PWM por encima de 16v para control de velocidad? ¿Funcionará?

Recientemente pedí 1 x VNH3SP30 Motor Driver Carrier MD01B

Estaba leyendo los gráficos y encontré a continuación diciendo sobre el pwm,

Comparación de VNH3SP30 y VNH2SP30: VNH3SP30 VNH2SP30
Tensión de alimentación de funcionamiento (Vcc) 5,5 - 36 V* 5,5 - 16 V
Clasificación de corriente máxima 30 A 30 A
MOSFET de resistencia (por rama) 34 mΩ 19 mΩ
Frecuencia máxima de PWM 10 kHz 20 kHz
Sentido de corriente ninguno aproximadamente 0,13 V/A
Corte por sobretensión 36 V* 16 V mínimo (19 V típico)
Tiempo de sobrecalentamiento a 20 A** 8 segundos 35 segundos
Tiempo de sobrecalentamiento a 15 A** 30 segundos 150 segundos
Corriente para tiempo de funcionamiento infinito** 9 A 14 A

* Especificación del fabricante. En nuestra experiencia, las corrientes de disparo hacen que la operación PWM no sea práctica por encima de 16 V.

** Resultados típicos con el portaequipajes de motor Pololu con un ciclo de trabajo del 100 % a temperatura ambiente.

¿Significa esto que si quiero PWM (variar la velocidad) de actuadores de 24v bajo carga, funcionará correctamente con esta placa VNH3SP30? o 'saltará' el voltaje y no funcionará. ¿Cómo/qué recomendaría, por favor?

Gracias de antemano Galeno

Respuestas (3)

La corriente de disparo se refiere a la condición en la que ambos interruptores/MOSFET en un lado del H-Bridge están encendidos simultáneamente. En condiciones normales, el puente H se encuentra en una de las siguientes condiciones:

De Wikipedia

Sin embargo, si ambos interruptores de un lado están encendidos simultáneamente, puede fluir una gran corriente (solo 34 mΩ por rama, ¿recuerdas?), que generalmente es destructiva. No estoy seguro de por qué ambos interruptores estarían encendidos. ¿Posiblemente un problema con la capacitancia de la puerta y el tiempo de conmutación?

La hoja de datos dice que el pin PWM es:

Pin de entrada controlado por voltaje con histéresis, compatible con CMOS. Las compuertas de los FET de lado bajo son moduladas por la señal PWM durante su fase de ENCENDIDO, lo que permite el control de la velocidad del motor.

Puede tener mejor suerte con voltajes más altos si modula el PWM de manera que esté centrado en los pulsos de ENCENDIDO:

Motor encendido: ---- ---- -- --
S-arriba-izquierda__/------\________/------\________  
S-Derecho-Bot___/----\___________/--\__________
S-Derecha-Superior__________/------\________/------\
S-Bot-izquierdo___________/----\___________/--\__  

Pero definitivamente querrá mirar con mucho cuidado las Figuras 4, 5 y 6 de esa hoja de datos.

¿Es posible que el autor de esta hoja de datos haya querido decir "corriente de retorno" en lugar de "corriente de paso"?

Durante el tiempo de "encendido" del PWM, dos transistores están encendidos y calentándose: la corriente fluye desde la batería a través de un transistor de lado alto a través del motor a través de un transistor de lado bajo a tierra.

Durante la banda muerta, los otros dos transistores tienen corriente fluyendo a través de ellos y calentándose, aunque los cuatro transistores están apagados. La inductancia parásita del motor hace que la corriente fluya desde tierra a través del diodo de protección interno de un transistor de lado bajo a través del motor a través del diodo de protección interno de un transistor de lado alto a la batería.

De modo que la inductancia parásita provoca indirectamente que el voltaje en cada uno de los dos transistores originales (que se apagaron recientemente) sea un voltaje significativamente más alto que el voltaje de la batería.

La clasificación de bloqueo de voltaje de un transistor se aplica al voltaje real a través de los pines del transistor (que durante el retorno es significativamente mayor que el voltaje de la batería). Entonces, para mantener el transistor dentro de su valor nominal, es decir, para evitar que el transistor se autodestruya, el voltaje de la batería debe ser significativamente menor que el valor nominal del transistor.

Por desgracia, prácticamente todos los fabricantes de controladores de motores simplemente copian la clasificación de bloqueo de voltaje de un transistor directamente en su anuncio. Se usa como un número de marketing porque suena más grande e impresionante que el voltaje real de la batería que realmente puede usar con él.

Si tiene el control total de los cuatro transistores que componen el puente H, puede mitigar los disparos dejando una banda muerta en las señales de control. Lo que esto significa es que, para ambos lados del puente, antes de encender un controlador del lado alto, apaga el controlador del lado bajo y permite que transcurra una pequeña cantidad de tiempo. Lo mismo ocurre con apagar el lado alto y encender el lado bajo.

La razón por la que haría esto es que los tiempos de encendido y apagado son asimétricos. Por lo general, un dispositivo tarda un poco más en apagarse que en encenderse. Si intenta cambiar simultáneamente un lado del puente de excitación alta a excitación baja (o viceversa), habrá un breve intervalo de tiempo durante el cual ambos dispositivos conducirán parcialmente, y esto permitirá que grandes corrientes fluyan directamente entre los rieles de suministro, calentando los transistores en el proceso. Para lograr eficiencia y una vida útil más larga de los componentes, desea mantener solo un transistor en un lado completamente conductor, el otro completamente no.

El efecto se ve exacerbado por voltajes más altos por la ley de ohm; más voltaje significa más corriente y, en consecuencia, el calentamiento de los transistores es peor. El efecto también empeora con frecuencias de conmutación más altas. Cada vez que se invierte la polaridad, se produce un pequeño estallido de corriente de paso. A unos pocos cientos de Hz y menos de 12 V, no vale la pena preocuparse demasiado. Un controlador industrial que trabaja a más de 300 voltios de bus y más de 10 kHz pwm definitivamente tiene una preocupación. Fwiw, los tiempos de banda muerta de 1 a 2 microsegundos son suficientes para garantizar que no se produzcan disparos.