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請教H 橋MOSFET控制直流電機燒低位MOSFET的問題

目前正在做一個項目,用PWM控制H橋驅動直流電機,電機功率350W,額定電流20安.

MOSFET用IRFZ34E(60V, 29A,最大脈沖電流120A),驅動用intersil的MOSFET驅動芯片ISL83202.電路圖如下,之后又作了改動,給四個MOSFET的DS都追加了RCD緩沖電路.

現在出現的問題是如果不用軟件對PWM的范圍和改變率進行限制,電機正轉50%FULL POWER的時候迅速改變為反轉50%FULL POWER,(低位正轉導通的MOSFET會被擊穿.電路中有過流保護的部分,電流超過75A時驅動IC會關斷所有MOSFET)

請高手們幫忙分析一下到底是怎么回事?
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2007-09-23 09:13
補充一下,電機的轉速是由PWM脈沖的占空比控制,PWM寬度和方向都是根據單片機采集到的模擬信號0~5V得到的.如果該信號>2.5V,電機正轉,<2.5則反轉.=2.5時電機轉速為零,5V和0V分別是正反向100%轉速,所以轉速與該信號是成線性關系的.
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2007-09-23 16:03
自己頂一頂
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2007-09-24 05:53
:( 高手們還沒上班嗎?
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dadodo
LV.7
5
2007-09-24 13:11
快速改變轉向時有兩個原因導致燒管,一是MOS管由導通到完全關閉需要一點時間,在尚未完全關閉的情況下開通另一路MOS管將造成上下管直通而燒管;二是電機本身有很大的慣性,在迅速改變轉向時,由于電機還在做慣性運轉,換向后的起始電流大于電機靜止啟動時需要的啟動電流,這個電流是額定電流的好幾倍,MOS管余量不夠也很容易燒管.

看樓主的描述,可能是第一種情況,建議換向時單片機按關閉、延時、再開啟的步驟來控制.
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2007-09-24 13:46
@dadodo
快速改變轉向時有兩個原因導致燒管,一是MOS管由導通到完全關閉需要一點時間,在尚未完全關閉的情況下開通另一路MOS管將造成上下管直通而燒管;二是電機本身有很大的慣性,在迅速改變轉向時,由于電機還在做慣性運轉,換向后的起始電流大于電機靜止啟動時需要的啟動電流,這個電流是額定電流的好幾倍,MOS管余量不夠也很容易燒管.看樓主的描述,可能是第一種情況,建議換向時單片機按關閉、延時、再開啟的步驟來控制.
是第二種啦

板大說的是在正轉時
電機慣性未完全靜止時
輸入反轉訊號
導致POWERMOS被擊穿

板大可以偵測PIC的11.12腳位電壓
電壓=0V表示電機已靜止
即可輸入下一個運轉訊號

可外接機械式煞車
或煞車電阻
縮短煞車時間
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2007-09-24 18:58
@dadodo
快速改變轉向時有兩個原因導致燒管,一是MOS管由導通到完全關閉需要一點時間,在尚未完全關閉的情況下開通另一路MOS管將造成上下管直通而燒管;二是電機本身有很大的慣性,在迅速改變轉向時,由于電機還在做慣性運轉,換向后的起始電流大于電機靜止啟動時需要的啟動電流,這個電流是額定電流的好幾倍,MOS管余量不夠也很容易燒管.看樓主的描述,可能是第一種情況,建議換向時單片機按關閉、延時、再開啟的步驟來控制.
邏輯錯誤導致直通可以排除,因為用的單片機PWM輸出本身就帶有死區時間設置的,另外后級的MOSFET驅動IC也設置有死區.

今天又模擬了一次,基本可以確認是第二種情況.加機械制動可能性不大,因為要考慮成本.加制動電阻的話,因為這個大電流是在H的下半部,即"電機-Q3-Q4-電機"這樣的方向,不知道該往哪里加.現在考慮能不能在軟件上改一下,但又要保持轉向要快速,不知道是不是可行.

另:采樣電機兩端電壓再控制PWM輸出這個方法很好,只是看時間是是不是來得及.我明天會繼續試,有結果再向各位匯報請教.
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2007-09-25 19:14
@vikingchow
邏輯錯誤導致直通可以排除,因為用的單片機PWM輸出本身就帶有死區時間設置的,另外后級的MOSFET驅動IC也設置有死區.今天又模擬了一次,基本可以確認是第二種情況.加機械制動可能性不大,因為要考慮成本.加制動電阻的話,因為這個大電流是在H的下半部,即"電機-Q3-Q4-電機"這樣的方向,不知道該往哪里加.現在考慮能不能在軟件上改一下,但又要保持轉向要快速,不知道是不是可行.另:采樣電機兩端電壓再控制PWM輸出這個方法很好,只是看時間是是不是來得及.我明天會繼續試,有結果再向各位匯報請教.
今天嘗試了用軟件方法解決這個問題.

(1)等電機慣性轉動結束之后再給反向信號.
   這種方法耗時太長,不能滿足快速轉向的要求.

(2)電機慣性轉動開始后,同時打開Q3Q4,關閉Q1Q2,將電機反向電動勢強行拉到0伏.
   因為我用的管子額定電流只比電機額定大10A,因此這種方法Q3Q4無疑會被電源(電機的發電狀態)短路時的大電流擊穿.

硬件改動的可能性:
(1)使用更高電流容量的FET, 但這種FET可能價格較高.
(2)Q3Q4分別并聯一只相同型號的管,使FET的電流容量翻倍(前提是翻倍之后能滿足要求).
(3)電機兩端加吸收回路,但又不能影響電機的響應速度.可能是RCD SNUBBER.
(4)設計能量回饋電路,將電機慣性的動能反饋回電網(24V電池)?

不知道論壇上有沒哪位兄弟曾經設計過類似的電路,能夠簡單而有效地解決此類問題?
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chaihtao
LV.3
9
2011-05-18 17:30
@vikingchow
今天嘗試了用軟件方法解決這個問題.(1)等電機慣性轉動結束之后再給反向信號.  這種方法耗時太長,不能滿足快速轉向的要求.(2)電機慣性轉動開始后,同時打開Q3Q4,關閉Q1Q2,將電機反向電動勢強行拉到0伏.  因為我用的管子額定電流只比電機額定大10A,因此這種方法Q3Q4無疑會被電源(電機的發電狀態)短路時的大電流擊穿.硬件改動的可能性:(1)使用更高電流容量的FET,但這種FET可能價格較高.(2)Q3Q4分別并聯一只相同型號的管,使FET的電流容量翻倍(前提是翻倍之后能滿足要求).(3)電機兩端加吸收回路,但又不能影響電機的響應速度.可能是RCDSNUBBER.(4)設計能量回饋電路,將電機慣性的動能反饋回電網(24V電池)?不知道論壇上有沒哪位兄弟曾經設計過類似的電路,能夠簡單而有效地解決此類問題?
樓主,解決這個問題了嗎?怎么解決的。我也正在做,還沒遇到你的問題,問一下提前預防,謝謝!
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