Diseño de diodo del MOSFET

Question

Voy a empezar esta fuera simplemente diciendo que yo no soy un Ingeniero Eléctrico. Sin embargo, estoy incorporado un programador que ha tenido alguna experiencia con el diseño del circuito y el programa de instalación (dame 1's y 0's y puedo hacerlos bailar...pero Analógica es magia negra...).

Algunos antecedentes que pueden ayudar a entender lo que está pasando aquí. Yo trabajo en mi tiempo libre para ayudar a un teatro local como uno de sus Directores Técnicos. Hace mucho tiempo, se construyó una plataforma que se utiliza en varias producciones y eventos especiales. La plataforma es, específicamente, un chasis de aluminio sobre rieles, sobre el escenario, que es operado a distancia. La plataforma permite a los miembros de la tecnología a la más baja de la utilería en el escenario mientras el show está ejecutando. Una proposición es simplemente conectado a un amarre y bajar a la etapa por un pequeño motor de corriente continua. El motor funciona sólo en una dirección - hacia abajo. La plataforma, a continuación, paseos fuera del escenario y se prepara para el siguiente uso. Por ello, bastante interesante, el diseño, el motor se desconecta y se vuelve a colocar en varias ocasiones (es cambiado a cabo para los diferentes elementos, no hay suficiente espacio en la plataforma para todo).

Ahora, yo originalmente diseñado los circuitos de control hace mucho tiempo y que ha funcionado de maravillas desde entonces. Sin embargo, por fin tengo el tiempo y el dinero para ayudarles a salir por la actualización. En ese proceso, estoy tratando de resolver todos los eléctricos puzzles no he encontrado la respuesta correcta.

El diseño original es muy sencillo...n-MOSFET de canal conectado a una uC (ver la imagen inferior, pero quitar A/B/C/D). Este ha trabajado constantemente. Sin embargo, cada vez que un motor está conectado, mientras que el dispositivo está todavía encendido, la unidad completamente reinicio. Inicialmente se pensó que esto puede ser debido a la irrupción de la corriente de fijación de la DC bobina de un motor, pero no tengo conocimientos suficientes para saber si es eso, o la falta de un fly-back de diodo. O, lo que es peor, algo que está sucediendo a la uC. Después de varios viajes a través de google y este sitio, he visto varias sugerencias, pero no puedo discernir cual es la correcta o la mejor solución para esto. Incluso peor que eso, no sé cómo medir el tamaño de alguno de estos componentes (lo siento, ayuda!).

Para obtener información adicional, el motor está conectado siempre es 3v-3.3 v y 1A para operar. El motor se puede cambiar sobre la marcha, así que no puedo dar un valor exacto aquí en las propiedades de cada motor (el equipo de perforación debe ser ciega a esto), pero los 2 requisitos se cumplen siempre. También los motores son controlados por PWM a través de la uC.

He aquí las propuestas que he visto:

Así que vamos a ir hacia abajo en la lista.

'A' fue sugerido para evitar "latch-up" de la uC cuando el campo se desploma sobre el motor. Yo...creo que hacen del sentido, no sé si esto va a ayudar o lastimar a mí.

'B' es un estándar de un fly-back de diodo para cuando el campo se contrae para evitar que la espalda alimentados con EMF. Es este el lugar correcto para poner esto? ¿Cómo se hace el tamaño del diodo de si esto es correcto?

'C' es un doble zener fly-back, que también fue sugerido. Esto requiere más partes, así que no estoy seguro de si hay algo beneficioso aquí.

'D' es un varistor de la instalación para evitar que la corriente de entrada. Habría que evitar que mi uC de reiniciar cuando el motor está conectado? ¿Cómo se hace el tamaño de la misma?

Son cualquiera de estos diseños correcta? Tengo que agregar en un TV para la EDS? Y lo que es más importante, si alguna de estas son buenas opciones, ¿cómo hace uno para elegir la pieza? Sé que para buscar ciertos elementos en una hoja de datos, pero el gran número de bits de información hace que mi cabeza. Lo que es importante y lo que no?

Por último (es un tomé, lo sé...) tenemos el último bit que voy a agregar en este año.

Esta fue una petición por el director. Él quiere ser capaz de 'drop' de ciertos elementos en lugar de utilizar la correa de sujeción. Para ello, actualmente tiene un pobre utilero la conexión de un gran imán para la batería de un coche. El imán está spec ed a 12V en 0.66 Amperios (EM175L-12-222 de apwelectromagnets.com) para la celebración de una fuerza de 110# (completa exageración, pero relacionados con la seguridad). El circuito de arriba, creo, van a hacer todo lo necesario. La uC va a enviar un 1 abajo de la línea (MAG1/MAG2, Armados de seguridad, también será 1) y el imán está energizado. Cuando quiero 'drop', me escribe un 0 en MAG1/MAG2, el envío de la puente H en la dirección opuesta, obligando a que el imán para empujar la proposición de distancia (que tiene una tendencia a la "vara" en el momento si el imán se deja demasiado tiempo, magnetizando la proposición de la placa). Sería este el trabajo de diseño? Tengo que agregar el mismo o en diferentes protecciones de arriba ya que los campos EM en que esto va a ser mucho mayor cuando el puente H interruptores?

Yo sinceramente agradezco cualquier ayuda que me puedan dar sobre este. Me gustaría poder revelar más sobre el teatro, el espectáculo, y otra información. Sin embargo, estoy en virtud de un contrato que me impide hacer sin la aprobación del director (a trabajar en él!) Cualquier ayuda es muy apreciada, y voy a intentar conseguir que se añade a la muestra folleto si aprueba el director.

De nuevo, gracias por leer la historia de la MOSFET, o el más popular título, Harry Potter y el prisionero de Diodos.

Edición por Tony Preguntas:

La energía es de un A/C de la línea de convertir a 12V, a través del suministro de potencia (100W, DPS-100AP-11 por Delta Electronics), que luego es convertida a 5V y 3.3 V a través de reguladores lineales capaces de 5A cada uno (AZ1084CD-3.3TRG1 a través de los Diodos Incorporados por los 3.3 v de alimentación, LM1084ISX a través de TI para los 5v de la alimentación). El cableado externo no está protegido, y se compone principalmente de la norma 2-terminal de cable de altavoz (en el barato por desgracia). Longitudes de Cable variar desde unos pocos centímetros hasta más de 10' dependiendo de la plataforma de la instalación en ese momento.

Answer 1

Creo que para el agua caliente de conmutación de motores estaría buscando algo como esto.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

D1 proporciona el riel de una medida de aislamiento de cualquier conducción, lo que puede ocurrir cuando se conecta el motor. Puede que necesite utilizar un riel superior para compensar la caída de diodo, aunque. Puede que desee considerar la sustitución del diodo con una más activa elemento que sólo se enciende antes de que la principal transistor y tiene menos de la gota.

C1 añade algunos de los locales de almacenamiento de carga para compensar la inicial de la irrupción de la carga.

D3 del curso es que el flyback evento.

Los TELEVISORES de los diodos D2 y D4 están ahí para hacer frente a cualquier descarga de electricidad estática que puede ocurrir cuando se conecta el motor. Nota que ellos son el centro de tierra de tal forma que si ambos cables del motor son de alto voltaje vs terreno que ambos tienen una conductora camino de regreso a la tierra.

R1 límites de la vuelta en la corriente de la micro y también ayuda a proteger el micro de cualquier acoplamiento capacitivo de la EDS eventos.

Se podría añadir un limitador de corriente de arranque, o disposición para agregar uno, en serie con D1, si consideran que sea un problema. Sin embargo, puesto que usted está utilizando motores de baja tensión, que no tienen mucho espacio para la cabeza.

Conexión a tierra también necesita ser mirado. El sistema necesita ser conectado a la etapa de tierra y que la conexión debe ser lo más cercano a donde el motor conexiones como sea posible. La tierra para la micro, etc. necesita estimular fuera de ese punto de tierra en la que es propia.

Usted también puede tener que considerar ópticamente aislamiento de los conductores de la micro. Ya que hay un montón de caliente de conmutación pasando, presumiblemente por la gente que no demasiado entender la delicadeza de la acción, más que el aislamiento es mejor. Limitación de la corriente , también sería una buena inclusión, ya que un cortocircuito en la conexión del motor es también un probable evento.

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Como para el diseño de imán.

Si usted realmente tiene que ir de esa manera, un completo controlador de puente sería suficiente. Hay muchos dispositivos disponibles para este y circuitos de ejemplo abundan en este foro y en otros lugares, así que yo no ampliar más lejos de aquí.

Sin EMBARGO: La sabiduría de la utilización de un electroimán para este propósito es defectuoso. Debería dijo imán apague en el momento equivocado, hay un peligro real de que algo se cayó en el momento equivocado causando daños a la propiedad o peor lesión o incluso la muerte.

Como tal, si se me fue, yo me negaría a implementar por motivos éticos. Usted necesita cavar el cura de aquí.

La caída mecanismo debe ser a prueba de fallas en la naturaleza. Es decir, la pérdida de poder nunca debe permitir que el elemento de la gota. También, mientras se manipula y se instala la cosa debe ser bloqueado en su lugar para la seguridad de la tripulación y de los artistas intérpretes o ejecutantes. El uso de alguna forma de sobre-centro, solenoide de accionamiento mecánico, liberar mecanismo, posiblemente con un adicional de bloqueo de pin, es una necesidad.

Answer 2

Esta respuesta sólo se aborda el electro-imán problema.

Los sistemas de seguridad deben ser diseñados a prueba de fallos. Eso significa que la falla de cualquier componente en la cadena de control debe resultar en una caja fuerte (o seguro) condición. Precauciones especiales que deben tomarse en controlada por el software de los sistemas de seguridad tales como procesadores redundantes, acoplamiento CA, etc., como los errores de software, se bloquea, y el transistor errores podrían resultar en una situación peligrosa. por ejemplo, no Se puede garantizar si un transistor se producirá abierto o en corto-circuito.

Figura 1. Una puerta mag-lock.

Puerta mag-cerraduras están disponibles en llénate de energía-a-lock (la más común) y energizar a la liberación (prisiones, por ejemplo). A mí me parece que el llénate de energía para liberar tipo de trabajo en su aplicación.

Yo no sé, pero sospecho que los tres polos están dispuestos como sur-norte-sur (o viceversa) y que la bobina está enrollada, empujado en el negro de las ranuras y se la planta en posición. Una vez que el imán golpea el portero en el circuito magnético cerrado. Como cualquiera que haya jugado con un imán de herradura se sabe, la apertura del bucle cerrado es muy difícil.

Figura 2. La bobina y el flujo de ruta.

Aquí podemos ver que con el candado abierto las caras expuestas son polos del imán. Tenga en cuenta también que la ruta magnética es el doble de ancho en el centro de soporte, como en la parte superior e inferior de los postes de modo que la densidad de flujo es bastante constante. Una vez que la cerradura se cierra el flujo de forma un bucle a través del núcleo de hierro.

Cuando la bobina es energizada con el derecho de voltaje y la polaridad de los imanes permanentes de flujo es cancelada y la armadura es liberado.

Ahora el problema se reduce a asegurar que la bobina sólo puede ser excitado en el momento adecuado. Poner uno o dos pulsadores en serie con la bobina puede ser suficiente. En esta configuración alguien monitor que está bien para hacer la lista, pulse los dos botones y el micro-controlador podría hacer todavía la precisión del cronometraje, si es necesario.

Answer 3

Hay dos tipos de EMI inducida por restablece. Conducida y radiada.

Lleva a cabo es bastante fácil alcance y fijar con una gran variedad de gorras cerca de controlador de alimentación V+,0V con una adecuada fuente alimentada.

Irradiada es más difícil de definir , de alcance fallo y depende de la calidad de los cables, y el método para blindar con la elección del terreno. Tales como cable de par trenzado blindado. Estos pueden mejorar involuntaria de radiación que causa la interferencia entre los cables. Flotante fuentes de DC en general hacen que sea más difícil de absorber el ruido radiado, pero, a continuación, también puede ser una ruta de acceso para otros de tierra junto ruido de interferencias.

C no es necesario cuando se utiliza B para un solo lado del interruptor. D es un ICL usado en serie con la carga límite de sobretensión de corriente de arranque, pero también de los límites de par de arranque, pero es redundante si usted tiene rampa PWM para regular el aumento de tensión a hacer lo mismo.

Por desgracia detalles requieren más detalles sobre el diseño, la puesta a tierra del suministro y los escudos, de los tipos de cable y la longitud de la que carece en su pregunta.

Tenga en cuenta que blindado de pares trenzados es posiblemente la mejor solución con un CM choke alrededor del cable o mejor, de un CM de SMD choke clasificado para esta corriente de sobretensión.