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NchFETフルブリッジモータドライバの実験レポ的なもの

どうも、Nekosanです!


今日は設計してたNchFETモタドラが動いたので、実験結果を上げようと思います

最初に言っておきますが、実験結果取り損ねがあります
参考程度に見てください


実験回路はこちら!(下図クリックで拡大表示)
Nch_FullBridge_MD.png

「回路仕様」
ハイサイドFETの昇圧にはブートストラップを用いています(詳しくはググろう)
フォトカプラとFETのG-S間電圧の最大値はフォトカプラにかけている電圧(図中では12V)になるため、電源電圧に左右されません
そのため、フォトカプラの電源電圧の定格やFETのG-S間電圧の定格に関係なく、電源電圧を上げることができます!(もちろんFETのD-S間やダイオードの電圧の定格を越えてはいけませんw)

ただし、上下段のFETには相補信号を入力しなければならない、ローサイドのFETを定期的にONにしなければならない、という制約もありますが、気にしないことにしました


「制御方法」
この回路図には制御用のマイコンが記述されてませんが、外部からSTBeeMiniを用いて制御しています。
外部信号線は、回路図のタグ、A,B,C,Dにそれぞれ接続されています。

今日の実験で用いた制御方法は、「ノーマルモード」と「Anti Locked Phase PWMモード」です(名称は適当)

*ノーマルモード
 ・正転
  左上FET:PWM信号
  左下FET:PWM信号(反転)
  右上FET:OFF
  右下FET:ON
 
 ・逆転
  左上FET:OFF
  左下FET:ON
  右上FET:PWM信号
  右下FET:PWM信号(反転)

 ・ブレーキ
  PWMのデューティー比を0%にする(常時出力0)

注:デューティー比を100%にすると、上段のコンデンサが充電されないので禁止

*Anti Locked Phase PWMモード
 一定周期で、モータに正転方向の電流と逆転方向の電流を流して、モータを駆動する方法。
 正電流と逆電流の流す時間の比率が同じ場合、モータは停止する。
 このときをデューティー比50%とすれば、このデューティー比を前後させることで正転逆転を行うことができる。
 このモードを使用する場合は、ノーマルモードより周期を高くする必要がある。


と、こんな感じのプログラムを組んで実験してみました!


「実験1」
電源電圧:12V
ゲートドライブ電圧:12V

・動作モード:ノーマルモード
PWM周期:10kHz
使用モータ:maxon RE35 273752
duty:0% →0.0A
duty:50% →0.6A
duty:99% →0.2A

モータ+-端子間波形(黄:+ 青:-)
CA3G0806.jpg


PWMかけてるほうの上下段ゲート電圧波形(黄:上段 青:下段)
CA3G0807.jpg


PWMかけてないほうの上下段ゲート電圧波形(黄:下段 青:上段)
CA3G0808.jpg

マイコンからの入力信号(PWMかけてるほう)
CA3G0809.jpg


こんな感じになりました
まあなかなか良い感じなのではないでしょうか(知らないけど)

ただモータ端子電圧にオーバーシュートとアンダーシュートがあるのが気になります・・・
原因は何だろう・・・コンデンサかな?


・動作モード:Anti Locked Phase PWM
使用モータ:maxon RE35 273752
PWM周期:10kHz
duty:0% →2.6A
duty:50% →0.9A
duty:99% →0.4A

停止時にどうしても電流が流れますね・・・
基本的にノーマルモードで使ったほうがよさそうです


そして別モータでの実験
・動作モード:ノーマルモード
使用モータ:TG-85R-KU-216-KA
PWM周期:1kHz
duty:0% →0.0A
duty:50% →0.96A
duty:99% →0.6A


次は24Vでの実験です
「実験2」
電源電圧:24V
ゲートドライブ電圧:12V
使用モータ:ツカサモータTG-85R-KU-216-KA 

・動作モード:ノーマルモード
PWM周期:10kHz
duty:0% →0.0A
duty:50% →0.5A
duty:99% →0.2A

音がめっちゃうるさかったです
10kHzでも結構回りましたから、1kHzならもっと回るかも

ちなみに、このモータの定格は12Vです(


大体こんな感じ、悪くはないと思います

もっと詳細なデータは基板発注してからにしようかと
あああ、パターン図があぁ・・・


長くなりましたが、これぐらいで

では、また次回~
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