Brushless Motor Mosfet udgange

Do you have a question? Post it now! No Registration Necessary

Translate This Thread From Danish to

Threaded View
Efter tidskriftet i Elektor februar 2006
Her beskriver hvordan en Brushless Motor Controller laves.

Jeg arbejder på, at få en sådan 3-phase motor til at kører.

Valgt grundprincip H-Bridge using MOSFETs
Se her: www.sunwind.dk/grundkobling.jpg

Som ovenstående bille er vist er motoren "Delta"  koblet.
Se her: www.sunwind.dk/delta.jpg

Hele diagramer som Elektor side 27 henviser til.
Se herunder.
Se her: www.sunwind.dk/diagram.jpg

Her illustreres de 6 steps.
Se her: www.sunwind.dk/steps.jpg

Se også her: www.sunwind.dk/sixsteps.jpg

Phase A Mosfet udgangstrin:
For signal fra Pic-kredsen Output 0 og Output 1
www.sunwind.dk/phase_a.jpg

Phase B Mosfet udgangstrin:
For signal fra Pic-kredsen Output 2 og Output 3
www.sunwind.dk/phase_b.jpg

Phase C Mosfet udgangstrin:
For signal fra Pic-kredsen Output 4 og Output 5
www.sunwind.dk/phase_c.jpg

I eksempelet  som Elektor illustrees er der 6 steps og kun 6 Mosfet.
Hvorimod Elektor  i diagramer viser 12 Mosfet - nu med 2 indgange.

I den adskelte phase A, har nu 2 input som skal havde signal fra en
PICAXE-28X (4Mhz)
Hvordan skal desse input-signal være for henholdvis Output 0 og Output 1 ??
Og så vider igennem de andre phaser B og C
Kan du forklarer funktionen i f.eks Phase A : www.sunwind.dk/phase_a.jpg
Med de 2 indgange???
Funktionen ses illustreret  her:  www.sunwind.dk/steps.jpg

--
Med venlig hilsen
Monie





Re: Brushless Motor Mosfet udgange
Hej Monie

Quoted text here. Click to load it
...

Det er fordi MOSFETtene parvis er parallelkoblede for at kunne levere
mere strøm eller tabe mindre effekt pga. den halverede MOSFET on-modstand.

Quoted text here. Click to load it

Først en advarsel; de to indgange til en fase må aldrig være høje
samtidig. Hvis det sker, vil meget stor strøm kortsluttes ned gennem
halvbroen.

Der burde sættes pull-down modstande på indgangene til 2N7002, så
manglende styring til en gren ikke kommer til at tænde begge grene i en
halvbro.

Quoted text here. Click to load it

Som vist tændes og slukkes halvbroernes grene (øvre,nedre) i henhold til
1..6.

Diagrammet (
http://www.sunwind.dk/diagram.jpg)'s phase A,B,C udgange
forbindes tilbage til styre-boardet via stik K3. Med stor sikkerhed
udledes rotorens elektriske tilstand ("position"), så mikrocontrolleren
giver den rigtige styring af de 3 halvbroer, henhold til
rotationsretning og evt. accelerationsstyring.

-

Her anvendes LM324 med nogle modstande og mikrocontrolleren til at finde
ud af hvordan rotorens elektriske tilstand er.

Ca. halvvejs nede på siden:

DIY Controller Schematic.
It is at www.bldc.de but is poor quality...I have redrawn it more
clearly. The source is also posted at this site but you need to register
first:
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t18%1247

Controlleren anvender både P- og N-channel MOSFET 3 af hver i 3
halvbroer (3 faset).

Via LM324 registeres rotorpositionen så mikrocontrolleren kan give de
rigtige halvbrosignaler afhængig af ønsket hastighed og retning.

mvh/Glenn

Re[rettelse]: Brushless Motor Mosfet udgange
...
Quoted text here. Click to load it
...

Rettelse:

Først en advarsel; de to *udgange* til en fase må aldrig være *tændte*
samtidig. Hvis det sker, vil meget stor strøm kortsluttes ned gennem
halvbroen.

Halvbroernes nedre grenes 2N7002 gate bør have pull-up modstande.

Halvbroernes øvre grenes 2N7002 gate bør have pull-down modstande.

Modstandene kan f.eks. være på 10 kohm.

mvh/Glenn


Re: Re[rettelse]: Brushless Motor Mosfet udgange
Hej Glenn
Forstår jeg dig rigtigt, skal de 2 pull-up modstande forbindes på Gate og
modstandene på 10k skal så forbindes henholdvis +5V og Gnd eller skal den
ene pull-up modstande forbindes til +UBATT

Med venlig hilsen
Monie

Quoted text here. Click to load it



Re: Re[]: Brushless Motor Mosfet udgange [Why use pullup resistors? (or pulldown resistors)]
Quoted text here. Click to load it

Hej Monie

Pull-up modstanden bør af sikkerhedsmæssige grunde trække 2N7002 gaten
op uanset om 5V og +UBATT er aktiv. Dette kan gøres med 2 modstande med
hver en diode i lederetninge ned til 2N7002 gaten.

Man kan nok muligvis nøjes med +UBATT, da de potentielle problemer
specielt er der, når +UBATT er aktiv.

Det er vigtigt at disse pull-up (og pull-down) modstande er tæt på
halvbroerne. F.eks. hjælper de ikke noget hvis de sidder på et flytbart
mikrocontrollerkort.

Det skal dog bemærkes at en mikrocontroller normalt har clamping dioder
på de fleste af dens ben til strømforsyningsbenene ("Gnd" og "+5V"). Men
da der anvendes modstande på ca. 10 kohm, vil den enkelte og samlede
clamp-strøm være indenfor clamp-strøm-margenerne.

-

Til orientering skal alle højohmede indgange være veldefinerede ved
fjernelse af signalstyring f.eks. via stik, under programméring eller
fjernelse af programmérbare ting (mikrocontrollere, EEPROM, FPGA...).

Why use pullup resistors? (or pulldown resistors):
http://massmind.org/techref/logic/xtrapins.htm

Logic Input/Output Pull-up values:
http://www.interfacebus.com/IC_Output_Input_Pullup_Resistor_Values.html

Microcontroller Pullups:
http://www.dvanhorn.org/Micros/All/Pullups.php

mvh/Glenn

Re: Re[rettelse]: Brushless Motor Mosfet udgange
Hej Glenn

Er det sådan du mente med Pull-up modstandene
Se her: www.sunwind.dk/Fase_A_Pull-up.jpg

Med venlig hilsen
Monie

Quoted text here. Click to load it



Re[...]: Brushless Motor Mosfet udgange

Quoted text here. Click to load it

Ja

mvh/Glenn



Re[vigtigt]: Brushless Motor Mosfet udgange

Quoted text here. Click to load it

Husk at den øvre gren skal have pull-down!

"Halvbroernes øvre grenes 2N7002 gate bør have pull-down modstande."

mvh/Glenn


Re: Re[vigtigt]: Brushless Motor Mosfet udgange
Hej Glenn

Quoted text here. Click to load it

Hvis jeg forstår dig rigtigt, så er det gjort med:
www.sunwind.dk/Fase_A_Pull-up.jpg
eller hvad mener du med "Halvbroernes øvre grenes 2N7002 gate bør have
pull-down modstande"

Quoted text here. Click to load it



Re: Re[vigtigt]: Brushless Motor Mosfet udgange
Hej Glenn
Eller er dette bedere:
www.sunwind.dk/Fase_Pull-upPludDipde.jpg

Med venlig hilsen

"Monie Jacobsen" <mjs at nypost dot dk> skrev i en meddelelse

Quoted text here. Click to load it



Re[vigtigt]: Brushless Motor Mosfet udgange [Max. 15V]
...
Quoted text here. Click to load it

Det vil sige at den øverste 2N7002's (Q7) 10 kohms modstand (R3) ikke
skal gå til +UBATT, men Gnd.

Jeg kan se at du spændingsforsyner med 24V - det går ikke da du kommer
kommer 24V ind på MOSFET gatene - det kan du ikke (i ret lang tid...).
Der må max. komme 10-15V ind på gatene. Kommer der højere spænding ind,
vil gate-beskyttelseszenerdioderne begynde at lede.

Jeg vil anbefale dig at anvende dedikerede MOSFET drivere, hvis du vil
anvende mere end 15V som forsyningsspænding.

F.eks.:

LM5102 (SMD!):
http://www.national.com/pf/LM/LM5102.html

Men så skal du også kun anvende N-channel MOSFETs og kan styre op til
100V, dog max. så højt MOSFETene kan klare.

mvh/Glenn



Re: Re[vigtigt]: Brushless Motor Mosfet udgange [Max. 15V]
Hej Glenn

Er det sådan du mente:  www.sunwind.dk/Fase_Pull-upPludDiode.jpg

Som su skrev:
Som vist tændes og slukkes halvbroernes grene (øvre,nedre) i henhold til
1..6.
Diagrammet (
http://www.sunwind.dk/diagram.jpg)'s phase A,B,C udgange
forbindes tilbage til styre-boardet via stik K3. Med stor sikkerhed
udledes rotorens elektriske tilstand ("position"), så mikrocontrolleren
giver den rigtige styring af de 3 halvbroer, henhold til
rotationsretning og evt. accelerationsstyring.

Men Elektor viser kun de 6 steps: www.sunwind.dk/steps.jpg

Med T1 & T4 ON = A og B
Med T1 & T6 ON = A og C

Men hvordan skal
www.sunwind.dk/Fase_A_Pull-up.jpg

Input X1-6
Input X1-7

Og

www.sunwind.dk/Fase_B_Pull-up.jpg

Input X1-8
Input X1-9

være stillet for, at give A og B ( T1 & T4 ON )

Hvilken skal være ON og OFF
For hver Phase har vi jo nu 2 input, at holde styr på og hvordan de stå i
forhold til hinnanden.

Det er rigtig med de 24V som spændingsforsyner men i første omgang til
motor-forsøg kan jeg godt holde mig under 15V.

Det er sådan at motoren gerne sener skulle komme til, at køre på en solcelle
med 24V
Men hvordan skal jeg koble: www.sunwind.dk/LM5102MosfetDriving.jpg
så den kan lave de 3-phaser har du mulig for, at lave en tegning til mig?
Jeg benytte en pic-kreds med 8 Output  (PICAXE-28X)

Med venlig hilsen
Monie


Quoted text here. Click to load it



Re: Brushless Motor Mosfet udgange [Phase-logik. LM5102 forslag]

Quoted text here. Click to load it

Næsten - D2 skal ikke anvendes.

D5 behøves heller ikke, medmindre du også holder gaten høj med +5V
gennem endnu en modstand og en diode. Dioderne giver en "OR"-funktion:
"Hvis enten +5V eller +UBATT er høj er gaten høj."

Quoted text here. Click to load it

T1 off= X1-6 lav => øvre gren OFF
T1 on = X1-6 høj => øvre gren ON ("pull-up", Phase A=+UBATT)

Quoted text here. Click to load it

T2 off= X1-7 høj => nedre gren OFF
T2 on = X1-7 lav => nedre gren ON ("pull-down", Phase A=Gnd)

Quoted text here. Click to load it

X2-8 på tegning:

T3 off= X2-8 lav => øvre gren OFF
T3 on = X2-8 høj => øvre gren ON ("pull-up", Phase B=+UBATT)

Quoted text here. Click to load it

X2-9 på tegning:

T4 off= X2-8 høj => nedre gren OFF
T4 on = X2-8 lav => nedre gren ON ("pull-down", Phase B=Gnd)

-

http://www.sunwind.dk/Fase_C_Pull-up.jpg

X4-10 på tegning:

T5 off= X4-10 lav => øvre gren OFF
T5 on = X4-10 høj => øvre gren ON ("pull-up", Phase B=+UBATT)

X4-11 på tegning:

T6 off= X4-11 høj => nedre gren OFF
T6 on = X4-11 lav => nedre gren ON ("pull-down", Phase B=Gnd)

Quoted text here. Click to load it

Prøv at bruge tabellen ovenfor.
*Bemærk at de nedre grenes Tx og Xy-zz skal inverteres/NOTtes; NOT(T6) =
X4-11.
*Bemærk at de øvre grenes Tx og Xy-zz i fase; f.eks. T5 = X4-10.

Quoted text here. Click to load it

De 2 input repræsenterer 2 Tx; f.eks. T5,T6. De Tx'er der ikke er ON
skal være OFF.

Quoted text here. Click to load it

Vcc skal have 10-12V.
Vss =Gnd.
"(Optionel fast recovery diode)" behøves ikke, med det få antal skift
motoren behøver.
0V <= Vin <= 100V(=Vmax). Cboot skal kunne klare min. Vmax*1,5.

RT1 og RT2 er ikke kritiske i din anvendelse, så du kan f.eks. sætte dem
til 56 kohm - eller kortslutte til Gnd. RT1 og RT2 er vigtige hvis laver
direkte skift mellem "pull-up" og "pull-down" som f.eks. i PWM og i smps
buck-/step-down-konvertere med nedre gren synkron MOSFET ensretter.

Det er yderst vigtigt som der står i databladet, at
afkoblingskondensatoren på ca. 0,47uF er tæt på Vdd og Vss benene. Det
samme gælder Cboot.

LM5102 har 2 stk input(HI,LI), som begge kan drives direkte af 5V
logik(f.eks. mikrocontrollerens udgange), da logik indgangstærsklen
ligger mellem 0,8V og 2,2V afhængig af indgangs Schmitt-trigger
tilstanden - selv TTL logik udgange kunne være anvendt.
http://en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger

LI og HI har begge pull-down modstande på ca. 200 kohm indbygget i
LM5102 og det er netop hvad vi ønsker, så eksterne pull-down modstande
er ikke nødvendige.

Et halvbro eksempel: "Phase-A" (har kigget på figur 3 i databladet):

OUT1 = HI(high side-input) = T1 (høj=on="phase A pull-up")

OUT2 = LI(low side-input) = T2 (høj=on="phase A pull-down")

-

Man kan godt anvende følgende andre kredse i DIL (non-SMD):
IR2184
IR21844 (større afstand mellem high-side(=øvre gren) ic-ben og
low-side(=nedre gren) ic-ben).

Men man har ikke separat styring af øvre og nedre gren. Men man har et
styreben, som bestemmer om nedre gren skal være tændt eller øvre gren
skal være tændt. Herudover haves et shutdown (=tri-state) ben som
faktisk slukker begge grene, uanset det andet styrebens status.

Men så skal man anvende en anden logik.

Quoted text here. Click to load it

mvh/Glenn


Re: Brushless Motor Mosfet udgange [ IR2181,IR21814 også muligt]
Hej Monie

Ligesom NS har LM5102 har IRF IR2181 og IR21814 (fås også i DIL):

http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame&productID=IR21814

De kan levere op til 1,7 Ampere til opladning og afladning af effekt
MOSFET gates.

mvh/Glenn


Re: Brushless Motor Mosfet udgange [IR2181,IR21814 også muligt]
Hej Glenn
Rigtig mange tak for de mange oplysninger.

Så skal der kobles 3 stk af  IR2181 for, at lave en 3-phase bridge.
Jeg er mere tilhænger af hustyper som DIL, de er ligsom letter, at lodde med
en alm loddekolpe;-)
Men så skal de kun benytte Mosfet af typen N-connect.

Indgangene IN og SD på IR2181 de representer vel bare henholdvis ON og OFF
???
Og det er her jeg skal koble fra mikrocontrollerens udgange til indgange på
IR2181 ?
www.sunwind.dk/IR2181.jpg

For som jeg kan se nu, så er jeg nød til, at lave det op så
spændingsforsygning på 24V kan bruges.
Men hvor købes IR2181 ?

Med venlig hilsen
Monie

Quoted text here. Click to load it
http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame&productID=IR21814
Quoted text here. Click to load it



Re: Brushless Motor Mosfet udgange [ IR2181 købsmuligheder]

Quoted text here. Click to load it

Det er IR2184 du viser et billede af. Kig i IR2181 databladets diagrammer.

IR2181 har Lin (low side input) og Hin (high side input) ligesom LM5102.
IR2181 har også indbyggede pull-down modstande.

For alle MOSFET drivere gælder det at de skal placeres relativt tæt på
selve MOSFETtene de skal drive. Indgangene; Lin, Hin, har
Schmitt-triggere og er derfor rimelig støjimmune.

Quoted text here. Click to load it

Private kan købe begge steder:

http://www.elfa.se/dk /
Skriv i søgefeltet: IR2181 og tryk søg.

http://www.rsonline.dk /
Under internationale produkter (hvilket private også sagtens kan købe -
det tager dog lidt flere dage, før de får komponenterne hjem):

Electronic -> Semiconductors -> Discretes -> MOSFET & IGBT Drivers ->
MOSFET & IGBT Drivers

Quoted text here. Click to load it

mvh/Glenn



Re: Brushless Motor Mosfet udgange [IR2181 købsmuligheder]
Hej Glenn

Komponent-værdierne på kondensator, modstand og dioden, har du et forslag
til deres værdier?
www.sunwind.dk/IR2181.jpg

Med venlig hilsen
Monie


Quoted text here. Click to load it



Re: Brushless Motor Mosfet udgange

Quoted text here. Click to load it
...

Hej Monie

Det står i databladet.

0,47uF til Vcc,Vss kondesatoren.

0,1uF til Cboot kondensatoren.

De kan begge være keramiske.

mvh/Glenn


Re: Brushless Motor Mosfet udgange [ IR2181 købsmuligheder]
...
Quoted text here. Click to load it

Hej Monie

Hvis du ikke har bestilt IR2181, kan du i stedet købe IR21834.

IR21834 (14 ben) har shoot-through beskyttelse, som du i dit kredsløb
ikke umiddelbart har brug for, men hvis du senere vil lave halvbroer til
PWM eller SMPS med MOSFET driverkredse, kan IR21834 anvendes.

IR21834 er dog lidt anderledes, Lin er inverteret (NOTtet) i forhold til
IR2181. IR21834 har en indbygget pull-up modstand på Lin, hvilket er
godt (og pulldown modstand på Hin ligesom IR2181).

IR21834 er næsten den samme som IR2183 (8 ben), men har også mulighed
for dead-time justering.

Prisen er næsten den samme.

mvh/Glenn



Re: Brushless Motor Mosfet udgange [IR2181 købsmuligheder]
Hej Glenn

Her vises mikrocontrolleren styring af en 1 halvbroer.
www.sunwind.dk/1xFaseA.jpg

Har ikke bestilt IR2181, men vil i stedet købe IR21834 (HusType: PDIP) som
du anbefaler ;-)

www.sunwind.dk/IR21834.jpg

Jeg vil derfor benytte den kreds du anbefaler.

Derfor måske lige de samme spørgsmål, men vil gerne sikre mig, nu da jeg er
ved,

at værer klar til at tegne selve PCB-printet med Eagle.

Condsatorne er alle her 0.47uF ?

Dioden kan det være 1N4148 ?

De 2 modstande til Gate hvad skal deres værdi værere?


Med venlig hilsen
Monie

Quoted text here. Click to load it



Site Timeline