H-Bridge baja tensión

[Lic. Miguel Grassi]

Hola gente,

En la facu Hemos usado varias veces para manejar steppers bipolares un circuito de puente h con MOSFETsimilar a este

http://www.bristolwatch.com/ele/moshbridge/MOSFETH.png

Siempre lo hemos hecho con IRF530/9530 o similar para motores de 12 V / 4A. 

Ahora estamos esperando un stepper que creo es de 3.8 o  4 V (no se la corriente todavía pero creo que son 8  A ) y quería consultar si alguien sabe que MOSFET conviene usar, ya que me han comentado que los 530 no irían bien en esa tensón por un tema de Vgs

Si alguien tiene algún comentario, experiencia  o sugerencia al respecto estaremos muy agradecidos,

Saludos,

Miguel

[Mariano Matias Bustos]

Hola Miguel, hice una búsqueda en Elemon y encontré estas dos alternativas:

MOSFET N 
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7413pbf.pdf

MOSFET P
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7425pbf.pdf

 No los utilice nunca, pero creo que las especificaciones están dentro de lo que necesitas. 

 Saludos.

 Mariano.

[Lic. Miguel Grassi]

Gracias por la respuesta, Mariano. ¿Cuál sería la diferencia sustancial que hace a éstos más aplicables que los otros para el caso?

Saludos,

rt

[Juan Cecconi]

Por las limitaciones que tenes en el circuito, que si no entiendo mal es manejar con 4V disponibles una corriente en puente de 8A, lo que tenés que mirar principalmente es:

- Rds(On) del MOSFET, sin dudas tenés que ir a alguno de los existentes de mOhm (hay muchos desde unos pocos mOhm). Pensá que en el mejor de los casos, si tu canal estuviese completamente formado (ver VGS) tendrías esta resistencia x2 dado que son ambos MOSFET en serie con el motor...con 8A no tenés mucho margen para desperdiciar en la caída de la Rds, además de cuestiones de rendimiento. Mirá la curva "Typical Output Characteristics" , que es ID vs. VDS para tu VGS disponible.

-VGS(th) o Gate Threshold Voltage, tenés que buscar que sea lo más baja posible, para que con poca VGS se te forme el canal y puedas lograr una RDS(On) buena...creo va a ser tu mayor limitante, porque normalmente tienen un margen de entre 1V (min) y 4V (max)...

- Por último, el tema de las capacidades Q del MOSFET que ya tendrá relación directa con las limitaciones que te imponga en la frecuencia de uso...pero por lo básico del circuito de excitación supongo debe ser baja frecuencia, .

Saludos

Juan

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[Mariano Matias Bustos]

Disculpa la demora, es lo que dice Juan, en las fig. 1 y 3 de cada hoja de datos tenes los gráficos. Ambos mosfet tienen Rds(on) del orden de los 10mohm y con una |Vgs| de 3,5V ya forman el canal para la tensión Vds que queres. Las alternativas que te pase es resultado de una búsqueda en UN proveedor local, quizás en otro proveedor también encuentres más opciones. Una limitante que tienen los mosfet que te indique es el encapsulado, lo mejor seria encontrar algún mosfet con encapsulado que permita otro tipo de disipación (D-Pak por ejemplo) ya que manejar 8A te va a llevar muy al limite de la potencia disipada en el mosfet. De hecho es casi seguro que tengas que hacer un diseño de pcb que contemple un área de cobre que sirva de disipación y hasta te recomendaría una red de snubber y un buen circuito de gate para minimizar las perdidas. Prestale mucha atención a lo que comenta Juan sobre las capacidades si es que tenes pensado hacer un PWM con bajo ciclo de actividad, en esos casos influyen bastante esas capacidades como así también la red de snubber que uses (o no) y el circuito de encendido y apagado del gate de los mosfet. 

 Si tu intención es mantener el diseño "simple" deberás direccionar tu esfuerzo en conseguir otros mosfet que te den mayores márgenes de potencia. 

 Saludos.

 Mariano. 
 

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[martinez.hu.gu]

Por la tensión del circuito y la Vgs quizás deberías usar tiristores o IGBT.

Enviado desde mi dispositivo Samsung

-------- Mensaje original --------
De: Juan Cecconi <juanc...@gmail.com>
Fecha: 09/03/2016 10:56 PM (GMT-03:00)
Para: embebidos32 <embeb...@googlegroups.com>
Asunto: Re: [embeb32] Re: H-Bridge baja tensión

[Miguel Grassi]

Genial, Juan. Muy claro y preciso.

Muchas gracias.

Miguel

[Miguel Grassi]

Gracias Mariano. Es cierto que tendré que buscar un encapsulado que permita mejor disipación.  El problema es el de siempre. Hay que hacer el recorrido inverso, mirando qué tienen los proveedores antes que la hoja de datos.

Mucha gracias a todos por las respuestas

Miguel

[Miguel Grassi]

Me olvide de comentar,  la frecuencia no es un problema.  Controlaria unos steppers que no se bancan más de 200 rpm, lo que a 1.8 grados por paso, son unos pocos hertz

[Santiago Nolasco]

Hola Miguel, como te comentaron el problema de controlar bajas tensiones con un mosfet, es la Rdson. Si utilizas mosfet que soporten tensiones elevadas, por su forma de construcción tiene una mayor Rdson debido al bajo dopaje necesario para soportar  tensiones inversas. Por lo tanto si tenes mosfets de otra aplicacion y los queres utilizar, tenes que conectarlos en paralelo (los fabricantes hacen los mismo internamente, se conocen comoconexiones interdigitadas).
 Los mosfets de tensiones elevadas tienen una tensión umbral tambien de elevada Vgs, tambien por el problema del bajo dopaje, se necesita un campo electrico superior para inducir las cargas y formar el canal. Si podes generar estas tensiones para controlar el puente H, no habria ninguna limitante en poder utilizar cualquier mosfet, Salvo para altas frecuencias donde las perdidas en las capacidades son el cuadrado de la diferencias de tensiones. Finalizando si queres controlar un motor de 4V con un control de 12V aplicado al mosfet, Tenes la completa libertad de utilizarlos teniendo en cuenta la caida de tensión producto I*Rdson. No utilizes tbj o igbt por que tienen una caidad de tension constante de 2V o superior sin importar la corriente.

Saludos

[Miguel Grassi]

Gracias Santiago. Buen dato el de los paralelos. De hecho, lo he visto en algunas placas anteriormente y no lo tenía presente. El martes estoy regresando a Buenos Aires y comenzaremos las pruebas. Reportaré los resultados.

Gracias a todos y saludos

Miguel