Driver de puente H HIP4081. Extraña simulacion.

[abu]

Buenas, familia.
Tengo un temilla, quizas excesivamente especializado, que quiero consultar con los duchos en temas electronicos antes de freir un puñado de mosfets 
Me estoy diseñando un driver de servos de potencia "respetable" para motores de escobillas, con puente H.
Una de las opciones es usar como controlador del puente el integrado HIP4081 de Intersil. Asi que me he puesto a preparar la simulacion en Proteus. Pero hay un detalle que me mosquea.
He preparado un video (largo, lo siento....unos 15 minutos) para explicar el "extraño comportamiento" del HIP4081. Si algun alma caritativa tiene algo que comentar al respecto de lo que digo en el video, que sepa que tiene pagada una ronda en la taberna

https://youtu.be/PpcwTbmZl_g

El video se ve mejor a pantalla completa.

[DEVILHUNTER]

Buenas Abu, lo que te sucede es que tienes que referenciar el voltaje que ve la puerta del MOSFET a algo. Coloca una resistencia de 10k entre la puerta de Q1 y la borna del motor por su lado (A_HS). Lo mismo con Q2 y B_HS, así como con Q3 y Q4 que tendrán que ir referenciados a tierra. El problema es que como la puerta de los MOSFET actúa como un condensador, se puede quedar el transistor activado cuando no quieres si no tiene referenciado el voltaje en su puerta.

Llevo un tiempo dándome de bruces con los puentes en H para hacer también un driver de servo, pero en este caso para usar motores paso a paso como servos. Tengo ya el diseño de la placa para el prototipo lista para hacer la prueba, a ver si me pongo a fabricarla pronto. En mi caso uso un IR2101 y para evitarme el jaleo de la bomba de carga para activar los MOSFET N-channel en el lado alto del puente, he metido una pequeña fuente de 12V en serie con mi fuente principal y se la alimento al controlador.

Por otra parte, una resistencia de potencia, de muy pequeño valor, conectada entre tierra y los MOSFET Q3 y Q4 te permitirá generar una pequeñísima caída de tensión, proporcional a la corriente, al circular esta a través de ella. Esta pequeña tensión la puedes luego comprar con otra tensión de referencia en un operacional y controlar la corriente máxima que circula por el motor. Si la tensión de referencia le das un valor siempre constante, limitarás la corriente máxima absoluta, si le das un valor que puedas variar con un PWM filtrado, podrás controlar el par del motor en todo instante.

[leix_99]

Hola, otro que lleva algún tiempo con esta misma mosca encima!

Estoy con el móvil y no tengo mucha info aquí, pero echadle un ojo al HPCL-3120, es un opto para puertas de mosfet que llevo usando algún tiempo. Juntamente con un step-up para la alimentación del lado alto y un step down para el lado bajo se consigue unos resultados mucho más que buenos. (intento colgar un video o lo subo des de casa más tarde)
Otra de las ventajas es que puedes usar un duty cycle del 100% pues no tienes que esperar que se cargue el cap de bootstrap para el lado alto.

He mirado el vídeo por encima y creo que sería bueno añadir un schottky entre cada fet para proveer un camino seguro de descarga y no vaporizar el diodo interno del fet!

Un saludo,

[kankarrio]

esto que estas haciendo , vale para controlar un motor universal de 230? a modo como un variador para motor trifasico, o sea rpm , sentido y por supuesto torque ?


yo suelo usar un src de esos de 5 euros pero claro a bajas vueltas el par cae, si alguien se currara un circuito para motores de hasta 2000w de escobillas como amoladoras , motores de lavadora etc... habría que hacerle un monumento , la cantidad de proyectos y reciclaje que se podría hacer  gracias a eso , ya que comercial yo no he sido capaz a encontarlo

[DEVILHUNTER]

Para un motor universal, alimentándolo desde corriente rectificada, podrías controlar el par y la velocidad. Para controlar el sentido de giro habría que separar físicamente las conexiones de las dos bobinas y conectar una de ellas a un puente en H. La otra podría conectarse por encima de ese puente o por independiente. Con alimentación independiente podría jugarse con los campos magnéticos de ambas y lograr cosas interesantes.

[kankarrio]

Pues q alguien con los conocimientos se ponga a ello y haga algo .  yo llevo mucho diciendo lo necesario que es, sin duda los trifásicos son mucho mejores , pero pensar en la cantidad de motores de escobillas que caen en manos de aficionado , taladros amoloadoras , lavadoras etc..... Un buen controlador para estos motores es a panacea del aficionado.

Y yo no se hacerlo que sino ya hace años que lo hubiera echo

[abu]

Gracias por vuestras respuestas.

Devil......creo que no van por ahi los tiros. Si te he entendido bien, me sugieres colocar las resistencias marcadas en VERDE.....pero no.......sigo teniendo una bonita freidora de mosfets....
El diagrama de bloques de la datasheet no es muy claro, pero diria que las referencias ya las toma el propio integrado mediante A_HS y B_HS para el lado alto y ALS y BLS para el lado bajo.
Tambien hay una placa demo del HIP4081 de la propia Intersil en la que no usan ninguna resistencia de las que tu sugieres (nota de aplicacion http://www.intersil.com/content/dam/intersil/documents/an94/an9405.pdf), tan solo las limitadoras de toda la vida.



Leix.....gracias por el apunte sobre los diodos. No estan en la simulacion por no sobrecargarla mas de lo que ya esta....pero si hago un proto real iran evidentemente......

Kankarrio..... te doy la razon.....y no te la doy 

[kankarrio]

Ajajaj bueno al menos Respóndeme sinlonq estas haciendo vale paro lo q digo

[abu]

Ajajaj bueno al menos Respóndeme sinlonq estas haciendo vale paro lo q digo

Pues por decirlo de manera sencilla..........si le dejamos lo que genera el PWM y la direccion...........casi si. Pero ya te digo que los motores universales (desde amoladoras a lavadoras) son muy suyos, cada uno de su padre y de su madre y unos "maleducados"  en cuanto tratan con PWM.

[DEVILHUNTER]

Efectivamente es el HIP4081 el que debe realizar la referencia de voltaje, pero si el integrado arranca mas tarde que la fuente de alimentación (o se apaga antes) puede ocasionarse algo así, por lo que siempre es recomendable utilizarlas. En este blog el autor explica su experiencia con este tipo de resistencias:

http://tahmidmc.blogspot.com.es/2013/01/using-high-low-side-driver-ir2110-with.html

Por otra parte, parece que el tiempo en el que se mantiene tal sobreintensidad es bastante pequeño. Puede deberse a un error de los cálculos del software que de unos valores iniciales incorrectos. Por el precio de los componentes yo haría una prueba en una protoboard. Aunque fuesen reales, según el datasheet, ese MOSFET aguanta pulsos de 800A.

Por otra parte me resulta muy raro el valor del voltaje de la puerta con el cero lógico en ese MOSFET. A no ser que ese voltímetro esté referenciado a A_HS en vez de GND, el cero lógico para apagar los MOSFET de las zonas altas es igual al valor de la fuente de alimentación, en este caso 48V, el mismo que está viendo la source del MOSFET. En caso de aplicar 0 voltios a la puerta de ese MOSFET, excederías el Vgs de +/- 20V que tiene ese MOSFET, quemándolo.

[rosli]

Yo creo que os falta algo que se llama "snubber" en paralelo con el motor
consultar san Google.
Saludos Josep

[leix_99]

Hola Abu, puedes colgar el esquematico, desde youtube se ve un poco mal!

Por otra parte Devilhunter tiene razon, ojo con la referencia de la puerta del lado alto, si excedes vgs +-20v, la capa de aislamiento de la puerta de los mosfets se ira al carajo...

Una manera mas sencilla de empezar a trabajar con controladores de motor, probar tu codigo y ir cogiendo experiencia es poner un par de mosfets p en el lado alto, no es igual de elegante pero simplifica las primeras pruebas y te permite ir jugando.

Un saludo,

[DEVILHUNTER]

Efectivamente con dos MOSFET P en la parte alta te simplifica el circuito para pruebas al quitarle la bomba de carga. El problema es que para encender la puerta tienes que conectarla a 10-20V menos que la fuente de alimentacion. Si te pasas de 20V vuelves a quemar el MOSFET, por lo que usando una fuente de 48V, tendrías que poner un step down a 36V para la puerta. Por mi parte llegué a comprar los MOSFET P y al final los descarte ya que mis IR2101 no aceptaban meterles voltaje mas bajo, y para meter un step down, le podía meter un step up con el mismo coste y evitando la bomba igualmente.

[abu]

Bueno, pues......MISTERIO RESUELTO   

Ademas de la hoja de datos conviene leerse despacio las notas de aplicacion. La que puse en el enlace unos posts mas arriba dice:

"before any upper MOSFETs can initially be gated, time must
be allowed for the upper bootstrap supply to reach full
voltage" 

Y tambien dice:

"A value of bootstrap capacitance about 10 times greater
than the equivalent MOSFET gate-source capacitance is
usually sufficient  and prevents the drop in bootstrap supply
voltage from exceeding 10% of the bias supply voltage
during turn-on of the MOSFET."

Los fallos eran:
- Excesivo valor de los condensadores de bootstrap. Los tenia a 1uF cuando la capacitancia gate-source de los mosfets es del orden de pF.
- Poco tiempo para inicializacion. Por lo anterior, no daba tiempo a la carga del condensador, con lo que su potencial no era el correcto en el primerisimo disparo de los mosfets.

Menos condensador y un poco mas de tiempo de inicializacion han resuelto la papeleta.

Gracias a todos los participantes. Voy a dar el siguiente paso; prototipo. Os mantendre informados, que veo a mas de uno con interes. 

Edito: La ronda la tiene pagada Leix  . Mira que lo dijo al principio:

"" Otra de las ventajas es que puedes usar un duty cycle del 100% pues no tienes que esperar que se cargue el cap de bootstrap para el lado alto. ""