Ponte H queimando sempre o mesmo MOSFET

lithium_ion · 23 de dezembro de 2016

Olá! Estou tentando fazer uma ponte H com mosfets canal N e P, e ela funciona durante alguns poucos minutos (no máximo 2), e sempre queima o MESMO mosfet de canal P (no layout é o Q4). Ele entra em curto com o gate e o canal, e por isso, o motor fica sempre girando para o mesmo lado, independente do nível das entradas. Somete esse mosfet começa aquecer demais, enquanto todos os outros ainda estão frios. Postarei o circuito e a placa. Não achei erros, peço que me ajudem, estou precisando terminar essa parte do projeto que está me dando uma canseira (e prejuízo também). (e ainda falta parte de transmissão, recepção, programação, .....).

Informações:

-Motor de 4A (sendo testado sem carga, então noa passa de 600mA)

-Vcc de 15V, e para testar estou ligando no gate para chegar em saturação

OBS: Não é o Irf740, estou usando o IRF630 (não achei no eagle, as pinagens coincidem)

Peço sugestões para resolver esse impasse!

.if · 24 de dezembro de 2016

você pode estar ligando motor de 12v e tentando controlar com 5V nos gates. Em algum momento q4 e q2 (ou q3 e q1) conduzem ao mesmo tempo. Alguns cliques em ponte h com mosfet no google imagens e sua mente se abrirá

(acho que to tendo um de ja vu)

lithium_ion · 24 de dezembro de 2016

1 hora atrás, Isadora Ferraz disse:

Alguns cliques em ponte h com mosfet no google imagens e sua mente se abrirá

(acho que to tendo um de ja vu)

Certamente, já estou fazendo isso desde o inicio dos problemas.

1 hora atrás, Isadora Ferraz disse:

você pode estar ligando motor de 12v e tentando controlar com 5V nos gates. Em algum momento q4 e q2 (ou q3 e q1) conduzem ao mesmo tempo.

Pelos gráficos do datasheet, o Vgs de saturação é de 10v. Terei que comprar outro mosfet (ta ficando caro isso) para testar..

Seria isso traquinagem da força eletromotriz que o motor gera? Esse motor é meio grande, e solta faísca quando conecta, acredito que seu ruído seja grande também.

Renato.88 · 24 de dezembro de 2016

Com um motor tão grande, eu já teria colocado relé para alterar o sentido de rotação, se precisar de regular a velocidade um único mosfet resolve.

lithium_ion · 25 de dezembro de 2016

@Mestre88 o tranco quando direto na bateria é estão grande que no minimo acabaria quebrando o diferencial, fora o estalo que faz, tenho que ir dosando a aceleracao mesmo, pelo stick do controle remoto.

Renato.88 · 25 de dezembro de 2016

É exatamente isso, um mosfet canal N para regular a velocidade e um relé de dois contatos para alterar o sentido de rotação, se não encontrar um relé de 2 contatos pode ligar dois relés comuns em paralelo.

lithium_ion · 25 de dezembro de 2016

Saquei, se nao funcionar a ponte h eu testo com rele.

MOR_AL · 25 de dezembro de 2016

Já queimei mosfet em ponte H por considerar que os diodos reversos dele suportariam o tranco gerado pela força contra-eletromotriz da parte indutiva da carga. Isso ocorre durante o desligamento da carga.

1 - Considere colocar diodos reversos em paralelo com o mosfet, que suportem a corrente de surto.

2 - Verifique se a tensão de alimentação de gate está correta.

3 - Confira as pinagens do mosfet. Baixe o manual dele.

4 - Se você já verificou as imagens de ponte H que a Isadora mencionou, então deveria concluir que esta ponte H não é aconselhável para uso em PWM, quando há muitas comutações. Durante a transição nos mosfets eles podem colocar a fonte em curto via os mosfets Q1 com Q3 ou Q2 com Q4.

5 - Tenho um documento da International Rectifier (IR), que mostra como funciona a ponte H com cargas com componente indutivo. Pesquise na net, que deve encontrar. Tentei encontra-lo na net (não estou em casa) mas não achei.

Quando puder eu tentarei mostra-lo aqui.

MOR_AL

lithium_ion · 26 de dezembro de 2016

Em 25/12/2016 às 09:51, MOR disse:

Já queimei mosfet em ponte H por considerar que os diodos reversos dele suportariam o tranco gerado pela força contra-eletromotriz da parte indutiva da carga. Isso ocorre durante o desligamento da carga.

1 - Considere colocar diodos reversos em paralelo com o mosfet, que suportem a corrente de surto.

2 - Verifique se a tensão de alimentação de gate está correta.

O circuito funciona, fica parado, gira para a esquerda, depois direita. Quando volto a ligar percebo que está com mais de 1A de corrente de fuga (e o motor parado), e o dissipador de um dos mosfets fica EXTREMAMENTE quente, quando tiro ele pra medir está todo em curto.

1- Os famosos 1n4007 suportariam? Já li aqui que esses diodos suportam altos picos de corrente.

2- Nos datasheets, os MOSFETs suportam -20v e +20v, sendo q Vcc é de 15v, então acredito que está com o Vg dentro dos limites.

Voltei a trocar o mosfet, e como de costume, queimou algum deles, ainda não sei qual, terei q tirar 1 por 1 para testar. Isso está ficando extremamente frustrante, bastante.

MOR_AL · 26 de dezembro de 2016

1 hora atrás, lithium_ion disse:

O circuito funciona, fica parado, gira para a esquerda, depois direita. Quando volto a ligar percebo que está com mais de 1A de corrente de fuga (e o motor parado), e o dissipador de um dos mosfets fica EXTREMAMENTE quente, quando tiro ele pra medir está todo em curto.

1- Os famosos 1n4007 suportariam? Provavelmente não, mas na falta de um mais potente...

Já li aqui que esses diodos suportam altos picos de corrente. Sim, mas com pouca energia.

2- Nos datasheets, os MOSFETs suportam -20v e +20v, sendo q Vcc é de 15v, então acredito que está com o Vg dentro dos limites. OK. Mas quando se desliga o motor, sobre ele (e consequentemente sobre a ponte H) é gerada uma tensão BEM MAIOR. Daí a necessidade dos diodos extras com maior capacidade de corrente.

Voltei a trocar o mosfet, e como de costume, queimou algum deles, ainda não sei qual, terei q tirar 1 por 1 para testar. Isso está ficando extremamente frustrante, bastante.

Minha experiência mostra que dificilmente APENAS um mosfet queima (caso todos tenham a mesma capacidade de corrente) Antes de trocar apenas um mosfet, verifique o outro do mesmo lado da ponte H.

Você não alterou o diagrama da ponte H. Ele faz conduzir OS DOIS MOSFETS DE UM LADO AO MESMO TEMPO DURANTE A COMUTAÇÃO. Se a fonte for parruda, vai passar uma baita corrente, que pode fazer com que ambos mosfets queimem.

MOR_AL

albert_emule · 26 de dezembro de 2016

1 hora atrás, lithium_ion disse:

O circuito funciona, fica parado, gira para a esquerda, depois direita. Quando volto a ligar percebo que está com mais de 1A de corrente de fuga (e o motor parado), e o dissipador de um dos mosfets fica EXTREMAMENTE quente, quando tiro ele pra medir está todo em curto.

Está ocorrendo o curto-circuito no momento da transição, entre o desligamento do mosfet tipo N e o acionamento do mosfet tipo P.

Pode estar ocorrendo que o mosfet tipo P aciona antes mesmo do mosfet tipo N desligar. Ou ao contrário:

O tipo N aciona antes mesmo do mosfet tipo P desligar.

Isso tem haver com a "mosfet Threshold voltage". A tensão de limiar de condução.

Um dos tipos de mosfet sempre vai ligar primeiro, antes do outro ter desligado e isso vai levar a um curto-circuito rsrsrs.

A transição ocorre muito rápido. Mas qualquer curto-circuito faz a corrente no mosfet se elevar até o infinito, ou até o limite que a fonte de alimentação suporta. Ou ainda até o limite de corrente que o capacitor de filtra da fonte consegue drenar num rápido curto-circuito.

Capacitores quando sofrem curto-circuito, liberam correntes bem elevadas. Mesmo que seja por poucos micro segundos, mas os valores vão as alturas.

Vai ser difícil de resolver isso, se você não usar um driver "Decente" de mosfet. Mas você pode amenizar o problema:

Ponha resistores de baixo valor em série com os mosfets, de tal forma que limite a corrente de curto-circuito.

Veja qual corrente máxima o mosfet suporta durante um curto-circuito.

A adiantei sei trabalho. Estes mosfets suportam uns 40 amperes pulsados. Deve ser este o tempo do curto circuito na transição.

Use um resistor de aproximadamente 0.42 Ohms em série com cada par de mosfets. Isso vai limitar a corrente a uns 35 amperes num curto-circuito rápido.

lithium_ion · 26 de dezembro de 2016

4 horas atrás, MOR disse:

Se a fonte for parruda, vai passar uma baita corrente, que pode fazer com que ambos mosfets queimem.

MOR_AL

Essa minha fonte tem limitação de corrente, e sempre no momento de testar esse circuito estava limitada a 600mA.

3 horas atrás, albert_emule disse:

Pode estar ocorrendo que o mosfet tipo P aciona antes mesmo do mosfet tipo N desligar. Ou ao contrário:

O tipo N aciona antes mesmo do mosfet tipo P desligar.

Estranho, porque eu trocava com a mão mesmo, com um jumper macho-femea, e os gates com resistores de pull-down, então eu não teria velocidade suficiente para trocar assim tão rápido.

Acabei desistindo desse circuito e resolvi fazer "um inversor com relés", como o @Mestre88 sugeriu. Sempre aparece um maldito problema/defeito. Na programação fiz uma porta acionar e desativar dois relés, um com o N.C no Vcc e um com o N.C no gnd, e os comuns no motor, quando comuta antera a posição de Vcc e Gnd, o que faz o motor inverter a rotação. No gate de um mosfet canal N, com resistor de pull-down de 10k, entra um pulso de PWM, também saindo de uma porta do arduino pro mini, que deveria variar o duty cycle dele. Me lembrei que não aciona com 5V, então precisaria dos 12v da fonte sendo chaveados por um transistor, para que esse chaveie o gate do mosfet. Imaginei usar algo assim.

Esses transistores BC547/546 servem para chavear pulsos de pwm em 500Hz? No datasheet diz que eles funcionam com frequencias bem maiores, mas não sei se serve para PWM. Outro problema desse circuito é que ficaria invertido, ao acionar iria fechar o mosfet.

adicionado 3 minutos depois

https://www.google.com.br/search?q=driver+mosfet&espv=2&biw=1366&bih=662&source=lnms&também=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiv7bK2hJPRAhXFh5AKHVPUAqMQ_AUIBigB#imgrc=zzBU2uH8JJRfgM%3A

Esse já acredito que não inverta a faze do sinal de entrada.

Renato.88 · 27 de dezembro de 2016

Olá @lithium_ion , estou com um tempinho sobrando e vou te ajudar com os tais circuitos.

Sobre o circuito que você desenhou com 4 mosfets, se tivesse feito dessa maneira, poderia funcionar melhor:

Assim também funciona, mas é meio esquisito:

Sobre o driver com transistores, pode usar dois deles para não ficar invertido. O da primeira imagem com um par de transistores é mais recomendado, mas pode montar o segundo se não tiver um BC557/8

Sobre o circuito com relés, já que usou apenas duas portas do Arduíno (uma para PWM e outra para inversão), suponho que a ligação seja dessa maneira:

lithium_ion · 27 de dezembro de 2016

O circuito na verdade era esse, usando dois relés. Provavelmente eu não vi algum detalhe, pois ao comandar algo entrava em curto (a fonte armava o limitador), não vi o que poderia ser, o mosfet estava perfeito.

O circuito desse link (https://www.google.com.br/search?q=driver+mosfet&espv=2&biw=1366&bih=662&source=lnms&também=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiv7bK2hJPRAhXFh5AKHVPUAqMQ_AUIBigB#imgrc=zzBU2uH8JJRfgM%3A) funcionaria sem o Rgate? E mais, preciso de algum resistor limitador para acionar o mosfet com o Vcc, usando os 5v do microcontrolador, com esse circuito (do link)(bc557 e bc547)?

lithium_ion · 27 de dezembro de 2016

Esse circuito com BC546 e BC556 já servem como driver para ligar o gate do mosfet direto no Vcc pelos pulsos em pwm?

E aproveito para relatar que esse motor está dando até choque na hora de desconectar da fonte, chega doer.

adicionado 19 minutos depois

Usando um 1n5822 para segurar a força contra-eletromotriz em paralelo com o canal do mosfet já basta? aqui o datasheet (http://www.vishay.com/docs/88526/1n5820.pdf)

Renato.88 · 28 de dezembro de 2016

8 horas atrás, lithium_ion disse:

funcionaria sem o Rgate?

Não custa nada colocar um resistor de 470R lá.

8 horas atrás, lithium_ion disse:

E mais, preciso de algum resistor limitador para acionar o mosfet com o Vcc, usando os 5v do microcontrolador, com esse circuito (do link)(bc557 e bc547)?

Sim. Precisa, coloque um de 4,7K.

4 horas atrás, lithium_ion disse:

Esse circuito com BC546 e BC556 já servem como driver para ligar o gate do mosfet direto no Vcc pelos pulsos em pwm?

O circuito de baixo é o mesmo de cima, só que sem os resistores. Se for montar esse de baixo, coloque pelo menos um resistor de 1K na saída do Arduíno.

4 horas atrás, lithium_ion disse:

Usando um 1n5822 para segurar a força contra-eletromotriz em paralelo com o canal do mosfet já basta? aqui o datasheet (http://www.vishay.com/docs/88526/1n5820.pdf)

Sim, serve.