roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Как правильно подобрать диод?

Резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросборки, чип компоненты ...
Вопросы согласования управляющих модулей с периферией.

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение contr » 23 дек 2009, 15:01

В ряде симулей DC - элемент анимации, а не его электромеханическая модель, скажем такая http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/ ... _model.htm
И только в заторможенном виде моторчик можно рассматривать как
Изображение
Тогда действующий ток диода, тот что греет, действительно может достичь 1,5А. При отсутствии этого диода цепь замкнется через стабилитрон полевика, который раз в 10 мощнее.
contr
 
Сообщения: 987
Зарегистрирован: 17 апр 2009, 15:09
Откуда: Rostov-Don
Предупреждения: -1

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение boez » 23 дек 2009, 18:35

А кто спорит, а в незаторможенном виде модель моторчика такая же, только еще с источником напряжения. Если мы скорость знаем, то механическую часть модели можно не рассматривать (она как раз нужна, чтобы из момента получить скорость).

А вот ток через диод от скорости моторчика особо и не зависит, он зависит от тока через мотор и от ширины ШИМ.

Замечание насчет стабилитрона в принципе может быть и верно - но есть один нюанс :) Падение на диоде 1 вольт. Падение на стабилитроне может быть вольт 50-100, в зависимости от ключа (оно однозначно выше, чем максимальное напряжение исток-сток из даташита). А ток тот же самый! Поэтому при наличии диода через него спокойно потечет ток двигателя, отдавая диоду совсем немного энергии. Запасенная индуктивностью ротора энергия будет продолжать вращать двигатель. А вот на стабилитроне будет при размыкании бросок напряжения и энергия индуктивности ротора рассеется в тепло. Схема полюбому будет работать в режиме прерывистых токов. Вот и вся разница.

Если взять мой вышеприведенный пример - пусть у нас стоит задача получить те же 3А среднего тока, но без диода. Пусть напряжение пробоя стабилитрона полевика будет скажем 50 вольт. Частоту ШИМ мы снизили, чтобы ток успевал вообще нарасти до нужной величины. Ширина ШИМ 50%, скорость около половины номинала - все как и там.

Фаза 1. Ключ открыт, ток растет примерно линейно с 0 до Х (не до трех ампер, а выше, он же прерывистый, а нам надо 3 А среднего!). Примерно половина энергии идет на вращение мотора и наргев ротора, остальное - запасается в индуктивности ротора. Все это длится некоторое время Т1. Энергия, потребленная от аккума равна 12*Т1*Х. Лень интегрировать что там на сопротивлении ротора выделится, пускай там по 6 вольт будет, и по 6*Т1*Х джоулей на вращение+нагрев и на индуктивность. 6*T1 = L*X

Фаза 2. Ключ закрыт, ток быстро падает - к мотору приложено 12 - 50 = -38 В, на индуктивности -38 - 6 = -44В, время падения тока будет примерно в 7 раз меньше времени нарастания (44*T2 = L*X, T2 = 6/44*T1), т.е. T2 = 0.13*T1. Причем энергия от источника в это время тоже потребляется и тоже идет в стабилитрон :).

Фаза 3. Ток нулевой, мотор крутится по инерции. Длительность фазы 0.87*T1. Весь период ШИМ 2*T1.

И что мы получили? Средний ток через мотор равен (0.5*Х*1.13*T1) / (2*T1) = 0.28*Х. Здесь первые 0.5 - это интеграл от линейно нарастающего или спадающего тока. Отсюда Х = 10.7А. То есть нам нужен втрое более мощный ключ, чем в варианте с непрерывным током и диодом. Это раз. А два - это то, что весь ток мотора идет и через источник питания, то есть средняя потребляемая мотором мощность равна 36 ватт, а в том варианте, как вы помните было 1.5*12 = 18. Остальные 18 ватт выделятся на стабилитроне полевика, ну некуда им больше деваться... Это я пренебрег всякими мелочами типа падения на открытом полевике, потому что оно невелико по сравнению с упомянутой потерей 50% мощности.

А так вообще да, стабилитрон полевика может работать в качестве ограничителя самоиндукции мотора :)

Если у кого есть замечания или вопросы по расчету - спращивайте-критикуйте.
boez
 
Сообщения: 1974
Зарегистрирован: 27 авг 2008, 10:45
Откуда: Харьков
прог. языки: С/С++

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение Michael_K » 23 дек 2009, 19:08

boez, это все правильно, то что вы пишете,
но относится только к очень весело молотящему шиму.
На практике же частота шима легко может выбираться не очень большой,

(по разным причинам, например, чтобы минимизировать потери на переключение,
или например, если затвор управляется от трехвольтовой схемы, то сильно задрать
частоту ШИМ вообще не получится).

При этом мотор все еще крутится более-менее равномерно (за счет механической инертности),
а вот эффект "индуктивности" относительно невелик.

То есть ток заведомо далеко не треугольный.

Если можно, прокомментируйте плюсы и минусы такого режима.
Аватара пользователя
Michael_K
 
Сообщения: 6034
Зарегистрирован: 07 окт 2009, 00:29
Откуда: СПб

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение contr » 23 дек 2009, 22:53

Не, максимальный ток у нас 3..4А это условие задачи. Индуктивность запасает некоторую энергию W =1/2* L I2 , которая и подогревает стабилитрон и диод, если он есть. Магнитные потери у нас <10%, значит и в тепло в худшем случае уйдет не более 4Вт. Не важно куда, перенапряжений в любом варианте не будет.

Схема с первой страницы вообще не модель. Второй интересный момент - частота ШИМ. На частотах выше 1кГц ток ограничивается уже не столько активным, а индуктивным сопротивлением обмотки. Правильнее контролировать ток моторчика, а не просто модулировать его ВЧ.
contr
 
Сообщения: 987
Зарегистрирован: 17 апр 2009, 15:09
Откуда: Rostov-Don
Предупреждения: -1

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение avr123.nm.ru » 24 дек 2009, 00:22

> Магнитные потери у нас <10%,

У вас то все своеобразно.

А в жизни такого ограничения нема.
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение contr » 24 дек 2009, 00:47

А в жизни такого ограничения нема.

Имеете более точные данные по нашему моторчику - приведите, пожалуйста.
contr
 
Сообщения: 987
Зарегистрирован: 17 апр 2009, 15:09
Откуда: Rostov-Don
Предупреждения: -1

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение avr123.nm.ru » 24 дек 2009, 00:52

Вы про мотрчик писали ? А если почитать ?
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение Romikgy » 24 дек 2009, 01:26

boez писал(а):Таким образом ШИМ превращает 12В, 1.5А из источника питания в 5.5 вольт, 3А на моторе. И через диод тоже течет 1.5А средного тока.


мне одно не понятно , откуда взялось 3 ампера? вроде как без трансформатора такие чудеса не получаются, ну или импульсного БП , но там физика процессов другая

PS ув. boez честное слово , вы так красиво все излагаете , но постоянно сквозят какие то нестыковки , как будто вы не совсем доучили о чем ведете речь , или если учили в ВУЗе это не сильно слушали о чем речь вели преподы. Что то не совсем так :(
die Wahrheit ist irgendwo da draußen
Аватара пользователя
Romikgy
 
Сообщения: 677
Зарегистрирован: 15 ноя 2009, 13:37
Откуда: Odessa.UA

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение avr123.nm.ru » 24 дек 2009, 01:28

Смотрите на мотор шире !
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение Romikgy » 24 дек 2009, 02:16

http://wapedia.mobi/ru/%D0%AD%D0%BB%D0% ... 0%BA%D0%B0
на что конкретно здесь смотреть шире?
die Wahrheit ist irgendwo da draußen
Аватара пользователя
Romikgy
 
Сообщения: 677
Зарегистрирован: 15 ноя 2009, 13:37
Откуда: Odessa.UA

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение avr123.nm.ru » 24 дек 2009, 02:50

На обмотку хотя бы - чем она вам не дроссель для импульсного преобразователя ? Вот вам и возможные метаморфозы с током и напряжением :ROFL:
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение blindman » 24 дек 2009, 03:22

Romikgy писал(а):мне одно не понятно , откуда взялось 3 ампера? вроде как без трансформатора такие чудеса не получаются, ну или импульсного БП , но там физика процессов другая

Веселая тема, заглядываю по утрам настроение поднять. Вот уже и новые физические процессы скоро откроются. :D
Проект [[Open Robotics]] - универсальные модули для построения роботов
Модули Open Robotics можно приобрести в магазине shop.roboforum.ru

Day OFF? You must be pulling my leg! Stop making humor before someone sees you, fool!

Аватара пользователя
blindman
 
Сообщения: 4130
Зарегистрирован: 29 апр 2008, 21:15
Откуда: Хабаровск
прог. языки: C,C++,Assembler,PHP,Javascript,Ruby, SPIN,Java(?)
ФИО: Андрей Юрьевич

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение Romikgy » 24 дек 2009, 12:11

avr123.nm.ru писал(а):На обмотку хотя бы - чем она вам не дроссель для импульсного преобразователя ? Вот вам и возможные метаморфозы с током и напряжением :ROFL:

увы схемка у импульсного преобразователя немного другая....
blindman писал(а):Вот уже и новые физические процессы скоро откроются.

будем очень старатся их найти ... нельзя же топтатся на месте...
die Wahrheit ist irgendwo da draußen
Аватара пользователя
Romikgy
 
Сообщения: 677
Зарегистрирован: 15 ноя 2009, 13:37
Откуда: Odessa.UA

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение contr » 24 дек 2009, 12:29

Топик очередное свидетельство того, что у модельки с реальностью мало общего. Если забыть о внешнем поле, то имеем классический ключик, работающий на индуктивную нагрузку, где справедливы выкладки для импульсников.
Если делать, то диодик можно не подбирать, не ставить. Разницы не заметите.
contr
 
Сообщения: 987
Зарегистрирован: 17 апр 2009, 15:09
Откуда: Rostov-Don
Предупреждения: -1

Re: Как правильно подобрать диод?

Сообщение boez » 24 дек 2009, 13:14

Romikgy писал(а):мне одно не понятно , откуда взялось 3 ампера? вроде как без трансформатора такие чудеса не получаются, ну или импульсного БП , но там физика процессов другая


Чем же она другая? В том то и дело, физика, да в принципе и схемотехника у импульсного понижающего преобразователя и у ШИМ-драйвера ДПТ одинаковая. Во время открытого состояния ключа часть энергии передается на выход, часть запасается в индуктивности. Во время закрытого - индуктивность отдает запасенную энергию на выход. Только у БП выход - это емкость выходного фильтра, а у мотора - преобразование энергии в механическую.

По нестыковкам - поподробнее пожалуйста. Рассуждения велись в рамках модели ДПТ, аналогичной той SPICE-модели, что вверху по ссылке contr - индуктивность+сопротивление+источник напряжения (противоэдс).

Минусы низкочастотного режима с прерывистыми токами - нужен ключ на больший ток, ну и пищать будет, мы ж массу ротора используем как сглаживающий фильтр. А мой предыдущий пост и вычисление потерь - критика в основном варианта со стабилитроном, если работать в режиме прерывистых токов через диод - потерь будет поменьше.

contr, нам не нужно 3-4 А пикового тока, нам нужно 3 А среднего тока через мотор. Задача такая. Крутить мотор с номинальным моментом, а для этого нужен средний ток, равный номинальному. Да даже если бы у мотора не было индуктивности вообще - все равно при шиме 50% нужно было бы обеспечить 6 А тока при открытом ключе. Ну никак меньше не получится. А с индуктивностью получается что пиковый ток еще выше.

Michael_K, когда "эффект индуктивности невелик" - надо повышать частоту ШИМ, чтобы его увеличить :) Потому что напряжение источника питания у нас все равно выше, чем противоЭДС. И разницу надо куда-то девать. Крутим мотор с половинной скоростью - половину питания надо куда-то деть. Если не в индуктивность - значит она уйдет в сопротивление ротора и потеряется.

Добавлено спустя 3 минуты 1 секунду:
contr писал(а):Топик очередное свидетельство того, что у модельки с реальностью мало общего. Если забыть о внешнем поле, то имеем классический ключик, работающий на индуктивную нагрузку, где справедливы выкладки для импульсников.
Если делать, то диодик можно не подбирать, не ставить. Разницы не заметите.


Жалко я работу поменял, на старой точно не проблема была бы собрать макетик за полчаса, да закинуть сюда осцилограммы с диодом и без. А щас это проблемно...
Внешнее поле - это что такое?

Добавлено спустя 12 минут 47 секунд:
А, кстати - щас токо сообразил. На все эти рассуждения про нарастания-спады токов и все такое можно и забить. Условия задачи: есть мотор 3А, 12В - т.е. 36 Вт. Пусть у него на валу 30 ватт механической мощности. Задача - крутить его с номинальным моментом на половинной скорости. Это 15 ватт на валу. Средний ток при этом через него те же 3 А - поскольку ток пропорционален моменту, см. ссылку Romkingy (или удобнее тут [[Электродвигатель_постоянного_тока]] раздел "Управление ДПТ"). Так вот, если нет диода - весь этот ток течет через источник питания. Просто потому что там нет никакого иного пути. Все. Источник выдает 12 В, 3А - т.е. 36 Вт. На валу 15 Вт. Вот и вся эффективность схемы без диода. Физику не обманешь.
boez
 
Сообщения: 1974
Зарегистрирован: 27 авг 2008, 10:45
Откуда: Харьков
прог. языки: С/С++

Пред.След.

Вернуться в Электроника, электротехника

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Mail.ru counter