Post on 01-Mar-2019
Silniki pradu stałego (DC) i ich sterowanieMarek Wnuk
< marek.wnuk@pwr.wroc.pl >
KCiR K7/W4 PWr
MW: SteRo7 – p. 1
Model silnika pradu stałego (DC)
UM = EM+ IMRM
IM =UM−EM
RM
η =POUT
PIN=IMEM
IMUM=EM
UM
MW: SteRo7 – p. 2
Parametry silnika
IST =UM
RM
Mmax = KI(IST − I0) = KI(UM
RM− I0)
n0 = KnKI(IST − I0) = KnKI(UM
RM− I0)
MW: SteRo7 – p. 3
Dwa sposoby sterowania silnikiem DC
Sterowanie napieciowe (predkoscia):
UM = EM+ IMRM
UM = nKE +RM(I0+M
KI)
n=1
KE(UM−RM(I0+
M
KI))
Sterowanie pradowe (momentem):
IM =M
KI+ I0
M = KIIM−MR = KI(IM− I0)
MW: SteRo7 – p. 4
Zasada pracy mostka H
Rysunki: H-bridge secrets, Andras Tantos, 2004-2007 (http://www.modularcircuits.com
MW: SteRo7 – p. 5
Uwagi na temat pracy mostka HStraty mocy rozpraszanej jako ciepło:
spadek napiecia na kluczach w stanie nasycenia (IRDSondla unipolarnych,UCEsat dla bipolarnych)
praca w liniowym zakresie tranzystora w stanach
przejsciowych (ton, to f f ) - wysterowanie bramki lub bazy
Zagrozenie zniszczeniem mostka:
przebicie tranzystorów przez napiecie samoindukcji
(obciazenie indukcyjne) przy braku diod, lub ich
niedostatecznej szybkosci załaczania
przekroczenie dopuszczalnej mocy strat w elementach
(tranzystory, diody) lub przekroczenie dopuszczalnej
temperatury na skutek złego chłodzenia
zjawisko "przestrzelenia"(shoot through) - brak
zachowania martwej strefy (dead zone) przy
przełaczaniu tranzystorów w półmostku
MW: SteRo7 – p. 6
Sterowanie znak-moduł (1)
MW: SteRo7 – p. 7
Sterowanie znak-moduł (2)
MW: SteRo7 – p. 8
Aktywne wygaszanie pradu
MW: SteRo7 – p. 9
Synchroniczne wygaszanie pradu
MW: SteRo7 – p. 10
Sterowanie przeciwfazowe
MW: SteRo7 – p. 11
Wybór sposobu sterowania mostka
przy duzej czestotliwosci PWM – znak-moduł
(sign/magnitude); warunek: diody wygaszania o duzym
pradzie
przy braku duzych obciazen i niskich predkosci silnika –
przeciwfazowe locked anti-phase
jesli nie trzeba mierzyc napiecia samoindukcji (back-EMF) –
aktywne wygaszanie pradu (active-collapse) daje dobry
kompromis pomiedzy stratami mocy a złozonoscia układu
jesli pomiar napiecia samoindukcji jest potrzebny –
synchroniczne wygaszanie (synchron collapse)
przy duzych pradach – synchroniczne wygaszanie (jesli
mozna dokładnie mierzyc prad) lub przeciwfazowe
MW: SteRo7 – p. 12
Przykładowa realizacja mostka (1)
MW: SteRo7 – p. 13
Przykładowa realizacja mostka (2)
MW: SteRo7 – p. 14
Przykładowa realizacja mostka (3a)
MW: SteRo7 – p. 15
Przykładowa realizacja mostka (3b)
MW: SteRo7 – p. 16
Poczwórny półmostek L293D
MW: SteRo7 – p. 17
Sterowanie mostkami w L293D
MW: SteRo7 – p. 18
Wybrane parametry L293D
Symbol Warunki pomiaru Min. Typ. Max. Jedn.
VSS 4,5 36 V
VS VSS 36 V
VCE(sat)H IO = - 0,6 A 1,4 1,8 V
VCE(sat)L IO = + 0,6 A 1,2 1,8 V
VF IO = 600 nA 1,3 V
TJ -40 150 C
RΘJA 80 C/W
temperatura złacza przy pełnym obciazeniu jednego mostka:
Tj = TA+RΘJA ·Pt = 25+80 · (0,6 · (1,8+1,8)) = 197,8C
MW: SteRo7 – p. 19
Przykłady radiatorów dla L293D
Tj = TA+RΘJA ·Pt = 25+25 · (0,6 · (1,8+1,8)) = 79C
MW: SteRo7 – p. 20
Podwójny mostek TB6612FNG
MW: SteRo7 – p. 21
Sterowanie mostkami w TB6612FNG
MW: SteRo7 – p. 22
Fazy przełaczania TB6612FNG
MW: SteRo7 – p. 23
Wybrane parametry TB6612FNG
Symbol Warunki pomiaru Min. Typ. Max. Jedn.
VCC 2,7 3 5,5 V
VM 2,5 5 13,5 V
VU+L(sat)1 IO = 1,0 A 0,5 0,7 V
VU+L(sat)2 IO = 0,3 A 0,15 0,21 V
tD1 H-L dead time 50 ns
tD2 L-H dead time 230 ns
TSD 175 C
TSDH 20 C
RΘJA 160 C/W
MW: SteRo7 – p. 24
Układ aplikacyjny TB6612FNG
MW: SteRo7 – p. 25
TB6612FNG na płytce laboratoryjnej
MW: SteRo7 – p. 26
Układ aplikacyjny mostka MC33899
MW: SteRo7 – p. 27
Schemat blokowy mostka MC33899
MW: SteRo7 – p. 28
Sterowanie PWM wMC33899
MW: SteRo7 – p. 29
Sterowanie pradem w MC33899
MW: SteRo7 – p. 30
Sygnały sterujace i SPI w MC33899
MW: SteRo7 – p. 31
Wybrane parametry MC33899
Symbol Warunki pomiaru Min. Typ. Max. Jedn.
VCC 4,75 5,25 V
VIGNP 6 26,5 V
RDS(ON) IO = 3,5 A 135 mΩ
VF IO = 3,5 A 1,4 V
TJ -40 150 C
RΘJA 18 C/W
temperatura złacza przy pełnym obciazeniu mostka:
Tj = TA+RΘJA ·Pt = 25+18 · (3,52·2 ·0,135) = 84,5C
MW: SteRo7 – p. 32
Budowa silnika A-max 32
MW: SteRo7 – p. 33
Zakres pracy silnika A-max 32
MW: SteRo7 – p. 34