Styrning av H-brygga med variabel matningsspänning

[Agwan]

Jag behöver byta riktning på min variabla spänningskälla 0.5->15V, <10A så att jag får -15V->-0.5V och 0.5V->15V. Jag kan inte ha reläer med en massa tickande, det behöver vara solid state. Och det är till en grej som möjligen blir en produkt, så det behöver vara en ordentlig lösning, inget fulhack med en bit järnvägsräls som någon råkar ha liggandes i en bryålåda om ni förstår vad jag menar.

Skämt åt sido, en H-brygga känns som vägen att gå. Men med 0.5-15V matning på top-trissorna så blir det struligt att få till spänningen mellan gate och source för att styra trissorna med en signal från en mikrokontroller på 3V3. Min tanke var då att en gate-driver borde kunna lösa problemet. Men det visar sig att de (som jag kollat på) börjar på 4.5V systemspänning, så där går jag bet också.

Värt att notera är att spänningens riktning kommer att slås om sällan, dvs inga nämnvärda switchförluster. Jag har även 24V att tillgå.

Någon som vet hur man "brukar" göra? Kan man göra något vettigt med zenerdioder?

[Agwan]

Något sånt här för halva bryggan kanske kan funka?

[Icecap]

Spänningen som ska polaritetsväxlas är alltså en DC? Det är inte fråga om en motor som t.ex. kan drivas med PWM?

OM vi utgår ifrån DC är det enklast att styra med en isolerat DC/DC-omvandlare som gör de 24V till en flytande spänning vilket sedan kan användas till att slå på rätt transistor i en H-brygga. Den flytande spänningen medger att det går att reglera från noll och uppåt.

[Agwan]

Jo, det hade klart varit en lösning. Det är alltid svårt beskriva hela problematiken direkt. Anledningen till att jag har en variabelt nätaggregat 0.5->15V och inte bara kör direkt med en H-brygga som jag PWM:ar är att det variabla nätaggregatet är riktigt väldesignat för att inte brusa på utspänningen eller skicka ut massa störningar. Men eftersom jag behöver reglera strömmen åt två håll så behöver jag lägga till något som kan vända på den, typ en h-brygga som då switchas om när nätaggregatet är avslaget.

Därför vill jag inte lägga in ett nytt switchat aggregat som brusar.

Jag har kört lite spice-simuleringar på bryggan ovan och det ser ut att fungera bara problematiken med av och påslag av bryggan löses på ett bra sätt så att två trissor inte kan vara på samtidigt hela tiden eller i switchögonblicket. Iofs skall det ju inte ligga på någon spänning när omslaget görs, men som ni vet gör man alltid misstag när man labbar och programmerar. Jag vill att det skall vara säkert både i mjukvara och hårdvara. Jag vill tex inte att halva bryggan skall styras av en pinne på processorn och andra halvan på en annan eftersom det då vid buggar mjukvara kan bli varmt i hårdvara.

[Zhorts]

Det absolut enklaste sättet är att lösa säkerheten i mjukvara. Det är inte en överdrivet avancerad funktion som ska göras, så att programmera försiktigt och debugga väldigt ordentligt är klart görbart. Tips på vägen är att sätta omslagskoden inom kompilatordirektiv som stänger av optimering, och naturligtvis att stänga av alla interrupt under tiden som övergång sker.
Vill man vara mer säker så koppla utgångspinnen direkt tillbaka till processorn, så kan du på en separat pinne läsa av status.
En 8-pinnars AVR (eller PIC om man är lagd åt det hållet) är alldeles utmärkt som "decentraliserad controller" för en sån funktion - en ingångspinne, två utgångspinnar, två sense-pinnar och fortfarande en pinne över

Vill man nödvändigtvis göra lösningen i analog elektronik så skulle jag föreslå Schmitt trigger-inverterare och RC-nät med olika tidskonstant för upp- och urladdning. Detta kan göras genom att använda Schottky-dioder motriktat med var sitt motstånd. Kanske ett snyggt ASCII-schema?

Kod: Markera allt

  |\    ---RRR--|>|--+----+-----  |\
  | \   |            |    |    |  | \
--|  o--+            |   ---   ---|  o--
  | /   |            |   ---      | /
  |/    ---RRR--|<|---    |       |/
                          |
                         ---

De två motstånden (markerade som RRR - jag var lat) har olika värden. Det ena något högre än det andra. |>| är mitt fula sätt att göra en diod, och jag hoppas du ser kondensatorn...

[Agwan]

Tror du inte att min lösning ovan fungerar? Jag har ju inte provat löda ihop den än, men när jag kör simuleringar ser det bra ut (på de värden jag tittat på). Ju tidigare någon kan påpeka fel desto tacksammare blir jag såklart. Jag jobbar med kortet just nu på heltid.

Såhär tänkte jag med hela bryggan. Har dock tagit bort möjligheten att ha bryggan helt av. Tanken är då som sagt att V_out som matar bryggan skall kunna vara en riktigt låg spänning.

I övrigt snyggt schema. Jag förstår helt klart. Eftersom uppladdningsresistorn har högre resistans tar det längre tid att ladda upp kondingen än det tar att ladda ur den och det blir en fördröjning. Jag borde väl uppnå samma sak med mitt schema eftersom jag har en trissa som laddar ur fort men den laddar upp gate-kapacitansen sakta genom 5k resistorn. Eller tänker jag fel?

H-brygga.jpg

Edit: Hittade ett fel. Nedre trissan som går direkt på styrsignalen behöver slöas ner lite genom att ha 10k pull-up istället för 5k. Eller 5.1k då...