Necesita ayuda para intentar diseñar un puente H para alimentar un electroimán

Estoy tratando de diseñar un inversor de puente H para suministrar la máxima corriente a mis bobinas. Necesito suministrar la mayor cantidad de corriente posible para poder hacer un electroimán cuya polaridad cambie constantemente para poder levitar una matriz de Halbach en movimiento sobre esas bobinas.

He intentado varias cosas para hacer que mis mosfets sean lo más eficientes posible, pero cuando ingreso mis valores Rds en PSIM, la corriente cae a 4 mA. Tengo una fuente de alimentación de CC capaz de generar 18 V y 10 A.

Circuito H-Bridge, todas las resistencias pull up y pull down tienen 1K ohmios, la resistencia de la bobina es de 0,85 ohm, la inductancia de la bobina es de 3,25 mH, Rds para los dos canales P superiores es de 0,07 ohm a 10 V y los canales N tienen 0,027 ohm resistencia a 10V también

cuando ejecuto la simulación, obtengo que la corriente a través de la bobina es de solo 4 mA, lo que no es lo suficientemente cerca, no estoy seguro si estoy simulando algo incorrectamente o si eso es correcto según la forma en que está diseñado el circuito. ¿Alguien sabe cómo maximizar la corriente de la bobina? Además, incluso con el circuito amortiguador RC, ¡mis MOSFET se están calentando mucho! ¿Hay una mejor manera de reducir eso? Mi frecuencia PWM está a 120 Hz de un arduino y tiene un ciclo de trabajo del 40%.

Mis bobinas tienen 220 vueltas y son de alambre calibre 18, con un radio de 2cm y una longitud de 2.5cm, son bobinas de aire no tengo núcleo.

Mis mosfets son FQP27P06 FQP30N06L

Gracias de antemano

EDITAR Después de corregir la orientación del PMOS, mi salida se ve bien.ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin embargo, estoy descubriendo que el campo magnético producido a través de estas bobinas no es lo suficientemente fuerte como para levitar mi cápsula. ¿Hay algo que pueda hacer para que esto sea más fuerte?

EDIT2

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Bueno, en primer lugar, parece que tiene los MOSFET superiores del canal P insertados en el circuito de simulación con la fuente y el drenaje intercambiados de lo que deberían ser. Observe cómo el diodo del cuerpo está orientado para estar siempre polarizado hacia adelante en el circuito.
¿Qué inductancia y resistencia tiene la bobina en tu simulación?
@MichaelKaras ahhh no se dio cuenta de que estaba volteado, gracias por señalarlo. Actualizaré la publicación con los nuevos resultados.
@BruceAbbott Mi inductancia está configurada en 3,25 mH que calculé con una calculadora en línea, y la resistencia es de 0,85 ohmios, que también proviene de una calculadora en línea.
Después de arreglar la orientación de PMOS, asegúrese de publicar qué mosfets está usando. 18V es bastante alto y es probable que se acerque a exceder el límite de Vgs de la mayoría de los mosfets reales.
Parece que su PMOS tiene alrededor de 7 V de sala de juegos, lo cual es bastante seguro, sin embargo, su NMOS solo tiene alrededor de 2 V. Consideraría obtener un diodo TVS o reducir su voltaje de trabajo a 15 V (como obtener un regulador lineal de 15 V para alimentar el controlador de puerta para el NMOS). En mi opinión, el regulador de 15 V sería más fácil, ya que el diodo TVS tendría que ser muy preciso (es decir, costoso) para evitar conducir demasiada corriente lejos de la puerta.
@Dave Ya veo, el problema que tengo es que los PMOS se están calentando, los NMOS están a temperatura ambiente todo el tiempo. Solo puedo ejecutar el circuito durante aproximadamente 2 minutos antes de que mi PMOS explote. los valores de mi circuito amortiguador son c = 10uF y R = 10K, sin embargo, creo que el amortiguador solo les permite durar un poco más, realmente no ayuda con el enfriamiento del PMOS
Publique un esquema completo utilizando el editor de esquemas. Será más fácil diagnosticar el problema si puedo ver todo el circuito.
@Dave Acabo de publicar el esquema usando el generador de esquemas. Gracias.
¿Cuáles son los voltajes asociados con los relojes? Como en, ¿cuál es el más alto que va y el más bajo que va?
@Dave El PWM que estoy usando actualmente proviene de un arduino, obtengo un Vpp de 4V, en los FET de canal N y P. Los transistores son de nivel lógico, se supone que deben encenderse completamente con un microcontrolador de 3.3-5V
El FQP27P06 no es un nivel lógico: en el voltaje de umbral de 4V apenas se enciende. Necesita 10 V para encenderse por completo, por lo que sería bueno conducirlo con los 18 V completos.
@BruceAbbott, aunque es cierto que no es un nivel lógico, es un P-MOSFET, siempre conduce en este circuito.

Respuestas (1)

El voltaje de carga-descarga de la puerta está entre la puerta y la fuente del MOSFET.

Debe conducir la puerta del P-MOSFET al voltaje de la fuente que, en su caso, es de 18 V para apagarlo.

Como usted dice, se está acercando a los 5 V en la puerta, por lo que los MOSFET P siempre están conduciendo y los MOSFET N están cambiando .

Básicamente, está acortando el puente en la frecuencia PWM y el ciclo de trabajo. Para confirmar, mida el consumo de corriente, incluso con una corriente de salida baja, debe ser alta.

También

  • Las salidas de ATMega no están diseñadas para usarse con este potencial (voltaje).
  • No incluye una resistencia entre la salida del ATMega y la puerta, probablemente esté generando más corriente de la que debería.
  • Las resistencias en la pata forman un divisor de voltaje. Sin señal de accionamiento, el voltaje estará cerca v C C / 2 , conducirán los dos transistores en una pierna.

esto es solo un boceto

ingrese la descripción de la imagen aquí

Con este circuito, la fuente de compuerta P-MOSFET será de 0 V (resistencia pull-up pensada) y no será conductora. Cuando el transistor NPN está conduciendo, llevará la fuente de la puerta P-MOSFET a un voltaje bajo (puede cambiar la resistencia desplegable para ajustar este voltaje).

Sí. Este circuito es mejor. Pero en caso de que no pueda manejar los mosfets lo suficientemente fuerte y aún se calientan por estar en la región lineal demasiado tiempo, considere agregar un circuito de búfer BJT. Es un NPN encima de un PNP, con las bases unidas para la entrada y los emisores unidos para la salida. Esos búferes deberían estar impulsando los mosfets y deberían estar entre los mosfets y el transistor Q1 de cambio lógico.
Sí, es solo un boceto. El circuito de accionamiento es a elección del usuario (tótem, transformador de pulsos, accionamiento integrado, opto aislado). La pregunta es que la fuente P-MOSFET está en el riel de suministro, por lo que con 0 V en la salida de ATMega, el vgs será de 18 V, y con 5 V, el vgs será de 18-5 V, suficiente para encenderse casi por completo, por lo que no hay apagado. estado de los P-MOSFETS en el esquema original.
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