Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver

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

Translate This Thread From Danish to

Threaded View
http://www.miteget.net/donniebrasco9/gfx/brugerupload/motor.JPG

Ovenstående link viser et kredsløbsdiagram for en
motordriver.

Datablade:
http://www.miteget.net/donniebrasco9/gfx/brugerupload/RFP40N10.pdf
http://www.miteget.net/donniebrasco9/gfx/brugerupload/ir2104.pdf


I den forbindelse har jeg nogen spørgsmål:

Hvad er formålet med de modstande der er placeret
foran hver transistor-gate? Og hvad med kondensatorerne og dioden? Hvad er
formålet og
deres funktion i denne sammenhæng?

Hvad er fordelen ved at bruge MOSFET ift. andre typer transistorer?

Og er der nogen derude der kunne give mig en lille forklaring på hvad der
helt nøjagtigt sker i kredsløbet?

Mange tak på forhånd :o)






---
Outgoing mail is certified Virus Free.
Checked by AVG anti-virus system (http://www.grisoft.com ).
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver


Quoted text here. Click to load it


Reducere spidstrømmen og give lidt langsommere turnon/turnoff tid.

Gaten på en MOS transistor er en kondensator som skal oplades/aflades. Denne
kondensator er fordelt mellem gate-source og gate-drain, dvs. en spike på
enten source eller drain vil også optræde på gaten.


Quoted text here. Click to load it

For at tænde den øverste MOS er der brug for omkring 10 volt over motor
ledningen, dvs. op til 34 volt. Dette laves via de to komponenter. Når motor
er 0 volt, bliver kondensatoren opladet til opkring 12 volt (hvis det er din
forsyning til 2104), når den øverste MOS tændes, trækker kondensatoren VS
spændingen op over de 24 volt (For at det virker skal kondensator være
væsentlig større end gate capaciteten i MOS'en).

Quoted text here. Click to load it

Gatestrøm=0 og drain-source spænding meget lav i on tilstand.

Quoted text here. Click to load it

Håber det hjalp lidt.



Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver
Hej!

Quoted text here. Click to load it

Der er en fejl i ovestE5%ende diagram - kondensatoren til "COM" skal ikke=
20%
vE6%re dE9%r. "COM" skal forbindes til stel/nul.

Quoted text here. Click to load it

Lidt om gate-stopper modstande:

Konstruktion af rF8%r/MOS FET effektforstE6%rker:
http://cph.ing.dk/konf/root/elektronik/html/0322.all.html#325
Citat: "...I denne artikel betones vigtigheden af gate "stopper"20%
modstande pE5% nogle hundrede Ohm. Dette gF8%res forhindre selvsving i20%
mindst 100 MHz omrE5%det, der kan forekomme pga. MOSFET hurtighed...."

http://www.google.dk/search?q3D%gate-stopper+Ohm

F.eks.:

http://www.eng-tips.com/gviewthread.cfm/lev2/11/lev3/47/pid/240/qid/82514 =

Citat: "...In the dear dead days beyond recall when VMOS was new, had v20%
grooves, metal gates, 60V BVdss and a 2A Id(on), you would find that the =

nice audio amplifier you'd built according to the manufacturers20%
application note oscillated like billy-o at 300MHz+ until you included20%
gate stopper resistors..."

Det er vigtigt, at du checker i firmaernes application-notes, da nogle20%
hundrede Ohm muligvis er for meget i switching-sammenhE6%nge.

Quoted text here. Click to load it

*I hver MOSFET transistorer for du en hurtig diode "forE6%rende", som20%
"spiser" spE6%nding-transienter.

*MOSFET transistorer bruger kun energi i skifteF8%jeblikket, herefter er =

gate kondensatoren (500pF-2nF) ladet op eller afladet.

*En "traditionel" bipolar transistor krE6%ver derimod en vedvarende20%
basisstrF8%m pE5% helt op til en 1/10 af den stF8%rste kollektorstrF8%m. =
SE5% i20%
dette tilfE6%lde tabes meget energi i den tE6%ndte transistor og dennes d=
river.

*MOSFET's on modstand kan vE6%re helt ned til nogle milli-Ohm, hvilket er=
20%
lige sE5% godt som et kort stykke ledning. Det er muligvis ikke nF8%dvend=
igt20%
med kF8%leplader.

*En "traditionel" bipolar transistor har en kollektor-emitter20%
mE6%tningsspE6%nding (Vsaturation) som varierer noget med20%
kollektor/emitterstrF8%mmen. Typisk 0,1...0,7V afhE6%ngig af transistor, =

kollektorstrF8%m og basistrF8%m. SE5% her gE5%r der en del energi tabt og=
 du20%
skal anvende kF8%leplader ved stF8%rre strF8%mme.

Quoted text here. Click to load it

Det er en lE6%ngere forklaring - er du virkelig interesseret i det? ;-)

Quoted text here. Click to load it


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver
Mange tak for svaret.

Jeg vil da gerne vide mere hvis du har tid og lyst :o)

-------------

Det er en længere forklaring - er du virkelig interesseret i det? ;-)

Quoted text here. Click to load it



Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver

Quoted text here. Click to load it

Her kommer forklaringen (den krE6%ver at du kender til AND, NAND og20%
invertere):

I databladet (20%
http://www.miteget.net/donniebrasco9/gfx/brugerupload/ir2104.pdf ) stE5%r=
20%
der at:
*Voffset max. 600V
*Iout+/- 130mA/270mA
*Vout 10 - 20V
*ton, toff er typisk pE5% 680 og 150 nano-Sekunder
*at deadtime typiske er pE5% 520 nano-Sekunder.

Som jeg skrev i det tidligere svar skal gate/source kondensatoren pE5%20
500pF til 2nF oplades eller aflades for skifte en MOSFET transistor.

(kig pE5% side 4 i IR2104 databladets "Functional Block Diagram")

ME5%den man gF8%r det pE5%, er ved hjE6%lp af 2 driver transistorer (her =

p-,n-MOSFETs) til hver ydre n-MOSFET gate (HD (high side drive), LD (low =

side drive)) som kan op- (ton) eller aflader (toff) gate-kondensatoren i =

et lF8%bet af et kort F8%jeblik nemlig: ton, toff er typisk pE5% 680 og 1=
5020%
nano-Sekunder.

Disse 4 driver MOSFET skal ogsE5% blot have ladet/afladet deres20%
gate-kondensatorer.

**low side**

PE5% low side siden er det simpelt - den bliver drevet direkte af NAND20%
gaten ("blF8%d pil" med kugle pE5% spidsen) gennem inverteren, sE5% total=
t har20%
du en 3 ports AND-gate.

Hvis bare en af AND-gatens indgange er "hF8%j" vil udgangen ogsE5% vE6%re=
 det,20%
hvilket for LD betyder at den nederste ydre MOSFET leder sE5% load20%
udgangen stelles. Og hvis "load"/belastningen/motoren anden terminal er20%
forbundet til stel/jord, vil motoren vE6%re slukket.

-

**high side**

Styringen af high side siden er lidt mere kompliceret - den bliver20%
drevet af NAND gaten ("blF8%d pil" med kugle pE5% spidsen) gennem et20%
kredslF8%b som bliver beskrevet her.

Kort fortalt konverteres NAND signalets flanker til nE5%lepulser og20%
konverteres tilbage til det oprindelige signals form og fodres til HD20%
MOSFETenes gates.

Vi starter med "pulsgen" den fE5%r NAND signalet ind:
*"rising edge"/low-to-high flanke resulterer i en kort nE5%lepuls pE5% de=
n20%
ene udgang af "pulsgen".
*"falling edge"/high-to-low flanke resulterer i en kort nE5%lepuls pE5% d=
en20%
anden udgang af "pulsgen".

*Hver af disse nE5%lepulser sendes ind i logik-levelshifteren (de 220%
n-MOSFETs og deres "pull-up"-modstande).
*Pulserne sendes hver i sE6%r ind i "pulsefilter" som med stor sikkerhed =

blot er en Schmitt-Trigger som gF8%r flankerne stejle igen og som har en =

hysterese der forhindrer ekstra glitch pulser.
*Hver af de rensede pulser sendes ind i en RS-flip-flop (3D%1-bit20%
hukommelse) som trigger pE5% R,S signalernes flanker (kan ikke huske om20%
det er den stigende eller faldende).

Det er vigtigt at high side signalet oprindelige fase bevares fra NAND20%
udgang til HD MOSFETenes gates, ellers vil begge ydre MOSFET kunne komme =

til at lede samtidigt 3D% kortslutning af strF8%mforsyningen.

**input sikrings og "styringskredslF8%b"**

Som udgangspunkt er mindst en af NAND gatenes indgange hF8%j. Resultat: L=
D20%
er "hF8%j" og HD er "lav".

*Det ene styrings/sikkerhedskrelF8%b (UV detect - UnderVoltage detector) =

mE5%ler IR2104's forsyningsspE6%nding VCC og sandsynligvis20%
bootstrap-forsyningsspE6%ndingen VB (den med den ydre diode og20%
kondensatoren til load'en).
*Er begge spE6%ndinger OK vil UV detect give et lavt signal til begge NAN=
D.

Kredsen IR2104 har 2 styringssignaler "IN" og SD-not (negeret shutdown). =

Begge har pull-down modstande som sikrer at ubenyttede indgange er20%
stellet hvis ubenyttede. Herudover renses input signalernes flanker i20%
hver deres Schmitt-Trigger.

*NE5%r SD-not er "lav" er IR2104 lukket for "IN" signaler, begge NANDs ha=
r20%
input hF8%j.
*NE5%r SD-not er "hF8%j" er IR2104 klar til at "behandle" "IN" signaler.

*NE5%r alt er OK styrer "IN" HD og LD - og dermed de ydre MOSFETs.

-

**Nyttig adresser**

http://studienet.eit.iha.dk/medarbejdere/jhg/Filter11.htm#Signalshaper
Citat: "...En anden, hyppigt anvendt signal-shaper til firkantformede20%
signaler er den sE5%kaldte Schmitt-trigger, der skifter niveau pE5% udgan=
gen20%
for to forskellige niveauer af indgangssignalet afhE6%ngigt af om dette e=
r20%
voksende (hF8%jt skifteniveau) eller aftagende (et lavere skifteniveau). =

Denne indbyggede sE5%kaldte "hysterese" bevirker en ret hF8%j grad af20%
imunitet over for variationer af indgangsignalets top og bund20%
[kommentar: Faktisk variationer omkring Vinput-skifte-niveau]..."

http://en.wikipedia.org/wiki/Logic_gate

Basic Gates and Functions:
http://www.ee.surrey.ac.uk/Projects/Labview/gatesfunc /
http://www.ee.surrey.ac.uk/Projects/Labview/common/map.html

mvh/Glenn


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver (Glemte deadtime kredsløbet)
Glemte deadtime kredslF8%bet:

**input sikrings og "styringskredslF8%b"**

KredslF8%bet "deadtime & shoot-through prevention"(kort: deadtime-p)20%
sikrer ved skift (input-flanker) at LD og HD driverne ikke bringer begge =

ydre n-MOSFET til at lede samtidigt.

Dette sikres overordnet ved:
*Udgangspunkt LD3D%1(hF8%j), HD3D%0"lav". hE6%ndelse: inputsignal skifter=
2E%20
deadtime-p slukker fF8%rst LD og venter ca. x (f.eks. 520) nanoSenkunder =

og sE5% tE6%ndes HD.
*Udgangspunkt LD3D%0(lav), HD3D%1"hF8%j". hE6%ndelse: inputsignal skifter=
2E%20
deadtime-p slukker fF8%rst HD og venter ca. x (f.eks. 520) nanoSenkunder =

og sE5% tE6%ndes LD.

mvh/Glenn


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver (high side kredsløb formål)
En vigtig ting:

**high side**

FormE5%let med det omfattende high side kredslF8%b er at spare energi (st=
rF8%m).

Hvis NAND signalet blot blev sendt ind i level-shifteren, vil et tE6%ndt =

level-shifter aflade den ydre bootstrap i lF8%bet af kort tid, som vil20%
give problemer, da den eneste energikilde er den ydre bootstrap kondensat=
or.

-

I "gamle" dages ECL (Emitter Coupled Logic), TTL (74xx) og NMOS (CPU20%
6502, Z80) kredslF8%b (TTL3D%Transistor to Transistor Logic) blev der bru=
gte20%
strF8%m hele tiden. StF8%rre ECL kredslF8%b krE6%vede vandkF8%ling ellers=
20%
nedsmeltede de! ECL kredslF8%bs signaler blev sendt igennem antennekabler=
20%
pga. de hF8%je hastigheder.

Omkring 1970-1980 blev CMOS lavet 4xxx serien - den var "langsom", men20%
denne teknologi muliggjorde f.eks. digitale armbE5%ndsure, lommeregnere20%
med lang batterilevetid - fordi disse kredslF8%b kun bruger strF8%m ved20%
signalskift mellem hF8%j og lav.

Senere blev High-Speed CMOS kredslF8%b lavet; (74HC4xxx, Pentium, PowerPC=
)20%
som muliggjorde integration af flere millioner MOS transistorer pE5% samm=
e20%
chip.

High-Speed CMOS er hurtigere end de fleste 74xx TTL kredslF8%b:

DATA SHEET 1997:
http://www.philipslogic.com/support/techdocs/logic/pdf/hcguide.pdf

mvh/Glenn


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver (rettelse)
Quoted text here. Click to load it
re det,20%
Quoted text here. Click to load it

Hvis bare en af AND(NAND+inverter)-gatens indgange er "hF8%j" vil udgange=
n20%
ogsE5% vE6%re det, hvilket for LD betyder at den nederste LD-n-MOSFET led=
er,20%
sE5% LD3D%"0" gF8%r, at den ydre low side n-MOSFET er slukket.

Alle forklaringens skal checkes igennem signalfasninger. Der kan vE6%re20%
andre fasningsforklaringsfejl. Nu er du advaret.

mvh/Glenn


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver (rettelse 2)

Quoted text here. Click to load it

*Alle steder hvor der stE5%r AND skal der stE5% OR.
*Alle steder hvor der stE5%r NAND skal der stE5% NOR.

(Det er ikke hver dag, at jeg forklarer logik kredslF8%b...)

mvh/Glenn


Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver (rettelse 2)
Mange tak for det yderst fyldestgørende svar :o)

Dejligt at der findes så mange kloge, hjælpsomme mennesker i den her
verden..

vh "bamse"



Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver
Jeg glemte at oplyse at switch-frekvensen er 20kHz.




Re: Hjælp : Spørgsmål om DC-motor driver

Klip

 > Hvad er formålet med de modstande der er placeret
 > foran hver transistor-gate? Og hvad med kondensatorerne og dioden?

Modstandene styrer "hastigheden" af tænding og slukning på MOSFET'en.
Bla. for at undgår den bliver for hurtigt, så der lavet meget støj.  (EMC)

Desuden begrænser den strømmen i udgangen. Indgangen i MOSFET'en er jo
en kondensator.

Kondensatorerne giver "backup" af forsyningen. Fungerer som  batteri.
Det er bla. nødvendigt når man vil tænde/slukke MOSFET'en. Der er et
strømstød hver gang.

Typisk bruger man en elektrolyt sammen med en liller keramisk. F.eks.
10uF + 10 til 100nF.

Dioden spærrer højspændingen på MOSFET'erne.  Dvs. skal være rated min.
600V.
(Ihvertfald hvis man læser appl. noten du henviser til)

 >
 > Hvad er fordelen ved at bruge MOSFET ift. andre typer transistorer?

De switcher hurtigt. Op til måske 100 kHz eller mere.  De kan fint
bruges fra 600V og ned. Og højere i specielle tilfælde hvis man har brug
for høj sw. frekvens.

Der findes bla. også en transitor der hedder IGBT. De bruges fra ca.
600V og opad. De switcher normalt med max. 10 - 20kHz.


 > Og er der nogen derude der kunne give mig en lille forklaring på hvad der
 > helt nøjagtigt sker i kredsløbet?

Der sker ikke meget. !  Kredsen kan drive 2 MOSFET'er. Med forskellige
referencer. (dvs GND)

De 2 tænder skiftevis. Med en forsinkelse (deadtime) på ca. 500ns som du
kan se i databladet side 8.



Mvh. Jørgen



Site Timeline