Om man vill skicka 24V 10A PWM-styrt (~10kHz) genom en DC-motor, vad för MOS-FET ska man välja då? Eller främst hur tänker man för att välja rätt?
Edit: Flyttad / blueint
Hur välja MOS-FET? *backströmsproblem*
Hur välja MOS-FET? *backströmsproblem*
Senast redigerad av FS 7 maj 2009, 11:43:28, redigerad totalt 2 gånger.
Re: Hur välja MOS-FET?
Jag brukar välja enligt principen 'mest kräm per krona'.
Givetvis måste transistorn tåla villkoren.
Spänning: Ibland gäller dubbla matningsspänningen plus spikar plus marginal. Ibland enkel matningsspänningen plus dito.
Ström: Att inte överskrida märkströmmen är ett nödvändigt men inte tillräckligt villkor. Man måste räkna på hur mycket värmeeffekt man kan leda bort. Givetvis vid högsta omgivningstemeratur.
Snabbhet: Vid 10 kHz behöver man inte tänka på så mycket annat än att styrsignalerna skall vara bra. Observera att det kan behövas ett par ampére i gateström för att switcha snabbt.
Sedan kan det kanske vara klokt ibland att undvika utgångna typer på rea, beroende på vad man skall ha dem till.
Givetvis måste transistorn tåla villkoren.
Spänning: Ibland gäller dubbla matningsspänningen plus spikar plus marginal. Ibland enkel matningsspänningen plus dito.
Ström: Att inte överskrida märkströmmen är ett nödvändigt men inte tillräckligt villkor. Man måste räkna på hur mycket värmeeffekt man kan leda bort. Givetvis vid högsta omgivningstemeratur.
Snabbhet: Vid 10 kHz behöver man inte tänka på så mycket annat än att styrsignalerna skall vara bra. Observera att det kan behövas ett par ampére i gateström för att switcha snabbt.
Sedan kan det kanske vara klokt ibland att undvika utgångna typer på rea, beroende på vad man skall ha dem till.
Re: Hur välja MOS-FET?
Parametrarna bör väljas enligt följande ..?
Spänning: Matningsspänningen x2 + Spikar + marginal.
Hur får man fram magnituden på ev spikar?
Ström: Enligt behov (i detta fall 10A helt enkelt?).
Snabbhet: Q=I*t ; Borde vara beroende av att gate drivaren kan dra tillräckligt många ampere så att gate laddningen är avklarad på 10% av den nödvändliga cykeltiden?
Värme: Borde vara beroende av Rds_on dvs om effekten P=R*I² kan avges av kyllösningen Junction-Case Case-Heatsink Heatsink-Ambient. Så att Junction håller sig under max (vanligen 150°C).
Gate-threeshold: Att spänningen är tillräcklig för att nå mättnad.
Positiv eller negativ respons: N-typ eller P-typ.
Spänning: Matningsspänningen x2 + Spikar + marginal.
Hur får man fram magnituden på ev spikar?
Ström: Enligt behov (i detta fall 10A helt enkelt?).
Snabbhet: Q=I*t ; Borde vara beroende av att gate drivaren kan dra tillräckligt många ampere så att gate laddningen är avklarad på 10% av den nödvändliga cykeltiden?
Värme: Borde vara beroende av Rds_on dvs om effekten P=R*I² kan avges av kyllösningen Junction-Case Case-Heatsink Heatsink-Ambient. Så att Junction håller sig under max (vanligen 150°C).
Gate-threeshold: Att spänningen är tillräcklig för att nå mättnad.
Positiv eller negativ respons: N-typ eller P-typ.
Re: Hur välja MOS-FET?
Strömen bör man också ha ganska god marginal på då startströmmarna kan vara ganska mycket högre.
Re: Hur välja MOS-FET?
När det gäller storleken på spikar, så är det inte alltid så lätt att beräkna den när det gäller motorer. Om man har en ren induktor är det lättare: Man tar induktorns maximala energi och lägger den i kollektorkapacitansen och ser vilken spänning det motsvarar.
Det viktiga är att man är medveten om att det kan bli spikar. De kan vara svåra ett se på oscilloskopet.
I en H-brygga har man en delikat balans. 'break-before-make' get spännigsspikar. Är bryggan komplett tar frihjulsdioder (ev inbyggda i transistorerna) hand om dessa.
'make-before-break' ger strömspikar och de är kanske inte så farliga bara H-bryggans styrsignaler är snabba och bra.
Man kan ibland behöva någon form av 'spikkaparkrets'. Kanske en diod som avleder strömmen in i en kondensator med läckresistor eller zenerdiod. Det finns många lösningar på problemet.
Det viktiga är att man är medveten om att det kan bli spikar. De kan vara svåra ett se på oscilloskopet.
I en H-brygga har man en delikat balans. 'break-before-make' get spännigsspikar. Är bryggan komplett tar frihjulsdioder (ev inbyggda i transistorerna) hand om dessa.
'make-before-break' ger strömspikar och de är kanske inte så farliga bara H-bryggans styrsignaler är snabba och bra.
Man kan ibland behöva någon form av 'spikkaparkrets'. Kanske en diod som avleder strömmen in i en kondensator med läckresistor eller zenerdiod. Det finns många lösningar på problemet.
Re: Hur välja MOS-FET?
Mouser.com's 844-IRF540PBF med databladet IRF540PBF kanske passar?
Type: MOSFET Single N-Channel
Package: TO-220AB
Drain-Source breakdown: 100 V
Gate threshold: 4.0 V
Power dissipation: 150 W (eh?)
Rds_on: 0.077 Ohm @ 10 V
Total gate charge: 72 nC
Pris: 0,627 EUR
Så för 10A så borde det bli P=R*I² =0.077*10² =7.7W
Med junction max på 125°C och ambient (luft temperatur) på max 70°C. Samt termisk resistans av Rjc=1.0 Rcs=0.5 Rja=4.0 så maximalt tillåten effektförlust borde vara: (125-70)/(1.0+0.5+4.0) = 10 Watt
Så 10A borde gå bra .. ?
Med en frekvens av 10 kHz och gate laddningen avklarad på 10% av cykeltiden. Borde formeln C=I*t ge en lämplig gateström på: I =C/t =(72*10^-9)/(1/10000/10) * 1000 =7.2 mA
Vettigt?
Type: MOSFET Single N-Channel
Package: TO-220AB
Drain-Source breakdown: 100 V
Gate threshold: 4.0 V
Power dissipation: 150 W (eh?)
Rds_on: 0.077 Ohm @ 10 V
Total gate charge: 72 nC
Pris: 0,627 EUR
Så för 10A så borde det bli P=R*I² =0.077*10² =7.7W
Med junction max på 125°C och ambient (luft temperatur) på max 70°C. Samt termisk resistans av Rjc=1.0 Rcs=0.5 Rja=4.0 så maximalt tillåten effektförlust borde vara: (125-70)/(1.0+0.5+4.0) = 10 Watt
Så 10A borde gå bra .. ?
Med en frekvens av 10 kHz och gate laddningen avklarad på 10% av cykeltiden. Borde formeln C=I*t ge en lämplig gateström på: I =C/t =(72*10^-9)/(1/10000/10) * 1000 =7.2 mA
Vettigt?
Re: Hur välja MOS-FET?
10% av cykeltiden är långsamt. Jag tror att switchförlusterna blir högre än än ledningsförlusterna. Värmen blir integralen av stigande spänning och sjunkande ström, vilket är ca 2 omslag * 24V *10A * 10 us *10000 Hz / 4 = 12W
Vad är lasten på motorn?
Strömmen är proportionell mot vridmomentet. Det gör att om motorn bara spinner i luften drar den knappt någon ström, men om den accelererar ett fordon eller driver en last drar den mycket ström.
Vad är lasten på motorn?
Strömmen är proportionell mot vridmomentet. Det gör att om motorn bara spinner i luften drar den knappt någon ström, men om den accelererar ett fordon eller driver en last drar den mycket ström.
Re: Hur välja MOS-FET?
2% av cykeltiden för stig/fall tid med en förlust av 9,6 W isåfall och därmed en gate ström på 36 mA ..?
24 * 10 * (2*2)*10**-6 * 10000 = 9,6 W (hanterbar förlust?)
Dvs, momentan effekten 24V*10A, gånger en stig och en falltid på 2 µs vardera, samt att detta händer 10000 ggr per sekund.
Tog 10% från digitalsignalering. Förmodligen inte så bra
24 * 10 * (2*2)*10**-6 * 10000 = 9,6 W (hanterbar förlust?)
Dvs, momentan effekten 24V*10A, gånger en stig och en falltid på 2 µs vardera, samt att detta händer 10000 ggr per sekund.
Tog 10% från digitalsignalering. Förmodligen inte så bra
Re: Hur välja MOS-FET?
Stort tack för alla svar! Nu har jag lite att klura på...
Mitt i klurandet hittade jag flera rör med BUZ342 http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... 135-A2.pdf
Dessa är N-kanal. Hur är det om man vill knåpa ihop en h-brygga räcker det med fyra N-kanal eller måste man ha två N-kanal och två P-kanal? Sökte lite på nätet och sprang på denna skiss http://epubl.luth.se/1402-1617/2006/293 ... 293-SE.pdf sida 11... Där används endast N-kanalare.
Kikar man på $tiff's h-brygga http://moffa.nu/stiff/robot/hbrygga.html så kör han med både N- och P-kanalare.
Kan någon reda ur begreppen?
Mitt i klurandet hittade jag flera rör med BUZ342 http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... 135-A2.pdf
Dessa är N-kanal. Hur är det om man vill knåpa ihop en h-brygga räcker det med fyra N-kanal eller måste man ha två N-kanal och två P-kanal? Sökte lite på nätet och sprang på denna skiss http://epubl.luth.se/1402-1617/2006/293 ... 293-SE.pdf sida 11... Där används endast N-kanalare.
Kikar man på $tiff's h-brygga http://moffa.nu/stiff/robot/hbrygga.html så kör han med både N- och P-kanalare.
Kan någon reda ur begreppen?
Re: Hur välja MOS-FET?
På en nfet behöver gaten upp till runt 10V över source för att vara helt öppen, om du har en sån på plussidan i en h-brygga så dras source upp till matningsspänningen om transistorn öppnar, och för att kunna göra detta måste gaten "följa med" till ca 10V över matningsspänningen.
En pfet öppnar med negativ spänning på gaten i förhållande till source och ska alltså dras ned istället, vilket är lämpligt på plussidan då source ligger på matningsspänningen.
Problemet är att det är svårare att göra en bra pfet så de blir lite sämre och dyrare jämfört med motsvarande nfet.
Ett annat problem är att gaten tål bara ca 20V så ska du styra nåt med matningsspänning över det går det åt en drivkrets.
En "high side driver" är lämplig om du ska ha nfet uppe, vanligtvis laddar den upp en liten kondensator som "följer med" sourcen upp och matar gaten relativt source från kondensatorn.
Prova google på "high side driver".
Det finns även färdiga drivkretsar till både uppe och nere i samma krets.
Edit:
Drivkretsen i pdf:en du länkade till heter LM5101 och driver en hög och en låg fet per krets så en brygga behöver 2.
Kanske inte den senaste drivkretsen men du ser vad det handlar om iallafall.
http://www.national.com/opf/LM/LM5101.html
En pfet öppnar med negativ spänning på gaten i förhållande till source och ska alltså dras ned istället, vilket är lämpligt på plussidan då source ligger på matningsspänningen.
Problemet är att det är svårare att göra en bra pfet så de blir lite sämre och dyrare jämfört med motsvarande nfet.
Ett annat problem är att gaten tål bara ca 20V så ska du styra nåt med matningsspänning över det går det åt en drivkrets.
En "high side driver" är lämplig om du ska ha nfet uppe, vanligtvis laddar den upp en liten kondensator som "följer med" sourcen upp och matar gaten relativt source från kondensatorn.
Prova google på "high side driver".
Det finns även färdiga drivkretsar till både uppe och nere i samma krets.
Edit:
Drivkretsen i pdf:en du länkade till heter LM5101 och driver en hög och en låg fet per krets så en brygga behöver 2.
Kanske inte den senaste drivkretsen men du ser vad det handlar om iallafall.
http://www.national.com/opf/LM/LM5101.html
Re: Hur välja MOS-FET?
Ok som om jag väljer en High/Low Side drivare kan jag köra med fyra N-kanals FET:ar? Men om jag kör med tex. en LM5110 3M så måste jag ha både N och P-kanaler.
Sedan ska man ju välja drivare oxå. Förutom LM5101 så finns det ju LM5102 samt LM5104. Dessa kan fördröja utgångarnas stigande flanker. Är det något jag kommer behöva?
Sedan dimensionering av FET:arna? Om jag "stallar" motorn på 24V suger den i sig ganska precis 9A. Vad händer om jag kör full fart åt ena hållet och sedan vänder? Kommer motorn dra mer än 9A då?
Om jag väljer en IRF3315 150V 27A 0.007ohm har jag god marginal då?
Sedan ska man ju välja drivare oxå. Förutom LM5101 så finns det ju LM5102 samt LM5104. Dessa kan fördröja utgångarnas stigande flanker. Är det något jag kommer behöva?
Sedan dimensionering av FET:arna? Om jag "stallar" motorn på 24V suger den i sig ganska precis 9A. Vad händer om jag kör full fart åt ena hållet och sedan vänder? Kommer motorn dra mer än 9A då?
Om jag väljer en IRF3315 150V 27A 0.007ohm har jag god marginal då?
Re: Hur välja MOS-FET?
LM5110 vet jag inget om men eftersom du ska mata med 24V kommer du över vad transistorerna tål på gaten så någon form av nivåskiftning kommer att behövas.
Fördröjningen kallas deadtime och är ett måste om det inte ska bli kortslutning om både övre och nedre transistorn i ett ben är till samtidigt.
Sen om du sköter det i styrningen eller om drivkretsen lägger till den är ju hugget som stucket.
Transistorerna borde räcka med god marginal.
Fördröjningen kallas deadtime och är ett måste om det inte ska bli kortslutning om både övre och nedre transistorn i ett ben är till samtidigt.
Sen om du sköter det i styrningen eller om drivkretsen lägger till den är ju hugget som stucket.
Transistorerna borde räcka med god marginal.
Re: Hur välja MOS-FET?
"Sedan dimensionering av FET:arna? Om jag "stallar" motorn på 24V suger den i sig ganska precis 9A. Vad händer om jag kör full fart åt ena hållet och sedan vänder? Kommer motorn dra mer än 9A då?"
- Ja, nästan det dubbla.
"Om jag väljer en IRF3315 150V 27A 0.007ohm har jag god marginal då?"
- Ja, troligtvis.
- Ja, nästan det dubbla.
"Om jag väljer en IRF3315 150V 27A 0.007ohm har jag god marginal då?"
- Ja, troligtvis.
Re: Hur välja MOS-FET?
LM5104 är att föredra eftersom den är spärrad mot att ha båda transistorerna på samtidigt, man undviker härdsmälta i transistorerna.
Sedan kan inte duty cyclen vara 100% eftersom bootstrap-spänningen tar slut och transistorn sakta stryps. Man får offra ett par procent för att pumpa bootstrap-spänning.
Jag har inte provat dom här kretsarna från Allegro men dom verkar lösa alla problem i en krets.
http://www.allegromicro.com/en/Products ... /index.asp
http://www.allegromicro.com/en/Products ... /index.asp
A3941 finns på DigiKey för 3.3 dollar i stycketal.
Sedan kan inte duty cyclen vara 100% eftersom bootstrap-spänningen tar slut och transistorn sakta stryps. Man får offra ett par procent för att pumpa bootstrap-spänning.
Jag har inte provat dom här kretsarna från Allegro men dom verkar lösa alla problem i en krets.
http://www.allegromicro.com/en/Products ... /index.asp
http://www.allegromicro.com/en/Products ... /index.asp
A3941 finns på DigiKey för 3.3 dollar i stycketal.
