Conduzca el motor de CC con el puente H (el puente H se apaga demasiado lento y hay un problema con el monitor actual)

Para cambiar un MOSFET de potencia, debe mover una carga sustancial a través de la puerta y la fuente. La hoja de datos especificará algo así como "carga total de la puerta". Para mover toda esa carga en poco tiempo, necesita una corriente alta. Y en su circuito no puede tener una corriente alta, ya que la corriente a través de la puerta está limitada en última instancia por R1 y R3.

En otras palabras, el problema es que con su diseño, U1B no se apaga por completo hasta algún tiempo después de que S1 baja. Y cuando se apaga, lo hace lentamente, por lo que ve que el voltaje en T1 disminuye lentamente. Consulte ¿Qué es la capacidad del controlador de compuerta MOSFET y por qué me importa?

Para reducir este problema, debe aumentar la corriente que su controlador de compuerta puede generar y absorber. Una solución simplista es agregar un par de emisores-seguidores , como este:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puedes volverte más elegante con un enfoque discreto como el que sigue. Además de tener seguidores emisores para incrementar el drive de corriente, utiliza una pinza (D13, D23) para reducir el retardo de almacenamiento de los BJTs Q11 y Q21. Puedes leer más sobre esto en otra respuesta .

O simplemente puede comprar un controlador de puerta MOSFET integrado y llamarlo un día.

Si desea que los fetos del lado alto se apaguen más rápido, use algo mejor que una resistencia de 2K como pull-up. Use un par de 200 ohmios. La capacitancia de la compuerta multiplicada por su resistencia pull up le da la constante de tiempo aproximada para que la compuerta se cargue o descargue. Multiplique esto por 3 para obtener el tiempo aproximado de carga completa del capacitor, recuperándose del estado "ENCENDIDO", para apagar el FET.

Eché un vistazo a la hoja de datos del FDS8958 (que era difícil de leer los números de pieza que usó en la pequeña imagen esquemática ...) y la capacitancia típica de la puerta oscila entre 300 y 700 pF para las puertas N o P fet. Tomemos el peor de los casos 700pF, la constante de tiempo es:

700pF * 2k ohmios = 1,4 microsegundos.

El tiempo total de descarga/carga es aproximadamente 3 veces mayor, lo que hace que la duración del apagado sea de aproximadamente 4,2 microsegundos. La hoja de datos afirma que estos pueden apagarse tan rápido como decenas de nanosegundos dadas las siguientes condiciones para el PFET Q2:

VDD = -10 V, ID = -1 A, VGS = -10 V, RGEN = 6 ohmios

Entonces, el punto es que está obligando a su FET de lado alto a apagarse ~ 200 veces más lento que su mejor rendimiento. Es un FET de conmutación de alta velocidad, pero paralizado con resistencia.

Si cambia esto a 100kHz (no estoy seguro de por qué lo haría, el cambio de alimentación debe estar por encima del rango de audición humana de 22+kHz como máximo, y más bajo si puede para reducir la pérdida de conmutación), luego al 50% del ciclo de trabajo cada alto y bajo el nivel solo dura 5 microsegundos. El ciclo de apagado de 4,2 microsegundos significa que su pendiente de apagado consume el 85% del ciclo de apagado, lo cual es terrible: su FET casi nunca se apagaría correctamente. Esto puede causar conducción cruzada y arruinar su puente H.

Entonces, en resumen, su FET de lado alto no se apaga muy rápido en absoluto. Tiene una gran fuerza de conexión a tierra, por lo que se enciende bien y rápido, pero el aumento de la resistencia de 2K está matando su rendimiento y causando las anomalías que ve. La solución es colocar una resistencia de extracción mucho más baja (200 ohmios sería bueno), o incluso usar circuitos de accionamiento activo como los que se usan en los circuitos integrados de controlador de puerta FET integrados. Estos pueden ser simplemente circuitos impulsores de vaivén de tótem, de los cuales ya tiene la mitad configurada para la conexión a tierra de la compuerta PFET, así que simplemente agregue un BJT para la impulsión de la compuerta del lado alto. Sin embargo, la solución más fácil es la resistencia de activación de la puerta. ¡Buena suerte!

EDITAR:

En cuanto al monitor de corriente para la señal en el nodo T2, ¿tiene sentido de corriente bidireccional aquí? Recuerde que como la corriente fluye en la dirección opuesta a medida que se invierte la polaridad del motor, es posible que un monitor de derivación de corriente/ADC de un solo extremo estándar no lo maneje correctamente. Puede probar un amplificador operacional de entrada / salida de riel completo de suministro dual con la salida dada una polarización de CC de VCC / 2, para darle un sentido de corriente bidireccional.