Ajuada para calcular resistor e capacitor de um SNUBBER

[ivan braga]

Ola a todos.

Primeiramente gostaria de pedir desculpa se aqui não é o melhor lugar para postar minha dúvida. Procurei aqui no site um local mais especifico para dúvidas sobre eletrônica e como não encontrei resolvi postar aqui.

Recentemente estou tentando terminar uma controladora para motor de passo projetada com um pic e que uso em minha CNC made in home . Poderia até dizer que já está pronta, não fosse o caso de vez e outra ficar tostando os coitadinhos dos mosfets .

Ocorre o seguinte, alimento a controladora com uma fonte de 60v dc, e em alguns momentos principalmente quando rodo os motores por volta de 5.000 rpms “claro, e antes que perguntem, é no vazio, teste na bancada” e inverto o sentido do giro do motor, um coitadinho “mosfet” vem a falecer por motivos que agora entendo.

Trata-se dos famosos picos de tensão e corrente que ocorre no momento do chaveamento dos coitadinhos "mosfets", e após ler mais um pouco a respeito, entendi que a melhor maneira de evitar tal assassinato e usando o tão famoso e totalmente desconhecido por mim, circuito SNUBBER.

Bom, como sou mais um hobbysta despreparado , mais tentando aprender . Gostaria se fosse possível que algum dos Mestres que por aqui dão aulas, pudesse dar uma explanada sobre o assunto para que eu possa entender como posso calcular o valor do resistor e capacitor que integram este circuito snubber.

Obrigado pelo interesse e leitura do tópico, e fico aguardando pela aula.

Ivan

[Djalma Toledo Rodrigues]

Snubber -- assunto controverso

Mas, deixemos o Snubber para outra ocasião que não é o seu caso.

O Contrôle do Motor (qualquer Motor) deve prever uma Rampa de Aceleração e
de Desaceleração.

Então antes de Inverter o Sentido há que desacererar / parar / reverter / acelerar.

Mas, 5 000 RPM em Motor de Passo ?
.

[ivan braga]

Ola Djalma,

O Contrôle do Motor (qualquer Motor) deve prever uma Rampa de Aceleração e
de Desaceleração.

Então antes de Inverter o Sentido há que desacererar / parar / reverter / acelerar.

Mas, 5 000 RPM em Motor de Passo ?

Como não sei você conhece o TurboCNC, vou tentar exemplificar.

Configuro o TurboCNC para uma velocidade inicial de 1Khz e uma velocidade final de 38Khz com uma aceleração de 25Khz e 400 passos por giro completo. Logo 38.000 hz / 400 passos =95 rps. Então 95 rotações por segundo x 60 seg = 5.700 rpms.

O fato de eu ter posto no topico a inversão do motor, não mostra claramente o problema, pois isso acontece tanto na inversão do sentido quanto em qualquer outro momento, porém acontece mais quando há a inversão. O que realmente se destaca, é que o assassinato acontece mais em altas rotações, pois quando estou proximo aos 200 ou 300 rpms dificilmente ocorre dos fets queimarem.

Havendo interesse, a algum tempo atrás coloquei um video no youtube para apreciação de alguns amigos, se quiser esta ai o endereço.

Não vale pichar, pois foi na época foi feito com um celular de 0.5 megapixel ou menos.

http://www.youtube.com/watch?v=lFSjCeB9jvo

Quanto ao morte dos mosfets, verifiquei com o osciloscopio que em alguns momentos tenho picos de tensão de 200V e tambem em alguns momentos tenho picos de corrente de 35A a 40A, evidentemente que o fet que estou usando IRF540 - 100V/28A não são adequados para suportarem esses picos, e pelo o que já li sobre o snubber, alem de amortecerem estes picos eles tambem dão mais confiabilidade e credibilidade ao circuito, pois se bem calculado tais eventos de tensão e corrente ficaram dentro do limite do componente e os tadinhos se morrerem será por outro tipo de mau súbito .

Ivan

[Djalma Toledo Rodrigues]

Motor de passo se destina a 'Sistema Aberto' isto é sem Realimentação.

Logo o princípio do Contrôle é: Posição em função do número de passos.

Então há que se cuidar da Inércia do Motor, da Inércia do Sistema, para que não ocorra perda de Passo.
.

[ivan braga]

Ok Djalma.

Tenho pleno conhecimento sobre o modo de funcionamento do motor de passo e seu acionamento.

O que realmemte me interessa no momento é o snubber, fora este detalhe, não tenho o que reclamar e fazer em relação a controladora. Pois como já escrevi acima, tirando o problema dos picos de tensão e corrnete, ele funciona perfeitamente como pode ser observado nio video.

Abraço.

Ivan

[zazulak]

Impressão minha ou você usou um motor Nema, o mesmo usado nas impressoras Emilia?

Como já disseram, snubber é um assunto controverso por demais. Há snubbers de tensão e de corrente. Em teoria, a função do snubber é amenizar a variação de corrente/tensão em função do tempo, o famoso dv/dt. Mas, parece que não é bem isso que está fazendo os seus IRF540 fritarem.

Presumo que este motor que você usou aí seja de 4 bobinas, correto?

Se for este mesmo, podes fazer um 'clamp', assim ó: No dreno de cada fet ligue o anoto de um diodo, pode ser um 1N4937. e junte os catodos todos e ligue num resistor em paralelo com um capacitor, ligados ao +VCC. O valor ideal do resistor e do capacitor podem ser encontrados por experimentação. Eu começaria com um eletrolitico de 100uF/100V e um resistor de 2K2/5W.

Outra opção seria um zenner de 100V/5W em série com um diodo, para cada FET. Inclusive, em algumas impressoras, é este o metodo usado para proteger os transistores que chaveiam as bobinas da cabeça, e do motor do papel (o do carro geralmente é de 2 bobinas)

Outra opção, é um snubber de corrente em cada FET, para não deixar que a tensão suba tanto. Eu começaria com um resistor+capacitor, algo tipo 4R7/2W e 100NF. O problema é que snubbers consomem corrente, e dissipam calor. Por isso, quanto mais se puder evitar de usá-los, melhor.

E, eu particularmente jogaria fora estes IRF540 e colocaria logo IRFP264....

E, é bom dar uma verificada se não está ocorrendo condução simultânea de dois FETs que chaveiam bobinas opostas. Pelo que sei deste motor, a resistência dele é maior que 1,5 ohms, que daria 40A com 60V.

Ah, mais uma.. para girar um motor desses tão rápido, pode-se reduzir a largura de pulso, não mantendo a bobina energizada durante todo o passo. O motor, os FETs e a fonte agradecem. Terá uma diminuição do torque mas, o próprio peso do rotor ajuda a reduzir esse efeito.

[Beto_s]

Ivan

Tenho acompanhado o forum guia cnc e já montei alguma coisa acionada pelo TurboCnc com a dupla L297 e L298 .

Acredito que o problema está relacionado ao uso correto de diodos rápidos , em paralelo com as bobinas do motor , que garantem a recirculação da corrente após o corte dos transistores ou mosfets , principalmente em alta velocidade .

Qual a configuração da saída , é em ponte ?
E o motor é bipolar ou unipolar ?


Até agora nao ví snubber nestes tipos de acionamento...

Beto

[Beto_s]

hehehehe
juntinho com o zazulak

[_blackmore_]

juntinho com o zazulak

ui q mimo !!!! hehe

ivan braga

Estou montando a minha controladora e também utilizarei o Turbo CNC,
e apesar de eu não ter tanto conhecimento ou intimidade com eletrônica ou acionamento de motores, eu gostaria de lhe recomendar a estudar o efeito que é causado com a movimentação de campos magnéticos em bobinas, Lei de Lenz detalha isso, e alguns AN da microchip por exemplo falam do Back EMF.
Acredito que este efeito seja um fator que está "ajudando" na queima dos FET´s, eu engordo as sugestões dos colegas de colocar diodos nos drenos dos FET´s ajudando a bloquear esta provável corrente reversa que acredito ser a causa da passagem dos transistores desta para outra dimensão.

[ivan braga]

Ola zazulak.

Impressão minha ou você usou um motor Nema, o mesmo usado nas impressoras Emilia?

Neste video em questão sim.

Em teoria, a função do snubber é amenizar a variação de corrente/tensão em função do tempo, o famoso dv/dt. Mas, parece que não é bem isso que está fazendo os seus IRF540 fritarem.

Bom como disse anteriormente, minha eletronica é capenga, então pensei que fosse extamante esta variação que estivesse causando isso.

Presumo que este motor que você usou aí seja de 4 bobinas, correto?

Correto.

Se for este mesmo, podes fazer um 'clamp', assim ó: No dreno de cada fet ligue o anoto de um diodo, pode ser um 1N4937. e junte os catodos todos e ligue num resistor em paralelo com um capacitor, ligados ao +VCC. O valor ideal do resistor e do capacitor podem ser encontrados por experimentação. Eu começaria com um eletrolitico de 100uF/100V e um resistor de 2K2/5W.

Quando aos diodos já o fiz e tive uma melhora consideravel, porem sem o resistor e o capacitor.

Outra opção seria um zenner de 100V/5W em série com um diodo, para cada FET. Inclusive, em algumas impressoras, é este o metodo usado para proteger os transistores que chaveiam as bobinas da cabeça, e do motor do papel (o do carro geralmente é de 2 bobinas)

Isso já me passou pela cabeça, é uma idéia que gosto muito e acho que irei tentar.

E, eu particularmente jogaria fora estes IRF540 e colocaria logo IRFP264....

Sim já pensei neste sujeito tambem "250V / 38A " o problema é mais o preço, $19 magos na farnell. E como a intenção é usar componentes BBB, bom bonito e barato, isso modifica o contesto da proposta. Mais se for o caso!

Ah, mais uma.. para girar um motor desses tão rápido, pode-se reduzir a largura de pulso, não mantendo a bobina energizada durante todo o passo. O motor, os FETs e a fonte agradecem. Terá uma diminuição do torque mas, o próprio peso do rotor ajuda a reduzir esse efeito.

De certa forma isto já é feito pelo pic, pois ele trabalha como chopper para controlar a corrrente. Não vou tentar explicar isso pois acho que você sabe como funicona.

Ola _blackmore_

Lei de Lenz

Essa não conheço, tenha certeza que procurarei por ela.

eu engordo as sugestões dos colegas de colocar diodos nos drenos dos FET´s ajudando a bloquear esta provável corrente reversa que acredito ser a causa da passagem dos transistores desta para outra dimensão.

Como já disse, já foi feito, mais vez e outra um tadinho ainda morre.
Mais melhorou significativamente.

Abraço a todos.

Ivan

[Djalma Toledo Rodrigues]

IRF640 200V 18 A

Acha fácil .

Diodo em Antiparalelo com Mosfet não faz sentido já que o Mosfet por sua própria construção ja tem, e com a mesma Tensão e Corrente do Canal. Bem como o Zenner.

E o Drive do Mosfet ?
Esta com Par Complementar ?
.

[ivan braga]

Ola Djalma

IRF640 200V 18 A

Se a controladora na tiver picos acima de 200V OK, mais certamente tem picos muito maiores que 18A.

Acha fácil .

Sim eu sei, mas está fora dos parametros de pico de corrente que estou tendo.

Diodo em Antiparalelo com Mosfet não faz sentido

Tentarei explicar. O pouco que sei em relação a eletrônica, é lendo na net o que seja relativo a minha necessidade. Se você puder dissecar o assunto fico grato.

Bem como o Zenner.

Zener? Os varios datasheets do IRF540 que li, não falam nada sobre diodo zener.

E o Drive do Mosfet ?

Veja se responde sua pergunta, se é que bem entendi.

Esta com Par Complementar ?

Poderia explicar para um leigo?

Abraço.

Ivan

[zazulak]

Buenas,

sobre o esquema em que aparecem 2 diodos em cada fio do motor, isto funcionará bem em baixas rotações, mas em alta, não é bom fazer a bobina descarregar-se diretamente através de um diodo. No momento em que o FET abrir, a corrente que fluirá pelo diodo será inicialmente a mesma que circulava com a bobina energizada, e consequentemente o campo magnético também, o que deixará o motor meio freado, e por tabela fazendo que a próxima bobina a ser energizada drene mais corrente.

O diodo em anti-paralelo com o FET, como já foi comentado, é dispensável. Os MOSFETs tem intrinsecamente um diodo nesta configuração.

Para o 'driveamento' do FET, eu colocaria um par totem-pole entre a saída do integrado e o gate. Dois transistores complementares, bases ligadas juntas na saída do 74LS09, emissores ligados juntos ao gate, através de um resistor de 10R/1W, coletor do PNP aterrado, coletor do NPN ligado no +18V. Em altas frequências, a demora para entrar em condução faz com que o FET dissipe mais potência do que deve, e a demora para entrar em corte, mais ainda. BC635 e 636 são uma boa pedida (pode ser cisma minha, mas acho que transistores com a base no lado como estes facilitam o layout deste tipo de circuito). Mas, antes de partir para uma modificação destas, seria interessante monitorar com o osciloscópio os pulsos de gate e ver se eles ficam muito deformados nos regimes de alta rotação. Se não houver grande deformação, não há necessidade de modificar o driver.

[Washburn]

Só os diodos em paralelo com as bobinas são necessários (afinal quem gera fcem são as bobinas e não e fet).

Um detalhe importantissimo, qual o código do diodo que voce usou?