Spannungsabfall des H-Brücken-MOSFET

Nachdem festgestellt wurde, dass der l293d-Ausgang nicht ausreicht und der Spannungsabfall des l298 ziemlich hoch ist, halte ich es für vorteilhaft, zu lernen, wie man eine einfache H-Brücke nach Maß baut. Kann ich vor Beginn der Tests zu Recht davon ausgehen, dass der Spannungsabfall der folgenden Schaltung anhand der Datenblätter Rds (On) jedes Mosfets im High / Low-Pfad multipliziert mit dem Drain-Source-Strom berechnet wird? Wenn ja, wäre ein theoretisches n / p-Kanalpaar mit Rdson .4 Ohm mit 2A ein Abfall von .8V. Runde auf 1V. Gibt es neben den thermischen Eigenschaften noch andere offensichtliche Faktoren, von denen ich nicht weiß, dass sie den Spannungsabfall für den Motor beeinflussen würden? Vielen Dank

Sie haben Recht mit den Spannungsabfällen in den Mosfets. Der einzige andere wichtige Faktor wäre Ihre Versorgung (Vdd) und ihre Fähigkeit, den Strom ohne Abfall zu liefern (z. B. wenn der Draht zwischen Brücke und Versorgung lang und / oder klein ist). Die andere Sache, die bei der Verwendung von Rds (Ein) aus dem Datenblatt zu beachten ist, ist die Gate-Spannung (Vgs), bei der Rds (Ein) angegeben ist. Wenn die Vgs ausreichend unterschiedlich sind (dh die Vgs = 10 V und Sie werden sie mit 5 V betreiben), sollten Sie sich die Kurven ansehen, um ungefähr zu sehen, welche Rds Sie für diese Gate-Spannung erhalten.

Außerdem haben die meisten MOSFETs eingebaute Dioden (sogenannte Body-Dioden), so dass das Hinzufügen der zusätzlichen Schottky-Dioden normalerweise nicht erforderlich ist.

Verwenden Sie keine Widerstände !!! Dafür gibt es Gate-Treiber. Das Fahren eines Gates dauert einige Zeit 5A, muss auf jeden Fall schnell erfolgen, nicht durch einen RC-Filter (C ist das Gate). Andernfalls können Sie kein PWM ausführen. Wenn Sie nur umschalten, besteht die Gefahr, dass ein MOSFET durch Hitze verbrannt wird.

Da Sie jetzt den Schaltplan haben, werden Sie hohe Schaltverluste haben. Dinge zu beachten sind:

• Tor fahren . Sie möchten nicht, dass der Mosfet länger als nötig im linearen Bereich mit hohem Rdson bleibt. Vor allem, wenn Sie PWM am Gate anwenden möchten.
  Sie möchten den Strom PWM, nicht die Gate-Spannung. Verwenden Sie Gate-Treiber, z . B.: MC33883 .
  Die Widerstände um die Gates in Ihrem aktuellen Diagramm verlangsamen die Schaltzeit.

• Gegen-EMK des Motors. Wenn Sie den Motorstrom abschalten, fließt aufgrund der Induktivität und der magnetischen Eigenschaften des Motors wieder Strom aus dem Motor. Wenn dieser Strom nirgendwo hingeht, wird eine Hochspannung erzeugt, die die Mosfets zerstören kann.
  Um dies zu handhaben, können Sie sich auf die interne Körperdiode des Mosfets verlassen. Wenn Sie jedoch mit einem großen Motor arbeiten, sind möglicherweise zusätzliche Dioden erforderlich.
  Hinweis: Mosfets fallen kurzgeschlossen aus.

• Hitze , die Mosfets werden warm oder heiß. Sie sehen 2A mit 1V Abfall, das sind 2 Watt. Vergessen Sie nicht den Körperdiodenstrom bei der Wärmeberechnung. Stellen Sie sicher, dass Sie die Mosfets nicht braten.

Ein Vorteil bei der Verwendung von Gate-Treibern besteht darin, dass sie häufig Ladungspumpen haben, mit denen Sie nur N-Kanäle verwenden können. Welche haben bessere Rdson == weniger Wärme.

Installieren Sie das Kondensator-EMI nicht, es sei denn, Sie installieren eine zusätzliche Drossel am Ausgang. Wenn der Kondensator installiert ist, fließt viel Wechselstrom (PWM-Schaltstrom) durch ihn. Der von Ihnen erwähnte Kondensator dient zur Unterdrückung von EMI aufgrund des bürstenkommutierten Rotorstroms, der mit Gleichspannung gespeist wird, bereits gefiltert und glatt.

Sie können den EMI-Kondensator jedoch verwenden, wenn Sie eine Reiheninduktivität / Drossel einsetzen, die den Wechselstrom blockiert. Eine Drossel, die bei einer gegebenen PWM-Frequenz die Reaktanz aufweist, die cca erzeugt. 1% -2% Spannungsabfall ist ausreichend.

Ein bisschen zu den anderen Antworten hinzufügen ...

Wenn Ihr Motor nominal 2A zieht, zieht er viel mehr, wenn er feststeckt / blockiert / startet. Es wäre nicht unangemessen, 10A in einem Stall zu erwarten. Gebürstete Gleichstrommotoren haben Tonnen oder Drehmoment, aber der Preis ist Hochstrom.

Dies ist nun ein Problem, da FETs mit hohem RdsON Ihr Drehmoment reduzieren (indem sie den verfügbaren Strom reduzieren), aber auch beim Starten oder Abwürgen des Motors viel Leistung verbrauchen.

Da Ihre PWM nach modernen Schaltwandlerstandards (wie 25 kHz, nicht 250 k) langsam ist, benötigen Sie keine hochmoderne Schaltgeschwindigkeit. Daher können Sie größere (dh langsamere, aber weniger RdsON) FETs verwenden als in einem viel schnelleren DCDC schalten.

Da Ihre Spannung niedrig ist, finden Sie leicht FETs mit einem RdsON unter 10 mOhm, wodurch Ihr Problem gelöst wird.

Beachten Sie, dass Ihr NMOS / PMOS-Schema geeignete Treiber und eine kugelsichere Totzeit erfordert! Schalten Sie nicht beide FETs gleichzeitig!

Wenn Sie All-NMOS verwenden möchten, gibt es integrierte Brückentreiber, die Ihr 4-NMOS antreiben, mit integrierter Ladungspumpe zur Erzeugung der Gate-Spannung und ... Strombegrenzung ... immer eine Strombegrenzung für den Fall eines Schraubendrehers befindet sich über die Ausgangsklemmen ...

Es gibt auch kräftigere integrierte H-Bridge-Chips.

L9958 DRV8829