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Ponte H sem PWM


toigogustavo
Ir à solução Resolvido por aphawk,

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Boa tarde pessoal,

 

Gostaria de uma sugestão de vocês.

 

Eu necessito montar uma ponte H cuja tensão máxima de alimentação do motor é de 24V e a corrente na faixa de 12A. Até ai tudo bem, pois pensei em usar 4 IRF1404 para compor a ponte, porém o sinal de controle da velocidade não é digital, o sinal de controle é de 0-10V. Se fosse PWM seria mais simples. Não tenho muita experiencia por isto vim aqui pois sei que tem muita gente com conhecimento aqui.

 

Pensei em utilizar um microcontrolador para ler o sinal analógico de 0-10V e converter para PWM, mas não me pareceu uma solução muito adequada e correta e sim uma gambiarra.

 

Desde já obrigado

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28 minutos atrás, toigogustavo disse:

o sinal de controle é de 0-10V

Não entendi muito bem...

O Gate do mosfet é de 10v? Ou o sinal de controle que chega varia de 0 a 10v?

 

Se for o primeiro caso, o microcontrolador somente fornece 5v, existem outras formas de se fazer esse envio usando, por exemplo um amplificadorzinho...

 

Quando receber os 5v na entrada, a saída do ampop vira 10v

 

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2 minutos atrás, Carlos Zanon disse:

Não entendi muito bem...

O Gate do mosfet é de 10v? Ou o sinal de controle que chega varia de 0 a 10v?

 

Se for o primeiro caso, o microcontrolador somente fornece 5v, existem outras formas de se fazer esse envio usando, por exemplo um amplificadorzinho...

 

Quando receber os 5v na entrada, a saída do ampop vira 10v

 

Creio que faltou a informação de que o sinal de controle (0-10V) vem de um CLP. Este sinal por sua vez seria reduzido para 5V com um divisor de tensão e entrar em uma porta analógica do microcontrolador.

 

Sobre a tensão de 5V do microcontrolador eu pretendia usar um circuito dobrador de tensão.

 

Sobre o amplificador... Seria uma boa ideia, mas não sei exatamente como fazer isto. Vou olhar o link que enviaste...

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@Isadora Ferraz Opa! Agora deu uma animada aqui, ja estava partindo para outra opção. Obrigado!

 

Aproveitando... Eu vou necessitar de uma fonte de 24V para alimentar os IRF1404, seria errado eu utilizar a mesma alimentação para os circuitos lógicos? Por exemplo: utilizar um regulador de tensão de 24V para 5V a fim de alimentar o microcontrolador? 

 

 

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18 horas atrás, toigogustavo disse:

utilizar um regulador de tensão de 24V para 5V a fim de alimentar o microcontrolador? 

 

Não sou a Isabela Isadora mas vou responder :P

 

Não é errado não, só precisa ficar atento aos limites de entrada do regulador (datasheet)... e dependendo do consumo que o mcu + outros componentes no regulador de 5v vai ter..., um dissipadorzinho nele também é bom (no caso do 7805)

 

Eu recomendo você usar um regulador chaveado step-down tipo esse aqui oh:

image.png.a4bcbd8a47db70d54ce5a750dfd32782.png

Aproveita melhor e não tem muita frescura de dissipador.

@aphawk Não é a primeira vez que confundo o nome dela, até onde me lembro 😅

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A resposta da @Isadora Ferraz é perfeita, basta enxergar o trimpot como sendo a saida do seu CLP.

Alguns cuidados:

- A frequência do gerador de rampa deve ser de no máximop 400Hz, de minha parte gosto mais de frequências entre 100 e 120Hz. Se a frequência for elevada o motor ficará sem torque.

- Se o controle é 0-10V a tensão mínima da rampa tem que ser superior a 0V e o maximo inferior aos 10V.

 

Falou de uma ponte H. Suponho que este motor irá ser utilizado nos 2 sentidos. Isso significa que além do 0-10V também haverá um sinal indicando se será à direita ou esquerda. Vai necessitar de um controle de reversões bruscas? Não poderia a reversão ser feita com uma ponte de 2 relés reversíveis com um único mosfet controlando a velocidade? O circuito vai ficar bem mais simples. O mosfet escolhido é antigo, apresenta uma elevada capacitância de gate e não é chaveado tão fácil assim.

 

Tem mais uma questão que estava esquecendo: na ponte H tem-se um efeito que dobra a tensão dentro da ponte, isto é, vai necessitar de um mosfet com tensão superior a 48V (o IRF1404 é de 40V). Caso mantenha a ponte H por transistor vai necessitar de modelo com no mínimo 60V.

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 @Carlos Zanon    , otima dica!

 

Vou procurar este regulador, possivelmente vou montar uma PCB.

 

Obrigado!

 

@Sérgio Lembo 

3 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Suponho que este motor irá ser utilizado nos 2 sentidos.

Não é uma necessidade básica do projeto neste instante, a ponte H foi escolhida apenas pelo conforto de no futuro surgir a necessidade de reverter o sentido.

 

Fiquei interessado na sua sugestão de realizar o controle em apenas um dos sentidos e gostaria de aprender mais sobre.

 

Fico aberto a recomendações a respeito disso pois não domino muito a eletrônica analógica! :D 

 

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Tem várias formas de se descascar o abacaxi. A escolha deve levar em conta a aplicação.

Na abaixo, com relé1 e relé2 desligados o motor fica dinamicamente frenado, isto é, apresentará uma resistência ao movimento. Ligando-se o relé1 ou relé2 seleciona-se o sentido de rotação. Como pretende ter inicialmente sentido único ligue o motor diretamente nos 24V e no mosfet. Quando desejar ter inversão implemente os 2 relés. Simples assim. O diodo em antiparalelo tem que ter com ou sem os relés. Sem ele o mosfet queima (entra em curto por sobre-tensão).

Seleção do diodo para motor 24V x 12A:

Tensão: =>40V

Recovery time: tipo rápido, =< 75us

Corrente nominal: => 4A

Pico repetitivo: =>24A

Sem título.png

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@Sérgio Lembo, @aphawk, @Carlos Zanon, @Isadora Ferraz

 

Pessoal, perdoem minha ignorância se estiver completamente errado, estou aprendendo...

 

Tentei adaptar o circuito sugerido pelo Sérgio porém sem os relés e incluindo um transistor para polarizar o IRFP064N, segue imagem abaixo, gostaria da opinião de vocês em relação aos componentes escolhidos (estão corretos?) e também se enxergam alguma falha grave no circuito.

 

OBS: No proteus funcionou, mas não da pra confiar muito certo?

 

 

motor.JPG

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Sim na prática tem uma falha: falta um resistor entre G e S do mosfet. A grosso modo, ele é pra desligar o mosfet mais rápido: descarrega o C qe há entre G e S. Ainda na prática, se for usar um mc pode conectar direto sua saída no G do mosfet. Ele (a maioria) liga de boa com 5V no G. Configure (ou use uma) saída como push pull: carrega e descarrega rapidão o tal C.

Google imagens pwm mosfet e perceberás que o desligar (descarregar) é mais importante do que o ligar (carregar)

 

 

9 horas atrás, toigogustavo disse:

perdoem minha ignorância se estiver completamente errado, estou aprendendo...

sim tá perdoado e espero ter ensinado mesmo que toscamente mas .. tentei né.

abç

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Obrigado pela dica Isadora!

 

20 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Ainda na prática, se for usar um mc pode conectar direto sua saída no G do mosfet.

Esta é outra dúvida minha, o IRFP064N tem uma tensão máxima de polarização de 20V, não preciso trabalhar em valores próximos (< 20V) no gate? Por isto usei o TIP122.

 

 

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@toigogustavo , do seu circuito só se aproveita a intenção. A ligação do mosfet, do motor e do diodo está correta. o driver construido entre o sinal de PWM e o gate não presta. Serviria se no lugar do mosfet fosse colocado um transistor bipolar e mesmo assim com ressalvas (R3 está muito alto).

Procure no Google circuito de driver para mosfet. Outra opção é comprar um ci de driver para mosfet (custa um pouco mais que o mosfet mas vale a pena). Para chavear bem esse mosfet vai necessitar de um driver que puxe bem uns 500mA de pico ao ligar e uns 2A de pico para descarregar o gate do transistor. O mosfet nada consome para se manter ligado mas para chavear rápido é cheio de exigências. Como a frequência será baixa se o driver tiver uns 100mA de ON por 500mA de OFF o resultado será mediano mas plenamente satisfatório por conta da baixa frequência que será usada, Ao contrário do transistor bipolar, no chaveamento do mosfet a corrente de desligamento é importante, temos que drenar a energia acumulada no gate que é internamente um capacitor pelo seu desenho construtivo.

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Serjão me traduziu com propriedade.

 

Adotei um sistema de tentar não responder a quem não me "esboça reação". O forum tem um botão pra isso. Obviamente o número em si não me é importante mas sim a atitude...

Amigo @toigogustavo no seu caso ao me mencionar já foi alguma coisa, por isso respondi:...

 

Serjão me traduziu com propriedade e complemento que o mosfet

1 hora atrás, Isadora Ferraz disse:

Ele (a maioria) liga de boa com 5V no G.

Portanto, não...

1 hora atrás, toigogustavo disse:

não preciso trabalhar em valores próximos (< 20V) no gate?

A grosso modo (bem grosso mesmo, ui) considere-o como um relé 5V cuja bobina é o G e S e os contatos D e S.

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4 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Serjão me traduziu com propriedade.

 

Adotei um sistema de tentar não responder a quem não me "esboça reação". O forum tem um botão pra isso. Obviamente o número em si não me é importante mas sim a atitude...

Amigo @toigogustavo no seu caso ao me mencionar já foi alguma coisa, por isso respondi:...

 

Serjão me traduziu com propriedade e complemento que o mosfet

Portanto, não...

A grosso modo (bem grosso mesmo, ui) considere-o como um relé 5V cuja bobina é o G e S e os contatos D e S.

@Isadora Ferraz, Sempre lhe agradeço, portanto parece estar fazendo diferença um número...

 

Estou aqui para contribuir também e aprender... Não deve ser impressão minha sobre a grosseria mas irei ignorar.

 

 

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  • Solução

Pessoal, eu usaria um desses Mosfets do tipo Lógico ... eu uso muito o IRL640A, é baratinho, e com 2 resistores resolvo tudo .... um de 100 ohms entre o Gate e o pino do microcontrolador, e um de 10K entre o Gate e o Gnd.

Não vejo muito sentido hoje em dia ficar inventando circuito de driver para  usar um Mosfet comum.

 

Paulo

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@aphawk

Grande Paulo. Acabo de ver o datasheet do IRL640A.

180mR a 25ºC vai dar uns 270mR quando estiver quente. Em 12A corresponde a 3V de saturação. O transistor é excelente, muito rápido, fácil de chavear mas inadequado a este desafio.

Tem muita coisa boa que consegue chavear esses 12A de forma barata e de baixo custo. O problema é a soldagem por baixo (SMD) da maioria das opções. Complica para hobistas, o PTH é mais simples.

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@toigogustavo ,

 

Opa, não é o caso de falar a verdade, pois aqui todos falamos sempre a verdade kkkkkkk. é que eu procuro soluções simples , repare que foi a solução que eu citei lá acima no meu primeiro post .....

Só não esqueça de adicionar o diodo que o Sérgio mostrou senão seu Mosfet corre o risco de ir embora .... se resolver montar em uma só direção, não precisa de relés , pois fazer o PWM=0 já desliga totalmente o seu motor, mas ainda assim precisa do diodo. Um de 5A nominal com pico de uns 30A e tensão acima de 70V garante bem mais do que o necessário .

 

Em 16/01/2020 às 07:53, Sérgio Lembo disse:

Tem várias formas de se descascar o abacaxi. A escolha deve levar em conta a aplicação.

Na abaixo, com relé1 e relé2 desligados o motor fica dinamicamente frenado, isto é, apresentará uma resistência ao movimento. Ligando-se o relé1 ou relé2 seleciona-se o sentido de rotação. Como pretende ter inicialmente sentido único ligue o motor diretamente nos 24V e no mosfet. Quando desejar ter inversão implemente os 2 relés. Simples assim. O diodo em antiparalelo tem que ter com ou sem os relés. Sem ele o mosfet queima (entra em curto por sobre-tensão).

Seleção do diodo para motor 24V x 12A:

Tensão: =>40V

Recovery time: tipo rápido, =< 75us

Corrente nominal: => 4A

Pico repetitivo: =>24A

Sem título.png

 

Boa diversão !

 

Paulo

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Sim amigo o percebo. "Eu vejo você" kk. Mas .. deu resultado kk. Em breve devo entrar pro guines book como a pessoa mais curtida do mundo! Obrigado por ter contribuído kk.
 

Por mim... Brunão @BCPpode editar e fechar o tópico por você.

Espera! Antes quero te mostrar a alternativa de fazer com bjt mesmo. Mais fácil de achar numa sucatinha qualquer e pode te atender

rSeVt.png

Perceba também o minimalismo com a vantagem de você poder usar mc @ 3V3 o qual não recomendo pra mosfet. (o bjt trabalha a 0,7V na base, o mosfet, 5+)

 

Pra concluir, uma filosofia de fundo de quintal... a vida é curta. Curta a vida. kk

abç & boa sorte.

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@Sérgio Lembo ,

 

Opa meu amigo, eu uso ele no formato tipo TO220 mesmo, encontra em qqr lojinha tanto online como na santa Ifigênia !

 

Uso ele no controle de meu rotor de antena, pico acima de 8 A e média aproximada de 1,5 A, e sem dissipador nenhum ! 

Infelizmente uso um pouco fora da maneira oficial, como você mesmo disse eu deveria usar um PWM máximo em torno de uns 300 Hz, mas aparece um zumbido chato no áudio de meus rádios, então usei a 8 Khz mesmo ..... interessante que não percebi perda de torque, mas ainda assim fiz no programa uma maneira de fazer girar inicialmente com pwm de 100% durante algumas dezenas de milissegundos e só depois diminuir o ciclo do PWM .... como funcionou de cara, está assim faz meses e meses ...

Vou colocar uma foto do controle, não se assuste com a minha montagem aranha kkkkk

 

Mas para controlar um motor de 12A por 24V realmente fica fora do que ele pode sem o dissipador, mas é uma simples questão de pegar um do mesmo tipo apropriado para essa corrente com um Rds menor. Já usei um de 30A faz uns dois anos com o mesmo circuito de acionamento, mas era um IRL .... não me lembro agora o modelo mas vou ver em casa qual é ele.

 

Obs: achei um que serve legal para esse motor de 12A e 24V : IRF540N, barato e fácil de encontrar.

 

1162155819_WhatsAppImage2020-01-17at10_58_28.thumb.jpeg.9be0fad3be7795c3cbee8e2bf2218a12.jpeg

 

Repare o Mosfet, lado esquerdo, o primeiro de cima, sem nenhum dissipador e não esquenta nada ,,,,

 

Paulo

 

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@aphawk

Placa ilhada é que nem macaco gordo: feia mas quebra um grande galho! kkk

O autor não nos contou do desafio. Só falou de um motor 12A. Não sei se a potência total será utilizada apenas durante a aceleração ou se será constante (ventilador, misturador). No seu caso o desafio é acelerar o conjunto, manter em rotação é moleza.

Existem muitos mosfets que dão conta do recado, fáceis de chavear como o IRL640A com Rds de poucas dezenas de mR mas encontra-los e no formato PTH no nosso mercado é cruel.

O overdrive de 100% por breve período foi um excelente truque (vantagem do sistema microprocessado). Já vi sistema de overdrive para motores que aumentavam temporariamente o limite de corrente em 100% por alguns segundos em motores DC industriais e de forma analógica. Nada que um operacional + zener + capacitores não resolvesse. Hoje um arduíno faz isso.

Outros tempos.

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