上电测试,调了两天,其中一天浪费在F030的BOOT0引脚上面
MOS管是75NF75,24V供电。电机是三菱的三相交流永磁伺服
由于采用不共地的电源,信号部分与功率部分分别接地,负责产生信号的单片机工作正常反应良好,基本不受干扰。
但,由于从电源输入端到各个MOS的引线较长,寄生电感导致电源产生寄生振荡,幅度还不小。图中用1000uF电解和0.1uF安规电容退藕,但仍然有峰值幅度高达40V的震荡。
令人感到欣慰的是,由于MOS栅极驱动回路的布线严格遵守了差分走线、与功率线分离等原则,MOS栅极驱动波形(在MOS的G和S之间用示波器观察)近乎完美,只见上升下降,不见寄生振荡。
然而,电源轨道上的寄生振荡,还没有消灭。要点只有一个:退藕。
注意看上图中,下方的那组MOS管桥,高端MOS的D 和低端MOS的S 之间跨接了一个0.1uF的电容(黄色长方体)。
这是低端MOS的D上的波形(蓝色),低表示导通,高表示关断;黄色只是同步信号,不是驱动信号。
可以看到,下管关断时,由于电源线路寄生电感的存在,产生了峰值15V(叠加在母线电压24V之上)的寄生振荡。
但如果把黄色电容拿掉,波形就会变成这样:
脉冲峰值高达35V,加上母线电压24V,就是60V。同时触摸两个MOS管的D极(散热片),会感到轻微触电,示波器没有说谎。
现在大家应该知道,为什么电动车的驱动器容易坏了(75NF75标称耐压是75V,而电池组电压在48-60V)。设计一个完美的三相驱动,并不是一件容易的事情。
细心看图的朋友会发现,其实75NF75已经挂掉了一个(挂掉的原因尚不明确,暂时认为是焊点接触不良,因为还是正常工作了一段时间的),用IRF540N代替了。540N发热比其他75NF75要低。
---------------------
值得欣慰的是,过流保护设计没有白费,对于我这种乱七八糟的工作环境,碰到点什么打翻点什么太简单了。关键时刻,她总是亮起一颗红灯,一瞬间,喧嚣的电机恢复沉默,不烧毁一支场管。
————————
令人感到悲哀与愤怒的是,单电阻电流采样的计划失败了。LM358的GBP=1MHz,因此当增益为10的时候,带宽只有100kHz;对于驱动频率高达20kHz(图中的7KHz是调试的时候设置的)的设计而言,这意味着如果要在两个桥臂导通时间内采样电流,至少需要20%的占空比差。难以想象低输出占空比时如何实现。
回去一看pdf,这份98年出厂的pdf推荐的是一颗27V/us 的高速运放,具有500uV的最大偏置电压,和10nV/√Hz的输入噪声电压。从价格和实现复杂度上考虑,还不如ACS712方便。于是这一版三相桥的板子,很遗憾,得放进收藏夹了。
当然,如果不用FOC或者其他电流闭环功能的话,这个板子还是很有用的,可以当数字式开关电源的输出驱动。