IR2101 ve IRF3205 kullanarak H bridge devresi kurmak

Merhabalar, elektrik elektronik mühendisliği öğrencisiyim. Proje olarak H bridge ve arduino SPWM kullanarak bir dc to ac devre tasarlamam ve yapmam gerekiyor. Bunun için arkadaşlarımla araştırarak mosfet olarak IRF3205 ve gate driver olarak ise IR2101 kullanma kararı aldık. Ancak şu sorunla karşılaşıyoruz: 2101 çiftlerinin output bacaklarından birisinden ekteki 2. sinyali (mavi) alırken diğerinden 1. sinyali (sarı) alıyoruz. Bunun olması gereken hali ise şu şekilde; Birbiri ile 180 derece faz farkına sahip iki sinyal elde etmek. Burdaki sorun nedir nasıl çözerim veya herhangi bir tavsiyesi olan varsa lütfen yazın. Bu konuda çok bir bilgiye sahip olmadığım için bana oldukça faydası dokunacaktır. Şimdiden teşekkürler.

Ek: Devrenin şeması tek fotoğraf olarak elimde yok ancak şu şekilde açıklayabilirim. Aşağıdaki linkteki fotoğrafta 3 fazlı bir ac yapılmış ve bu 3 fazın her biris, için half bridge kullanılmış. Ben ise full bridge ile tek fazlı bir devre yapacağım ve her 2 mosfet için 1 gate driver kullancağım. Elektronik bilgisi yeterli olanlar kastettiğimi anlamıştır ancak gelecekte bu devreyi tasarlamak için buraya uğrayacak kişiler için: devredeki mosfet'leri çapraz çiftler oalcak şekilde aynı gate driver'a bağlamak gerekiyor. Küçük bir araştırmayla nedeni anlaşılabilir (full bridge).

Düzenleme: Yukarıda kırmızı yaptığım kısım benim açıklama özürlülüğümden kaynaklanmış bir hatadır. @Gktupc sağolsun hatamı düzeltti olması gerekn şu şekilde: devre full bridge ancak 2 adet half bridge olarak bağlantılarını yapacağız. Her bir half bridge için ise 1 adet gate driver kullanılması gerekiyor.

devrenizi koymadığınızdan yardımcı olmak zorlaşıyor. EN azından örnek aldığınız bir devreyi koyun ortaya.

Evvela iki ayrı sürücü entegre kullandığınızdan bahsetmişsiniz, çift çıkış için tek entegre kullanılmıyor mu? Yani iki ayrı mosfet için tek entegre üretmeyecek mi sinyalleri? Zaten bağımsız iki sürücü entegre nasıl haberleşecek de sinyal çıkışlarını senkronize edecek??? Şu anda sinyalleriniz eş sinyal olmuş....

Yalnız ilk sarı sinyalde diğerindeki kararlılık yok. Kondansatör vb bağlı değilse sinyal çakışması konu olabilir iki entegre çıkışının ama diğerinde hiç olmayan geçişler bu sinyalde neden var?

Ayrıca baı yarıiletkenlerin NPN ve ya PNP olması haline kontrol ayağı çekilen akım değişmektedir ve yetersiz akımdan olayı çalışmayan özellik tespiti zor olmakta ve şaşırtmaktadır. Tabi işi bilene herşşey kolay...

Öncelikle özür dilerim en sonra link eklemeyi unutmuşum ( https://simple-circuit.com/wp-content/uploads/2018/02/arduino-sensorless-bldc-motor-controller-ir2101.png ) bahsettiğim devre şeması bu. Benim kulladığım devreyi buna baz alarak yaptım.

Öncelikle şunu belirtmeliyim; Osiloskop kanallarına gelen sinyaller msofet'leri yakmamak adına mosfet'ler kullanılmadan, yalnızca mosfetlere gelen sinyallerdir.

İkinci satırdaki sorularınıza gelecek olursak yaptığım devre full bridge olduğu için 4 mosfet bulumakta ve bunları sınıflandırırsak: sol üst ve sağ alt bir çift, sağ üst ve sol altta bulunan mosfetler ise ayrı bir çift olarak çalışıyor. Anahtarlama zamanları çiftlerde aynı. İki çift arasında ise 180 derece faz farkı bulunmakta. Gate driver'ın HO ve LO isimli iki çıkışı olduğunu hesaba katarak 2'den fazla mosfet'i bu driver'a sürdürmenin zararlı olabileceğini düşünerek bu şekilde bir seçim yaptım. Birbirleri ile olan iletişimlerine gelecek olrusak; nacizhane edindiğim bilgiler ışığında bu gate driver'ların iletişime ihtiyacı yok. girişlerine aynı değerler verilirse ikiside aynı sonucu verecektir. Osiloskop görüntüsündeki değerler yetersiz bilgi verdiğim için sizi yanıltmış. Bundan dolayı özür diliyorum. Fotoğrafta bulunan sinyallerin 2 tane olmasının nedeni çiftlerin aynı sinyali vermesinden kaynaklanmaktadır. Şuanda elimde buna dair fotoğraf bulunmamakta ve ne yazık ki en erken 2 gün sonra osiloskop'a erişimim olabilir. Ancak belirttiğim gibi çiftler aynı sinyali verdiğinden dolayı 2 sinyal gözlemlenmesi ile 4 sinyal gözlemlenmesi arasında bir fark olmayacaktır.

Sarı sinyalin bu durumu karasızlık mı tam emin değilim. Çünkü aşağıda değerlerine bakarsanız mavi sinyal 10V'ta sarı sinyal ise 1V'ta nedeninin gürültü olması ihtimali dışında hiçbir fikre varamadım. Ancak gürültü olması için de fazla stabil durduğundan dolayı aklımı karıştırdı bu meret.

Son satırda söyledikleriniz gerçekten değerli bilgiler hocam. Bu devreyi tasarlarken ahmaklık edip driver parasından kurtulmak istemiştim ancak değerli bir hocam tarafından şu bilgi ile aydınalndım. "Her ne kadar spwm sinyalinin Vmax değeri mosfet'in anahtarlama gerilim değerini karşılasa da bu mosfet'in simülasyonlardaki gibi düzgün çalışacağı anlamına gelmez SPWM kullandığın için bu gibi sorunlar çıkacaktır."

Evvela herşeyi simülasyonda deneyebilirsiniz, osiloskop beklemeden fikir edinirsiniz. Proteus, altium vb...

-->Mesajlarınıza resim ekleyebilirsiniz, linkle uğraşmayan birçokları çıkacaktır. Konu renklenmiş olur resimlerle..

Linkteki resimde arduino var ve sürücü entegrelerin senkronizasyonunu arduino sağlamış oluyor. Arduino zaten tek başına bir iki eklemeyle sürücüsüz de halleder bu işi. Ancak, hem arduino v program özelliğinde hem de kullanılan sürücülerin sinyal gecikmeleri ihtmali düşünülürse, faz kaymalarına sebep olabilir.

--> Full bridge bir H-bridge, pozitif ve negatif sinyallere yani High ve Low sinyallerine ihtiyaç duymuyor mu? İkisi de tek sürücüde mevcut değil mi? Sürücü özelliği uygun değilse değiştirilebilir. Ama hem arduno gibi kontrol unsuru kullanmayıp hem de sürücüler bağımsız çalıştırılırsa, sinyalleri de bağımsız olmaz mı???

--> Sürücü hem HIgh hem de Low kısmı için port ayırmışken, neden bunları kullanmak yük olsun ki? Gerekirse ölçüm yapılır ve daha önce datasheet bilgileri ile kontrol akımları kıyaslanır.

Bu arada siz arduino kullandınız mı??? Yazdığınız kod, ayrılan pin vb detaylı bilgilere forumdaşlarımızın da önemli uyarıları olur.

Osiloskop sinyalleri eş çalışan iki sinyal. Aynı anda yükseliyorlar. Size ters çalışması gerekmiyor mu? Sİnyallerin birisinde kararsızlık var ama buna rağmen ters değil, eşzamanlılar...

Acaba arduinodan mı..

Mosfet gateleri kapasitif vb etkilere sahip oluyor ve sürülmesi özellik gerektiriyor.(tabii yükek frekansta karşıyor işler). PNP ve NPN kontrol akımları farklı olabilir, genel bilgi PNP yarıiletken daha fazla kontrol akımı çeker. Tabii esasını datasheet ve günün teknolojisi söyler.

Kararsız sinyal P mi yoka N junctiona mı ait? Malum sinyaller eşzamanlı hangisi hangisinin belli değil. Hangi mantıkla sürdüğünüzü de bilmiyoruz: pull down, pull up. BU kararsız sinyal PNP de mi yoksa NPN de mi?

3205 htırladığım gerilimi düşük ama akımı yüksek bir mosfetti. BU yüksek akım kontrolü gate akımını da arttırabilir. Farklı cinslrinde de tekrar fark edebilir.

-->Bu arada H bridge için hem NPN hem de PnP kullanılıyor. Siz hepsini aynı cins döşemediniz umarım :! (alicengiz modifikasyonları katmazsak)

Merhabalar hocam devreyi gate driver ve arduino olmadan simulink üzerinde elde ettik (arduino'dan gelen SPWM sin ve üçgen dalga karşılaştırılarak elde edildi). Ardından proteus'ta elde etmek istedğimizde farklı hatalarla karşılaştık. Bu kısım projeyi yaptığımız arkadaşıma aitti şuan detayları hatırlamıyorum. Bunun ardından ben insiyatif alarak işi fiziksele dökerek test etmek istedim. Durumun bu şekilde olmasınınn nedeni bu.

Resimler konusunda tavsiyeniz için teşekkür ederim bundan sonra o şekilde yapacağım.

Evet üstad dediğiniz gibi H bridge low ve high sinyallerine ihtiyaç duyuyor. Ekte deneme kodu bulunmaktadır ordan anlayabilirisnizki 2 çıkış sinyallerinden birisi SPWM çıkışı yaparken bir diğeri low konumunda duruyor. Sürücünün uygunluğu konusunda hocalarım tarafından sorun olmayacağı söylenmişti. Ancak beni ne kadar kale alıpda düzgün baktıklarını bilemem. Arduino hali hazırda kontrol unsuru olduğunu tahmin ediyorum üstad. Açıklamam gerekirse arduino iki adet, aynı anda çalışmayan, SPWM sinyalleri üretiyor. Sonrasında bu sinyaller gate driver'a giderek buradan MOSFET'ler sürülüyor. Arduino iki gate driver'a da aynı sinyali gönderdiği için zannımca aynı HO ve LO bacakalrından aynı sinyali verirler. Tekrar belirtmek istiyorum "zannımca".

Sürücünün iki çıkış bacağını da kullanmayı planlıyorum. yük olacağını düşündüğüm şey planlandığı gibi tek bir driver ile 2 mosfet sürmek yerine bir driver ile 4 adet mosfet sürmeye çalışmak. Bu durumdan driver'a zarar vermesi ihtimalinden dolayı kaçınmak isterim.

Evet hocam arduino kullandım. Deneme kodunu aşağıya bırakıyorum bu kodu Zafer Yıldız isimli bir kişi yapmış ben ise sadece güvenlik adına sinyallerin birisnin low olup diğerinin çalışmaya başladığı yerlere delay atıp pinlerin yerlerinin değiştirdim.

Osiloskop sinyallerinin eş olduğunu gözden kaçırmışım bunun için çok teşekkür ederim. Evet dediğiniz gibi ters çalışması gerekiyor benim ihtiyacım olan da o.

Arduino Kodu:

void setup(){

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(12, OUTPUT);

}

void loop(){

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(750);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(1250);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(2000);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(1250);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(750);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, HIGH);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(8, LOW);

delayMicroseconds(500);

//-------------------------------------//

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(750);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(1250);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(2000);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(1250);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(750);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, HIGH);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(12, LOW);

delayMicroseconds(500);

}

//-------------------------------------//

Üstadım arduino'dan olduğunu düşünmüyorum. Çünkü arduino'da iki sinyal birbirini bekleyerek çalışmakta ve bunun haricinde tamamen eş sinyaller. Sorun sanırım gate driver'a sinyal girdikten sonra oluşuyor.

Üstadım burdaki sinyaller daha MOSFET'i çalıştırmayan vaziyette bırakılmış halde. İşin bu şekilde sıkıntı çıkartma ihtimalinden dolayı öncelikle MOSFET'lerin yalnızca gate bacakalrına bağlantı yapıp, dur şuna bi osiloskoptan bakalım bi itlik varmı dediğimde bu sonuç ile karşılaştım. Deneylerimizde hiçbir MOSFET'e zarar verilmemiştir. :)

H bridge için hem pnp hem npn kullanılması konusuna gelirsek bazı devre şemalarında gözüma çarpmıştı ancak dikkat etmemiştim. Şuanda elimde ve planlamış olduğum devrede 4 adet IRF3205 var.

Az önce hızlıca bir bakındım, 4 adet IRF3205 olanlar daha baskın bu durumu biraz daha açma imaknınız varmı? H bridge olarak arattığımda npn-pnp durumu çıkıyor. Siz mesajı okuyup cevaplayana kadar bu duruma biraz daha bakarım üstafım. Benim merak ettiğim bu alicengiz oyunlarını yapmaya değermi? Fikriniz nedir?

Hocam virgülü eksik koymuşum. "arduino, iki adet, aynı anda çalışmayan, ...." şeklinde olacak doğrusu

Driver'a çektiği akım nedeniyle yük binebileceğini düşünmüştüm. Ayrıca merak ettiğim birşey var. Bu durumda n ve p type mosfet'lerin (toplamda 4 mosfet olacak şekilde) tek bir IR2101 ile çalıştırabilme imkanım oluyor mu?