Chopper Pwm Per Motori C.c. - Problemi con la frequenza.

[franco27_it]

Tempo fa, partendo da un kit della RS, avevo fatto un chopper PWM per azionare un veicolo elettrico

a 24 Volt da 3 KW che usavo in campagna.

Per farla breve l'oscillatore era un NE555 e come stadio finale avevo messo 8 mosfet di potenza

che avrebbero sopportato anche 600 A per qualche minuto e 400 continuativamente.

Il problema è stato sulla frequenza. Non sono riuscito a salire a più di 800 Hz senza compromettere

l'onda quadra che, già a 1000 Hz, sull'oscilloscopio tendeva a deformarsi con conseguente

riscaldamento dei mosfet dello stadio finale.

Certo anche a 800 Hz il chopper funzionava, ma oltre alle orecchie e alle emissioni di onde elettromagnetiche

sarebbe stata chiamata in causa anche la durata delle batterie notevolmente ridotta dalla bassa frequenza.

Non ricordo le sigle dei componenti intermedi, ma erano due transistor di amplificazione intermedia

che avevo anche provato a sostituire per forzare i mosfet anche in chiusura.

Ho ipotizzato problemi di slew rate su qualche componente.

Beh... se qualcuno mi sa dare qualche indicazione di massima sul deficit del mio chopper gliene

sarò grado... oppure dove reperire uno schema che arrivi a 15-20 KHz.

Come avrete capito, sono un po' a digiuno in quanto a elettronica ed elettrotecnica...

Grazie.

Franco.

[Livio Orsini]

Dovresti veroficare, sui data sheet del fabricante, i tempi di salita e discesa dei tuoi mosfet, anche se non dovrebbero esserci problemi se il pilotaggio è corretto. Poi devi verificare il pilotaggio se è corrett. Non dici niente riguardo i Mosfet impiegati, quindi non è possibile darti indicazioni al riguardo. In genere il fabbricante del mosfet suggerisce anche il dispositivo idoneo al suo pilotaggio. La corrente può superare i 125A e non è proprio trascurabile.

Verifica con l'osilloscopio il ritardo tra il segnale presente al Gate e quello sul Drain quando si richiede la massima corrente.

Anche se non dici niente è presumibile che tu usi un ponte ad "H" con due mosfet per ramo. Quindi le modalità del parallelo influenzano pesantemente le prestazioni.

[franco27_it]

Originariamente il kit aveva due TIP35C come finali e il problema era identico.

Salendo con la frequenza ho notato che la parte ascendente dell'onda quadra

tende a diventare sempre più obliqua e a formare un picco.

(Perdona la terminologia...)

Franco.

[Federico Milan]

Secondo me hai il tipico problema di un mosfet mal pilotato, il gate di un mosfet è un condensatore, se ne hai parecchi in parallelo hai una bella capacità da pilotare, quindi dovresti procurarti un circuito di pilotaggio, questo ti garantisce di ottimizzare le caratteristiche e sprecare meno energia ...

ciao

[franco27_it]

In effetti se lo trovassi già pronto e sapessi dove procurarmelo non esiterei a comprarlo.

Anche perchè penso che a far levitare il prezzo di un chopper molto semplice e a un quadrante solo

siano soprattutto i mosfet di potenza che avrei già.

Franco.

[Livio Orsini]

Prima cosa: notazione di costume. Se vuoi risposte dai i dati! Se non dici cosa stai usando, e come lo stai usando, la discussione diventa una perdita di tempo

I TIP35C sono transistors bipolari di potenza. Se il fronte di salita si "Sdraia" è evidente che ol trensistor è mal pilotato, la base virtuale non si sta generando abbastanza rapidamente. Il metodo classico per ridurre o eliminare l'inconveniente è lo speed up. In parallelo alla resistenza di base si momta un condensatore che, oltre a pompare corrente nella fase di on, estrae cariche nella fase di off portando la base negativa rispetto all'emeitter. Quindi fronti secchi, se tutto dimensionato correttamente.

Ma tu dice che ora stai usando dei MOSFET, avessi almeno scritto sta benedetta sigla... Comunque avranno un costruttore noto. Basta andare nel sito del medesimo e reperire materiale sul loro pilotaggio, in genere ti danno anche un bell'elenco di driver. In alternativa prova a vedere sui siti IR, Freescale (Farchild), etc. c'è molto materiale.

Una cosa è certa quei poveri mosfet li stai pilotando malissimo, c'è il rischio anche che decidano di tirare le cuoia

[oiuytr]

Non sono molto ferrato in elettronica, ma ho risolto un problema simile tempo fa (a dire il vero le correnti in gioco erano molto piu' basse, sui 20A a 12V, con frequenza di commutazione sui 2kHz). Prova a comandare il gate del mosfet con 2 transistor bipolari complementari in configurazione totempole, e dovresti vedere con l'oscilloscopio che i fronti di commutazione diventano ripidissimi. Ovviamente i bipolari dovranno essere ben polarizzati e ben dimensionati

[franco27_it]

Ti ricordi per caso la sigla dei transistor bipolari complementari che mi consigli? I mosfet da pilotare sono otto IRFP064N, oppure ho anche gli IRFP044. Dovrei averne più di 200, per cui posso anche permettermi di sacrificarne qualcuno.

Il problema vero è che un chopper ben fatto ha una frequenza di 15-20 KHz e gli schemi che ho trovato nel web arrivano al massimo a 3, che andrebbe già bene, se non fosse per le batterie che patiscono...

Grazie.

Franco.

[franco27_it]

Per Livio,

grazie del consiglio sul condensatore in parallelo alla resistenza, che non mancherò di provare

(grosso modo di che capacità?).

Le resistenze che avevo usato erano da 7 watt e 0,1 Ohm. Quando usavo i TIP35C scaldavano,

mentre con gli IRFP064N rimanevano praticamente alla stessa temperatura dei mosfet, cioè fredde.

Naturalmente fino ai fatidici 800 Hz, perchè già a 2 KHz o poco più, sotto sforzo si sarebbero

cotti come dicevi.

Che ne dici se comprassi un controllo da modellismo con le caratteristiche giuste, ammesso di

trovarlo, e lo usassi come stadio pilota per gli IRFP064N?

Ciao e grazie.

Franco.

[Livio Orsini]

..chopper ben fatto ha una frequenza di 15-20 KHz ....

A parte il fatto che a quelle frequenze deve essere curato tutto come uno Stradivari od un Guarnieri del Gesù (pregiatissimi violini), circuito stampato compreso, anzi i maggior problemi vengona dal layout, bisogna verificare se i tuoi MOSET sono adatti.

DAlle sigle si International Rectifier, costruttore che ha anche una fabbrica in Piemonte. Ha un ottimo sito internet dove potrai trovare dati, application notes e indicazioni per il pilotaggio. Pilotaggio che non può essere realizzato in modo approssimativa (una coppia di transitor e via); facendo le cose in questo modo otterrai sempre i risultati che stai ottenendo.

..se non fosse per le batterie che patiscono...

Le batterie patiscomo sia a 3kHz che 30kHz. Non è un problema di frequenza del chopper è un problema di come vengono utilizzate, sopra a tutto in ricarica (recupero di energia dal motore). Qunado devono erogare corrente, se non fai dei cortocircuiti, non hanno patimenti, si scaricano e basta. Piuttosto verifica se l'induttanza del motore è sufficiente a limitare la corrente, quello si danneggia le batterie ed anche il motore. Se fosse insufficiente devi fare quello che si è sempre fatto con i chopper: si mette in serie un'induttanza. Tieni presente che i chopper con bipolari funzionavano a poco poù di 1kHz (inizialmente) e solo a metà deglia anni 80 si arrivati 3-5kHz.

Modificato: 16 febbraio 2005 da Livio Orsini

[franco27_it]

Mah...

a me è stato detto che con i primi azionamenti le batterie dei muletti duravano meno a causa della bassa frequenza, che successivamente è stata elevata.

comunque mi sa tanto che io non sono in grado di mettere insieme un chopper decente... per cui mi accontenterò

del miglior risultato che riuscirò ad ottenere con gli affinamenti che mi avete consigliato.

Grazie.

Franco.

[Livio Orsini]

Sono due le cose fondamentali: il pilotaggio dei finali e l'induttanza del motore. Più riesci a salire di frequenza di chopper più bassa può essere l'induttanza minima del motore. Non so che motore stai usando, ma se hai un oscilloscopio è abbastanza semplice la verifica.

Ti metti sull'armatura del motore e verifichi che, anche con tensione al minimo (bassi giri), la tensione di armatura sia un livello di continua con sovrapposto una minima ondulazione di forma triangolare. Assolutamente la tensione non deve andare a zero tra una commutazione e l'altra.

poi verifica cosa ributti sulla batteria e come lo ributti quando il motore frena. Se riversi in batteria correnti troppo elevate danneggi sicuramente la batteria.

[franco27_it]

Il problema sulle correnti di ritorno... ho già potuto verificare che non è da poco.

Misurati col tester picchi di 200 volt, quindi possono essere di fatto anche 400,

pur alimentando il motore a 24, ma quello l'avevo risolto con un

diodo fast recovery da 50-70 ampere, dopo averne bruciati 2 o 3 di amperaggio molto minore.

Successivamente avrei voluto, tanto è compreso, sfruttare il diodo presente all'interno

dei mosfet, che nel caso dei miei ha un recovery time di 110 ns, che suppongo essere sufficiente,

ma non sono molto sicuro della loro capacità nel reggere le extra tensioni.

(Tra le altre mie carenze c'è anche quella di non saper interpretare buona parte dei datasheet)...

Franco.