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请教H 桥MOSFET控制直流电机烧低位MOSFET的问题

目前正在做一个项目,用PWM控制H桥驱动直流电机,电机功率350W,额定电流20安.

MOSFET用IRFZ34E(60V, 29A,最大脉冲电流120A),驱动用intersil的MOSFET驱动芯片ISL83202.电路图如下,之后又作了改动,给四个MOSFET的DS都追加了RCD缓冲电路.

现在出现的问题是如果不用软件对PWM的范围和改变率进行限制,电机正转50%FULL POWER的时候迅速改变为反转50%FULL POWER,(低位正转导通的MOSFET会被击穿.电路中有过流保护的部分,电流超过75A时驱动IC会关断所有MOSFET)

请高手们帮忙分析一下到底是怎么回事?500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/57/2061441190507030.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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vikingchow
LV.1
2
2007-09-23 09:13
补充一下,电机的转速是由PWM脉冲的占空比控制,PWM宽度和方向都是根据单片机采集到的模拟信号0~5V得到的.如果该信号>2.5V,电机正转,<2.5则反转.=2.5时电机转速为零,5V和0V分别是正反向100%转速,所以转速与该信号是成线性关系的.
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vikingchow
LV.1
3
2007-09-23 16:03
自己顶一顶
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vikingchow
LV.1
4
2007-09-24 05:53
:( 高手们还没上班吗?
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dadodo
LV.7
5
2007-09-24 13:11
快速改变转向时有两个原因导致烧管,一是MOS管由导通到完全关闭需要一点时间,在尚未完全关闭的情况下开通另一路MOS管将造成上下管直通而烧管;二是电机本身有很大的惯性,在迅速改变转向时,由于电机还在做惯性运转,换向后的起始电流大于电机静止启动时需要的启动电流,这个电流是额定电流的好几倍,MOS管余量不够也很容易烧管.

看楼主的描述,可能是第一种情况,建议换向时单片机按关闭、延时、再开启的步骤来控制.
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胡搞瞎搞
LV.3
6
2007-09-24 13:46
@dadodo
快速改变转向时有两个原因导致烧管,一是MOS管由导通到完全关闭需要一点时间,在尚未完全关闭的情况下开通另一路MOS管将造成上下管直通而烧管;二是电机本身有很大的惯性,在迅速改变转向时,由于电机还在做惯性运转,换向后的起始电流大于电机静止启动时需要的启动电流,这个电流是额定电流的好几倍,MOS管余量不够也很容易烧管.看楼主的描述,可能是第一种情况,建议换向时单片机按关闭、延时、再开启的步骤来控制.
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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vikingchow
LV.1
7
2007-09-24 18:58
@dadodo
快速改变转向时有两个原因导致烧管,一是MOS管由导通到完全关闭需要一点时间,在尚未完全关闭的情况下开通另一路MOS管将造成上下管直通而烧管;二是电机本身有很大的惯性,在迅速改变转向时,由于电机还在做惯性运转,换向后的起始电流大于电机静止启动时需要的启动电流,这个电流是额定电流的好几倍,MOS管余量不够也很容易烧管.看楼主的描述,可能是第一种情况,建议换向时单片机按关闭、延时、再开启的步骤来控制.
逻辑错误导致直通可以排除,因为用的单片机PWM输出本身就带有死区时间设置的,另外后级的MOSFET驱动IC也设置有死区.

今天又模拟了一次,基本可以确认是第二种情况.加机械制动可能性不大,因为要考虑成本.加制动电阻的话,因为这个大电流是在H的下半部,即"电机-Q3-Q4-电机"这样的方向,不知道该往哪里加.现在考虑能不能在软件上改一下,但又要保持转向要快速,不知道是不是可行.

另:采样电机两端电压再控制PWM输出这个方法很好,只是看时间是是不是来得及.我明天会继续试,有结果再向各位汇报请教.
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vikingchow
LV.1
8
2007-09-25 19:14
@vikingchow
逻辑错误导致直通可以排除,因为用的单片机PWM输出本身就带有死区时间设置的,另外后级的MOSFET驱动IC也设置有死区.今天又模拟了一次,基本可以确认是第二种情况.加机械制动可能性不大,因为要考虑成本.加制动电阻的话,因为这个大电流是在H的下半部,即"电机-Q3-Q4-电机"这样的方向,不知道该往哪里加.现在考虑能不能在软件上改一下,但又要保持转向要快速,不知道是不是可行.另:采样电机两端电压再控制PWM输出这个方法很好,只是看时间是是不是来得及.我明天会继续试,有结果再向各位汇报请教.
今天尝试了用软件方法解决这个问题.

(1)等电机惯性转动结束之后再给反向信号.
   这种方法耗时太长,不能满足快速转向的要求.

(2)电机惯性转动开始后,同时打开Q3Q4,关闭Q1Q2,将电机反向电动势强行拉到0伏.
   因为我用的管子额定电流只比电机额定大10A,因此这种方法Q3Q4无疑会被电源(电机的发电状态)短路时的大电流击穿.

硬件改动的可能性:
(1)使用更高电流容量的FET, 但这种FET可能价格较高.
(2)Q3Q4分别并联一只相同型号的管,使FET的电流容量翻倍(前提是翻倍之后能满足要求).
(3)电机两端加吸收回路,但又不能影响电机的响应速度.可能是RCD SNUBBER.
(4)设计能量回馈电路,将电机惯性的动能反馈回电网(24V电池)?

不知道论坛上有没哪位兄弟曾经设计过类似的电路,能够简单而有效地解决此类问题?
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chaihtao
LV.3
9
2011-05-18 17:30
@vikingchow
今天尝试了用软件方法解决这个问题.(1)等电机惯性转动结束之后再给反向信号.  这种方法耗时太长,不能满足快速转向的要求.(2)电机惯性转动开始后,同时打开Q3Q4,关闭Q1Q2,将电机反向电动势强行拉到0伏.  因为我用的管子额定电流只比电机额定大10A,因此这种方法Q3Q4无疑会被电源(电机的发电状态)短路时的大电流击穿.硬件改动的可能性:(1)使用更高电流容量的FET,但这种FET可能价格较高.(2)Q3Q4分别并联一只相同型号的管,使FET的电流容量翻倍(前提是翻倍之后能满足要求).(3)电机两端加吸收回路,但又不能影响电机的响应速度.可能是RCDSNUBBER.(4)设计能量回馈电路,将电机惯性的动能反馈回电网(24V电池)?不知道论坛上有没哪位兄弟曾经设计过类似的电路,能够简单而有效地解决此类问题?
楼主，解决这个问题了吗？怎么解决的。我也正在做，还没遇到你的问题，问一下提前预防，谢谢！
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