potrebbe essere legato all'alimentatore, magari va in protezione interrompendo l'alimentazione quando per qualche motivo sente o un sovraccarico o un ritorno di corrente.

Quando l'alimentatore è andato in protezione è perché gia almeno un BTN è andato in corto circuito a causa dei ritorni di corrente.
Ripeto: il danneggiamento dei BTN si verifica solo quando al motore faccio compiere inversioni molto vivaci. Se faccio andare il motore alla massima velocità (3000 giri/m) i BTN rimangono FREDDI e funzionanti anche dopo 2 ore di continuo funzionamento.

Con "arresto forzato" cosa intendi, cortocircuiti il motore. Se si come fai?

Intendo che non tolgo l'alimentazione della 24 V, ma agisco sul PWM portando il Duty Cycle allo 0% per dargli un arresto tramite frequenza.

Ultima cosa se puoi dirlo, cosa stai cercando di fare, cos'è una payload?

Certamente, è un payload sul quale voglio installare un sedile.

[davidde]

No, non puoi fare proporzioni, la corrente massima è quella a qualsiasi tensione.

... Se faccio andare il motore alla massima velocità (3000 giri/m) i BTN rimangono FREDDI e funzionanti anche dopo 2 ore di continuo funzionamento.

Si ma questo è normale, se fai andare il motore a vuoto i MOS non scaldano perché stai facendo circolare soltanto la corrente che serve a mantenere in rotazione il rotore senza alcun carico applicato; diciamo che è la migliore delle condizioni in cui sia il ponte che il motore possano trovarsi ad operare.

Intendo che non tolgo l'alimentazione della 24 V, ma agisco sul PWM portando il Duty Cycle allo 0% per dargli un arresto tramite frequenza

Ok, allora non freni, lasci che il motore si arresti da solo. Il fatto che tu riduca il PWM fino a zero non obbilga il motore a seguire la rampa che gli imponi tramite potenziometro. Se compi la rotazione lentamente allora il motore ti sta dietro, se invece lo fai velocemente non ce la fa e genera i picchi che rompono i BTN.

Detto ciò devi considerare che qualsiasi cosa tu metta in serie al motore (compreso l'induttore) per ridurre l'intensità dei picchi che rompono i mosfet avrà come contropartita l'effetto di rallentarti la frenata.
Io fossi in te proverei a cambiare il programma:

1- Accelerazione tramite PWM (come è ora).
2- Decelerazione tramite PWM (come è ora).
3- Frenatura diretta sul motore (devi chiudere entrambi i mosfet o lato basso o lato alto) per un tempo sufficiente a far arrestare il motore.
4- torni ad accelerare tramite PWM nel verso di rotazione opposto (come è ora).

In questo modo i mosfet dovrebbero venire sollecitati meno ma se ancora questo non fosse sufficiente bisognerà inserire un ulteriore mosfet esterno al ponte che possa sopportare la corrente di frenatura.
Stai attento che durante la frenatura non si verifichino le condizioni per le quali intervengano le protezioni dei BTN altrimenti pensi di fare una cosa ma in realtà ne viene fata un'altra.

[EcoTan]

1- Accelerazione tramite PWM (come è ora).
2- Decelerazione tramite PWM (come è ora).
3- Frenatura diretta sul motore (devi chiudere entrambi i mosfet o lato basso o lato alto) per un tempo sufficiente a far arrestare il motore.
4- torni ad accelerare tramite PWM nel verso di rotazione opposto (come è ora).

Posso sbagliare ma penso che la maniera più lineare per fare tutto questo sia il LAP, cioè con una unica variabile fai tutto: da 50% a 0% gira da una parte, da 50% a 100% gira dall'altra parte, e in tutti i casi impone una tensione media al motore determinata e linearmente dipendente che quando siamo al 50% vale zero (motore in corto=frenato).
Naturalmente non fa miracoli, la corrente prende il valore che deve prendere e può essere necessaria una protezione che limiti il tutto.
Invece con la tua soluzione su riportata in 4 step ci sarebbero minori rischi e sollecitazioni.
Poi una cosa è scegliere una soluzione e un'altra è realizzarla, specialmente coi microcontrollori di cui io ne conosco (?) soltanto pochi.

[marcosystem]

Ragazzi, posso allegare il link di un video che ho trovato in rete per farvi capire cosa io voglio ottenere come prestazioni e come il motoriduttore si deve comportare?
Non so se il regolamento lo consenta quindi prima chiedo se è possibile.

Ditemi voi

[EcoTan]

Sì, se lo hai visionato liberamente puoi citare il link