求助，为何这个有刷电机的驱动管，偶尔还是会被击穿？

zwc58

如题。。这个驱动电路的过流保护是通过AD，在中断中判是否过流，如过流，立即关闭PWM。用的是1mS的定时中断查询。过压用了RC吸收。在运行中，遇堵转，能得到保护，但偶尔堵转，还是会将MOS管击穿。管子击穿的现象是外表没有烧坏的痕迹，就如同没坏的一样，用表测量，管子3个脚全短路。故障只会击穿MOS管，其他器件都不会坏。这个电机在运行时，需要频繁启停，开2-3秒，关2-3秒。启动用软起动，在1秒内PWM从60%，上升到90%。关闭是硬关断。RC吸收电路的RC参数也调整过，电阻从10欧姆-100欧姆，电容从102-103组合都试了，还是没完全解决。被整蒙了。向各位有经验的大侠请教，如何使电机在运行中遇到堵转，能可靠的得到保护。

云贵3314

之前也设计类似的方案，驱动一个40W左右有刷电机，老是有烧毁的，，，，后面受不了了，，改为BTN8982，，然后再也没有烧毁了，，哪怕堵转也没事

gyzzg2030

楼主这自举靠电机停止的时候充电，电机运转了，自举电压会掉的，管子不能长时间开启的，要这样做的话，要加大自举电容，让自举电压能在电机的开启时间之类保持基本不掉

zwc58

忘了说了，PWM的频率是20K，自举电路没出过问题。

Xujuango

会不会管子内阻太大？就算正常转动，管子的内阻的功耗也达到了 7*7*0.27W了。

cne53102

我很确定这个电压这个功率这个电机这个活儿不需要IRFP460，（不含110V交流整流后的155V）
用IRFP250就可以做到，而且不需要那些RC吸收。

但需要放弃高边开关的路线，也就是放弃自举驱动。
可能楼主没有观测到它损坏前一刹那的状态认为它ok或者怎么样，但事实这样搞就是事多。
如果不能接受低边开关带来的电机线的干扰和GND连接的问题。
那么我建议将这个部分整个隔离起来，而不是自举驱动。

可以是1或2个IRFP250（取决于散热条件和是否假货），20khz的话，栅极电阻小一点，换33欧吧，
栅极驱动用个好一点的，电源电容大一点，再加1个或2个47uf，最好换成200V的。

cne53102

Xujuango 发表于 2023-12-28 17:05
会不会管子内阻太大？就算正常转动，管子的内阻的功耗也达到了 7*7*0.27W了。 ...
(引用自5楼)

这个功率对于TO-247来说是可以承受的，它的极限大概在24W左右，当然这是散热片很厚的前提下

zwc58

谢谢指点。就是换成低边驱动，动静有点大。得全部推倒重来。

卢浮宫的卢

MOS管的GS电压差有测试过波形吗？

86180A

用示波器看看110V的电源电压，在电机反复启停过程的电压波动情况。这种烧毁，一般都是过压，也就是电机硬停止时候，110V电压实际冲到了500V。

lb0857

检测到过流信号，停止输出这样操作耗时多久。
这段时间外面最大电流给功率管可以承受得住吗？
功率管烧坏外观如图新的，说明保护启动慢延迟了。
如果没有保护情况下，炸机的现场大伙都见识过滴。

autolog

堵转峰值电流多少A？
估计软件还是关断不够快，U1换带刹车脚的驱动，用硬件电路实现过流关断试试

lb0857

autolog 发表于 2023-12-28 19:07
堵转峰值电流多少A？
估计软件还是关断不够快，U1换带刹车脚的驱动，用硬件电路实现过流关断试试 ...
(引用自12楼)

硬件过流好方法

zwc58

小企业，也没个示波器，唉。按击穿的现象确实是过压，当堵转时，110V电压实际冲到了650V以上，因为用耐压650V48A的管子，也被击穿过。想求教个解决的办法。

autolog

lb0857 发表于 2023-12-28 19:09
硬件过流好方法
(引用自13楼)

以前就这样用的，电机报废了我的板子都没烧，随便折腾，耐操得很

autolog

zwc58 发表于 2023-12-28 19:09
小企业，也没个示波器，唉。按击穿的现象确实是过压，当堵转时，110V电压实际冲到了650V以上，因为用耐压65 ...
(引用自14楼)

你电机的续流二极管呢？D6那个位置可起不到续流的作用

zwc58

autolog 发表于 2023-12-28 19:07
堵转峰值电流多少A？
估计软件还是关断不够快，U1换带刹车脚的驱动，用硬件电路实现过流关断试试 ...
(引用自12楼)

堵转峰值电流35A

zwc58

autolog 发表于 2023-12-28 19:14
你电机的续流二极管呢？D6那个位置可起不到续流的作用
(引用自16楼)

图中的D2是续流二极管。请教不能续流的原因。

autolog

zwc58 发表于 2023-12-28 19:25
图中的D2是续流二极管。请教不能续流的原因。
(引用自18楼)

D2应该接近CN1放置，不要离那么远。
你的RC吸收参数也是瞎凑的，根据你提供的参数，我的经验C起码要扩大100倍。
楼主最近是改行了吗？找公司上级带带吧，哎

86180A

zwc58 发表于 2023-12-28 19:09
小企业，也没个示波器，唉。按击穿的现象确实是过压，当堵转时，110V电压实际冲到了650V以上，因为用耐压65 ...
(引用自14楼)

你直接改成完整半桥，把低边mos加回去，高低边都安排上，栅极驱动换成2104S。

关断时候，直接是上桥关闭，下桥全开，所有能量都在电机线圈上消耗掉了，就没有升压了。

autolog

86180A 发表于 2023-12-28 19:51
你直接改成完整半桥，把低边mos加回去，高低边都安排上，栅极驱动换成2104S。

关断时候，直接是上桥关闭 ...
(引用自20楼)

这个方法不错

cne53102

86180A 发表于 2023-12-28 19:51
你直接改成完整半桥，把低边mos加回去，高低边都安排上，栅极驱动换成2104S。

关断时候，直接是上桥关闭 ...
(引用自20楼)

700W级别的电机直接短路刹车不合适
逐渐减小的时候，半桥驱动会让电机变成发电机，升压灌到电源去，如果电源不是充电电池会炸掉，这样的驱动需要刹车电阻来限制电源电压。电容和MOS耐压余量需要加大。

86180A

cne53102 发表于 2023-12-28 21:46
700W级别的电机直接短路刹车不合适
逐渐减小的时候，半桥驱动会让电机变成发电机，升压灌到电源去，如果 ...
(引用自22楼)

我所知道的，有四种办法解决电机减速时候，电源电压升高的问题。

1. 具备完整半桥情况下，PWM直接给0，让电机线圈去消化掉机械能。缺点是对电机冲击很大。
2. 设置比较小的减速度，调到该工况下不产生升压为止。缺点是电机减速的时间很长。
3. 用电池直接供电，随便怎么折腾，电池的内阻都会把这个升压给消化掉。缺点是必须使用电池供电。
4. 额外搞个半桥去控制额外的大功率刹车电阻。缺点是增加成本。

asj1989

如果你电机功率比较大的话，你这个电路不行，因为没有逐周期过电流保护。1ms的检测时间太慢了，甚至20us都慢。你要加上逐周期保护电路。

你参考正点原子这个文档。

卢浮宫的卢

过流关断确实太慢了，大概率是过流烧坏的。另外这个电路也不像其他楼说的续流把电源电压升高到几百V，续流路径压根就不走那吧。还有就是VGS的电压这里没有隐患么，感觉也需要确认下。

zwc58

cne53102 发表于 2023-12-28 21:46
700W级别的电机直接短路刹车不合适
逐渐减小的时候，半桥驱动会让电机变成发电机，升压灌到电源去，如果 ...
(引用自22楼)

谢谢指点。加刹车电阻，是个好注意。另请教，我在其他帖子上看到您的说的MOS管的DS端加电容，这个方法，会有利于过压过流保护吗？

cne53102

zwc58 发表于 2023-12-29 10:02
谢谢指点。加刹车电阻，是个好注意。另请教，我在其他帖子上看到您的说的MOS管的DS端加电容，这个方法， ...
(引用自26楼)

那个MOS管DS之间加的RC Snobber与过压过流保护没有关系，它是解决“波形问题”的，就是MOS半桥下臂关闭上臂开启时发生的问题。
当使用半桥时，可以在下臂的MOS上加，当使用楼主位图上那样的高边驱动时，可以在下面的续流二极管两端加。
这个具体值需要PCB确定后，实测波形看振荡频率来计算。我说的那种像继电器驱动电路一样在低边开关的电路不需要加。

过流的问题，用单片机ADC+中断，或硬件比较器+单片机中断来做，响应速度是不够的，这个事情必须硬件来完成，编辑补充：mS级别肯定没戏，uS还差不多，最好nS级别
屹晶微有带过流保护的栅极驱动芯片，不贵可以试试（但我没试过，infineon好像也有，但好像不好买），
也可以使用硬件带这种功能的单片机，但可能是比较少见的型号。

过压的问题，楼主位图上那样的应该不会导致过压的，除非电机可以获得额外的机械能并超出在这个电路中的空载转速。
因为非同步整流的DCDC的输出侧在低于输入电压的情况下是不能倒灌回输入侧的。电机旋转时占空比降下去它会进入空档滑行状态。

如果使用半桥来驱动，那么就会变成一个同步整流的DCDC，同步整流的DCDC是双向的，
只要输出电压与输入电压的比例与占空比不符，它就可以输出或吸入能量，随时都可以再生制动。这个就是踩油门就加速，松油门就刹车。
而且即使电机转的不快，它也可以将电机上不高的电压升压然后灌回电源去。这能量回收随心所欲对电池驱动的设备来说非常有利。
也可以实现很“积极”的控制效果，但也是“激进”的，刹车减速可以像加速一样快，控制不好就是电车很容易把乘客摇晕。
这种能量回收在非电池供电的设备上会是个大问题，因为大多电源都有二极管没法灌回电网去，回收回来的能量一眨眼就能干爆电容和MOS，
所以必须安装刹车电阻，用一个迟滞比较器监测电容上的电压，高了就打开一个MOS或IGBT接通刹车电阻消耗能量来试图钳住电压，低于一定值关闭。
这个刹车电阻与机械负载和使用时的刹车行为有关，无法直接确定具体值。

如果不需要激进的减速能力，我并不推荐使用半桥驱动，毕竟它增加了MOS数量，也添加了额外的问题，
除了刹车电阻之外，为了很好的控制加减速，还得同时检测双向的电流和电机转速。

momo_li

这个自举升压的方式,在高占空比的环境下能正常工作吗?

zwc58

cne53102 发表于 2023-12-29 14:10
那个MOS管DS之间加的RC Snobber与过压过流保护没有关系，它是解决“波形问题”的，就是MOS半桥下臂关闭上 ...
(引用自27楼)

谢谢您的指点。

zwc58

momo_li 发表于 2023-12-29 14:16
这个自举升压的方式,在高占空比的环境下能正常工作吗?
(引用自28楼)

占空比到95%，没问题

powerlabor001

说点自己的看法。
1，驱动芯片的15v改为12v。
2，ZD1稳压管改为15V的。
如果有效，我再来分析原因。

补充一下：
不太同意前面各位说的刹车电压会升高，比较同意前面说的GS间击穿。

qwe2231695

分析这个问题需要一个不错的示波器以及一个一堆管子拿来炸。 做个100W电机套件学习一下也可以

86180A

依稀记得楼主几年前 说过自己 年入几百万，  咋的 ，示波器都不舍得买。

zwc58

cne53102 发表于 2023-12-28 17:15
我很确定这个电压这个功率这个电机这个活儿不需要IRFP460，（不含110V交流整流后的155V）
用IRFP250就可以 ...
(引用自6楼)

接受您的建议，综合评估后，单管驱动，还是用您建议的低边驱动比较稳妥。再次的感谢。