Tại sao các MOSFET kênh P của tôi liên tục chết trong cây cầu H này?

Vì vậy, đây là cầu nối H của tôi: Mỗi khi tôi bắt đầu sử dụng nó theo một hướng thì MOSFET kênh P và NPN BJT thuộc về hướng được sử dụng sẽ chết trong vài giây. MOSFET bị giết và BJT phát triển một mạch ngắn để tôi không thể sử dụng hướng khác nữa. Họ chết mà không có nhiệt hoặc khói đáng chú ý!
Bộ điều khiển là một arduino uno và chỉ các MOSFET kênh N được điều khiển bằng tín hiệu PWM, các kênh P được kết nối với các chân đầu ra kỹ thuật số đơn giản. Tần số PWM là 490Hz mặc định cho các chân kỹ thuật số 9 và 10(mỗi đầu ra PWM là riêng lẻ). Tôi đã giết 4-5 cặp MOSFET + BJT kênh P, điều này có thể xảy ra ở cả hai phía. (Nó phụ thuộc vào hướng tôi sử dụng đầu tiên.) Động cơ là động cơ DC gạt nước kính chắn gió ô tô 12V, nguồn điện là 12V 5A. Căn cứ cung cấp điện 12V và 5V được kết nối.

Có hai điều có thể đúng, nhưng tôi không chắc chắn 100% vì tôi đã không kiểm tra kỹ:

• trong phiên bản cũ tôi đã sử dụng điện trở 1k cho R7 và R8, và tôi không gặp vấn đề gì. Tôi sẽ thử lại lần nữa nhưng hiện tại tôi đang thiếu các MOSFET kênh P ..
• Khi tôi cắt cặp MOSFET + BJT chiên, tôi có thể sử dụng hướng khác mà không làm chết cặp MOSFET + BJT còn lại.

Xin hãy giúp tôi, những gì đang xảy ra ở đây :)

• Tôi có nên sử dụng điện trở giữa NPN BJT và MOSFET kênh P không?
• Tôi có nên sử dụng MOSn 2n7000 thay vì 2T2222 không?

CẬP NHẬT: Tôi vừa thử nghiệm cầu H với bóng đèn 12V 55W thay vì động cơ gạt nước. P-FET và NPN đã bị giết trong quá trình thử nghiệm. Phía kênh N được điều khiển với tín hiệu PWM 40%. Không có tải nó không có vấn đề gì.

CẬP NHẬT2: Tôi đã đổi lại R7 và R8 thành 1k từ 150R. Bây giờ cây cầu đang hoạt động trở lại mà không có bất kỳ thành phần nào bị lỗi. (Tôi đã không chạy nó trong nhiều ngày, nhưng với điện trở 150R, việc tái tạo lỗi chỉ mất vài giây.) Tôi sẽ thêm một số tụ tách rời trên cầu nối giữa GND và + 12V như Brian đề xuất. Cảm ơn câu trả lời cho tất cả mọi người!

Làm thế nào để bạn tách rời nguồn cung cấp 12V?

Một chế độ thất bại có thể xảy ra là các xung cảm ứng từ việc tắt dòng động cơ (tức là ở tốc độ PWM) được đổ vào nguồn cung cấp 12V thông qua các điốt flyback. Phải, điều đó đáng lẽ phải xảy ra, nhưng ...

Nếu nguồn cung cấp 12V không được tách rời và được lấy từ PSU không phải là pin có thể sạc lại hoặc được cung cấp qua cáp dài (cảm ứng), thì đó không thực sự là nguồn cung cấp 12V, nhưng trong giây lát được điều khiển theo điện áp tăng đột biến đó. Có thể cao hơn xếp hạng MOSFET ...

Theo dõi nguồn cung cấp 12V với máy hiện sóng nhanh. Nếu nó có dấu hiệu tăng vọt quá điện áp, hãy tăng tách rời cho đến khi không. (Điều đó nên bao gồm các tụ gốm 0,1uF cho trở kháng HF thấp cũng như tụ điện chứa điện phân. Và có thể là một diode zener 16V hoặc 25V chỉ trong trường hợp ...).

Tôi không biết rằng đây là vấn đề thực sự của bạn, nhưng nó là một cơ sở bạn PHẢI bao gồm.

R1 R2 quá lớn đối với tất cả trừ các mosfet không tồn tại nhỏ nhất. Điều này có nghĩa là chúng quay chậm hơn nhiều so với khi bật. Điều này có nghĩa là ngay cả khi bạn nghĩ rằng bạn đã bao gồm một số thời gian chết hợp lý, bạn vẫn sẽ bị bắn xuyên qua và ăn fets. Tôi sử dụng một bóng bán dẫn bổ sung để tắt nhanh, giá trị của nó.

Một trong những MOSFET kênh P hàng đầu đang hoạt động - điều này xác định hướng. Khi bạn áp dụng PWM cho cả hai MOSFET kênh N (như được ngụ ý trong mạch của bạn), bạn sẽ có được bắn vào một nửa của cầu H.

Bạn KHÔNG được áp dụng PWM cho cả hai thiết bị kênh N - chỉ áp dụng nó ở phía dưới bên phải khi thiết bị kênh P trên cùng bên trái được kích hoạt HOẶC chỉ áp dụng nó cho phía dưới bên trái khi thiết bị kênh P trên cùng bên phải được kích hoạt.

EDIT - đồng thời, các MOSFET kênh P của bạn bị lộn ngược.

Một điều nổi bật với tôi là việc không có điốt flyback trên FET của bạn. Vì động cơ của bạn là một tải cảm ứng, nó có thể dễ dàng tạo ra điện áp cao trên các FET của bạn khi có sự thay đổi dòng điện (V = L dI / dT trong một cuộn cảm). Các điện áp này có thể dễ dàng vượt quá định mức sự cố của mối nối thoát nguồn trong FET của bạn.

Để giải quyết điều này, một diode thường được đặt song song với đường giao nhau để giữ điện áp trong kiểm tra như vậy:

(Ảnh từ: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/mosfets-and-catch-diodes/ )

Điều này "kẹp" điện áp trên FET.

@Autistic đúng về R1 và R2 - sự sắp xếp này sẽ dẫn đến thời gian chuyển đổi rất chậm trên các máy bay phản lực P. Bạn có thể cân nhắc sử dụng bơm sạc trình điều khiển P Fet chuyên dụng thay vì BJT + Pullup.

Một số kiểm tra vệ sinh

Bạn có thể kiểm tra các tín hiệu lái xe? Điều rất quan trọng là FET được bật hoặc tắt.

forward: 
p1 on    p2 off 
n1 off   n2 on

backwards: 
p1 off    p2 on 
n1 on     n2 off

brake: 
p1 off    p2 off
n1 on     n2 on

Hãy thử các cách sau:

• dừng bất kỳ PWM
• ngắt kết nối bất kỳ tải
• lái xe từ mã của bạn như: p1 trên n1 tắt, đợi 500ms, p1 tắt n1 tắt 100ms (thời gian chết), p1 tắt n1 trên 500ms, p1 tắt n1 tắt 100 ms (thời gian chết) và lặp lại. Điều này tạo ra một tín hiệu thử nghiệm dễ dàng gỡ lỗi.
• bây giờ đầu ra p1 n1 của cầu h sẽ chuyển từ GND sang 12V độc đáo. Sử dụng một phạm vi để kiểm tra nó, hoặc bạn cũng có thể sử dụng một bóng đèn nhỏ . Kết nối bóng đèn giữa GND và đầu ra p1 n1 - nó sẽ nhấp nháy để p1 tốt. Kết nối nó với đầu ra 12V và p1 n1 - nó sẽ nhấp nháy để n1 hoạt động tốt.
• nếu bạn có một phạm vi, hãy xác minh xem p1 và n1 không được thực hiện chéo. Kiểm tra tín hiệu này, bạn sẽ không thấy bất kỳ giá trị nào khác ngoài GND sạch, 12V sạch và một số GND nổi trong thời gian chết 100ms.
• nếu bạn không có phạm vi, bạn có thể đặt thời gian chết khá lớn, ví dụ 500ms - điều đó không thể làm tổn thương :) nhưng có thể cứu được thai nhi P của bạn.
• Bây giờ kết nối động cơ của bạn thay vì bóng đèn, nó sẽ chạy và chậm / dừng như bóng đèn. Điều này xác minh rằng các máy bay phản lực là ok.

Vấn đề

• Hãy rất thận trọng về sự sắp xếp PWM ở trên. Bạn có thể rất dễ dàng chiên các máy bay của bạn. Bạn có thể bật bên P trong khi bạn chuyển đổi bên N, do đó bạn tạo ra quần short (nhỏ hơn hoặc lớn hơn - nó có thể tồn tại với 20% PWM tùy thuộc vào chất lượng nguồn điện của bạn).

Thông thường, vi điều khiển có trình điều khiển PWM 4 đầu ra chuyên dụng với điều khiển dải chết. Các tín hiệu 4 PWM có thể điều khiển 4 máy bay phản lực và các tín hiệu này được đồng bộ hóa và đảo ngược, cộng với thời gian chết được tính đến. Xem PWM của vi điều khiển PIC để biết thêm. http://www.ermicro.com/blog/wp-content/uploads/2009/01/picpwm_03.jpg

Vì Arduino không được xây dựng cho mục đích đó, bạn có thể muốn sử dụng một số logic cơ bản để tạo ra các tín hiệu PWM phù hợp. Mục tiêu là để đảm bảo rằng n1 và p1 luôn được điều khiển bổ sung, cũng như n2 và p2. Bạn có thể có được nó bằng cách sử dụng thêm một số BJT: http://letsmakerobots.com/files/YG_H-Bridge1.jpg Sau đó, bạn có hai chân mà bạn có thể điều khiển PWM.

Bạn có thể sử dụng một số cổng logic, như thế này: https://e2e.ti.com/bloss_/b/motordrivecontrol/archive/2012/03/26/so-which-pwm-technique-is-best-part-2 và sau đó bạn có một chuyển tiếp / đảo ngược sạch sẽ, cộng với một chân PWM điều khiển tốc độ.

Bài viết này có thể đáng để kiểm tra: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/

Bạn có chắc chắn rằng bạn đang chuyển đổi trên P-FET trên cùng bên trái khi bạn đang áp dụng PWM cho N-FET dưới cùng bên phải không?

Bạn nên kiểm tra lại hướng P-FET của mình. Có vẻ như P-FET bị ngược và bạn đang bị tiêu hao năng lượng quá mức khi diode cơ thể P-FET tiến hành. Đo điện áp trên P-FET trong các điều kiện lỗi của bạn. Nếu bạn thấy khoảng 0,6 V trên FET khi bật 2N2222, thì P-FET bị đảo ngược. Đồng thời kiểm tra điện áp cổng P-FET trong tình trạng lỗi để đảm bảo nó nhìn thấy dưới 0,2 V.

Bạn vẫn thấy dòng điện sự cố nếu bạn tháo động cơ ra khỏi mạch?