Autor Tema: driver 5A bipolar  (Leído 98650 veces)

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Desconectado lagruya

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driver 5A bipolar
« en: 02 de Octubre de 2008, 02:40:03 »
Saludos a todos.
Les comento que con dos amigos estamos haciendo nuestra primera CNC, en parte gracias a este foro. Todavía estamos en la etapa de diseño pero creo que vamos en buen camino (en cuanto tengamos algo mas concreto pondremos un post). Por mi parte estoy con los drivers para los motores paso a paso. Mi intención es hacer unos drivers de hasta 5A 36V para motores bipolares, que puedan manejar motores más o menos potentes, con el afamado control de corriente. Luego de meterme en este tema completamente nuevo para mí, me decidí por la pareja L297 y dos L6203 para cada motor (si no fuera por los post de esteca55 no hubiese podido ni empezar), existía la posibilidad de hacerlo discreto mediante mosfet y algún driver para los gates, pero requería muchos mas componentes y un costo mas alto. El esquemático al que hasta ahora llegue es el siguiente:


(EDITADO: atencion este esquematico esta incompleto y tiene errores, mas adelante en el post esta el definitivo que funciona correctamente, aqui: http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=23274.msg222224#msg222224)

Hasta aquí llegue, pero tengo algunas dudas que me surgen de leer la hoja de datos del L6203:

Io pulsed output current = 5A
Ptot Total power dissipation = 20W (tcase 90º)
RDS(ON)= typ = 0,3 Ω   max=0,55 Ω
   α 90º = 1,3 entonces RDS(ON)=1,3 * 0,3 Ω = 0,39 Ω

Para cada transistor:
P(ON)=RDS(ON) * IDS2
Entonces para los dos transistores:
P(ON)=2 * RDS(ON) * IDS2 = 2 * 0,39 Ω * (5A)2 = 19,5W

Si lo que calcule está bien no tendría ningún problema 19,5W esta por debajo de los 20W que tiene como máximo… Pero no me olvido que IO es pulsada, son 5A pulsados.  Además, mas adelante en la hoja de datos explica como calcular la potencia total disipada:


Todo esto me parece muy lógico, quiero decir, lo entiendo tal cuál esta explicado, pero carezco de los medios para realizar la totalidad de los cálculos (no se como calcular los tiempos Tr , Tf , TLD , Td , TCOM. Tampoco se como calcular el periodo de chopeo (me imagino que tiene que ver con la constante de tiempo del R C que se conecta a la pata del oscilador del l297).
Después de ver la secuencia de pasos del l297 para half step, deduzco que para cada bobina (es decir para cada l6203) el tiempo que se desenergiza es el periodo de un paso de clock por cada tres que se energiza.
Si solo tengo en cuenta ELD y el resto lo desprecio, para una frecuencia de paso de 1KHz me sobra potencia. ELD=19,5W * 0,003seg entonces P = 0,0585j / 0,004seg = 14,625W. Pero este cálculo me deja muchas dudas.
A esta altura ya creo que me tome todo para el lado de los tomates, cualquier dato al respecto será mas que apreciado.

También pensé en agregarle un pic (el 16f84a porque tengo varios a mano) que por interrupción en el puerto B tome el tiempo de inactividad de paso, para inhibir los dos l6203 con la finalidad de evitar recalentamientos en las bobinas del motor y en los l6203, pero nuevamente tengo problemas para calcular el tiempo máximo de inactividad adecuado.

Bueno, disculpas por lo extenso, desde ya aclaro que el resultado final de este driver estará a disposición de todo el foro, se que sobra la aclaracion pero ya paso en otro post que estaba siguiendo, que al final esto no se cumplio.
Un abrazo y muchas gracias.
« Última modificación: 19 de Octubre de 2009, 12:43:03 por lagruya »

Desconectado lagruya

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #1 en: 14 de Octubre de 2008, 20:58:33 »
Tome coraje y luego de leer bastante y entender a medias me anime a hacer los calculos:

Io pulsed output current = 5A
Ptot Total power dissipation = 20W (tcase 90º)
RDS(ON)= typ = 0,3 Ω   max=0,55 Ω
   α 90º = 1,3 entonces RDS(ON)=1,3 * 0,3 Ω = 0,39 Ω

Para cada transistor:
P(ON)=RDS(ON) * IDS2
Entonces para los dos transistores:
P(ON)= 2 * RDS(ON) * IDS2 = 2 * 0,39 Ω * (5A)2 = 19,5W

Rise Time Tr

EOFF/ON = [RDS(ON) * IL2 * Tr] * 2/3

Tr = constante de tiempo de la bobina del motor
Tr = L(motor)/R(motor) = 6,8 mH / 1,5 Ω = 4,53 mseg

EOFF/ON = [0,39 Ω * (5A)2 * 4,3 mseg] * 2/3 = 0,0441

Load Time TLD

ELD  = IL2 * RDS(ON) * 2 * TLD

TLD :
Por cada cuatro pulsos de la secuencia de paso en modo half step entregada por el integrado L297 cada bobina esta activa tres de esos cuatro pulsos y durante el cuarto descansa.
A una frecuencia de pasos de 0.5Khz, cada bobina estaría excitada 6mseg y descansaría 2mseg.

TLD = 6mseg -Tr = 6mseg – 4,53mseg = 1,47mseg
ELD = 5(A)2 * 0,39 Ω * 2 * 1.47mseg = 0,028665
ECOM = VS * IL * TCOM * fSWITCH * TLD

TCOM = 1 / fcommutation
fcommutation typ = 30KHz  Max = 100 KHz dependiendo de la potencia disipada.
fcommutation = 45KHz (adopto un valor intermedio cercano a la typica)
TCOM = 1 / 45KHz = 22,22 µseg

fSWITCH = 1/0,7 * R * C  (R C del oscilador del L297, según su hoja de datos)
fSWITCH = 1/0,7 * 22K Ω *3,3nf = 19,677 KHz

ECOM = 36 V * 5A * 22,22 µseg * 19,677 KHz * 1,47 mseg = 0.0231


Fall Time Tr

EON/OFF = EOFF/ON = 0,0441


Quiescent Energy

EQUIESCENT = IQUIESCENT * VS * T

Total Energy Per Cycle

ETOT = EOFF/ON + ELD + ECOM + EON/OFF + EQUIESCENT
ETOT = 0,139965


POTENCIA TOTAL DISIPADA

PDIS = ETOT / T = 0,139965 / 8 mseg = 17,495 W

Segun los calculos todo estaria bien, PDIS menor a 20W, pero este es mi problema no estoy seguro de haber hecho bien los calculos, seria de gran ayuda si alguien del foro me puede orientar. Desde ya muchas gracias, y perdon por lo extenso.

saludos a todos

Desconectado BaRuK

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #2 en: 14 de Octubre de 2008, 22:00:42 »
Hola lagruya.
Mira de lo que escribiste para mi... chino basico!
Pasaba para alentarte ya que creo es un proyecto muy bueno

Te daria una mano pero escapa mis conocimientos, queda claro que en lo que pueda encantado.
Pregunta de ignorante, no se puede simular lo que escribiste con algun programa antes de llevarlo al PCB???
Algo tipo Protel, Diptrace, Tina o algun otro, no se, se me ocurre a lo mejor estoy hablando al dope.

Te mando un saludo y dale para adelante que seguro va a terminar bien...

Desconectado lagruya

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #3 en: 15 de Octubre de 2008, 18:43:04 »
Hola lagruya.
Mira de lo que escribiste para mi... chino basico!
Pasaba para alentarte ya que creo es un proyecto muy bueno

Te daria una mano pero escapa mis conocimientos, queda claro que en lo que pueda encantado.
Pregunta de ignorante, no se puede simular lo que escribiste con algun programa antes de llevarlo al PCB???
Algo tipo Protel, Diptrace, Tina o algun otro, no se, se me ocurre a lo mejor estoy hablando al dope.

Te mando un saludo y dale para adelante que seguro va a terminar bien...


Gracias, BaRuK por el aliento y el ofrecimiento, no estoy familiarizado con simuladores, pero es una opcion que no descarto. lo que hice en si mismo no es tan complicado, solo segui los datos del la hoja de datos del l6203 y reflote a los golpes lo que pude de mi paso por el industrial de electronica, despues de releer algunos temas. El paso que me queda por seguir, si nadie con mas experiencia en el tema me tira una linea, seria probar directamente el circuito con un motor. Los reparos que tengo tienen que ver con el riesgo que esto implica en funcion de los costos.
En cuanto tenga algun avance lo publico.

Saludos.


Desconectado lagruya

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #4 en: 14 de Diciembre de 2008, 19:23:59 »
bueno, finalmente pude finalizar el calculo satifactoriamente  :-/ , tengo que aclarar que no hubiera podido hacerlo de no ser por la ayuda de Ardogan del foro de forosdeelectronica.

el resultado final es una potencia disipada de 4,5W para un motor de 2,8A 4,17V 1,5ohms y 6,8mH en modo bipolar paralelo con una alimentacion de 36V (porque estos son los motores que compre, me tienen que traer los tornillos y posteo todas las fotos juntas)

hice un calculo para un caso hipotetico de de un motor de 5A el resultado dio 12W (aclaro que solo modifique el valor de la corriente para el calculo, si alguien quiere verificar si el driver se la banca para un motor de 5A hay que reemplazar todos los datos segun el motor)

bueno, no tengo mas que decir, salvo que ahora no me queda otra que ponerme a diseñar la placa y ponerme a experimentar, pero para eso tengo que hacer la fuente tambien y la interface. En cuanto tenga algo de eso pongo fotos y esquemas.

les adjunto un pdf con los pasos explicados de como realizar el calculo, creo que puede ser util, pido disculpas si mi pedagogia es mala, pero cualquier duda consulten.
« Última modificación: 15 de Diciembre de 2008, 19:38:34 por lagruya »

Desconectado ESTECA55

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #5 en: 14 de Diciembre de 2008, 20:01:40 »
Gracias por el aporte lagruya!!!

La verdad, muy interesante!

Saludos
Hay que esforzarse por ser el mejor, no creerse el mejor

Desconectado lagruya

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #6 en: 15 de Diciembre de 2008, 19:41:14 »
esteca55 me alegra que te interese el calculo, cero que aporta su granito de arena.
aviso que modifique el pdf en lo que respecta al la explicacion de time rise (Tr) con el apuro de sacar el pdf no lo explique con claridad, el archivo para bajar sique estando adjunto en el post anterior.

saludos.

Desconectado Nocturno

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[*] Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #7 en: 16 de Diciembre de 2008, 07:03:50 »
Magnífico y superdidáctico, gracias lagruya

Desconectado lagruya

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #8 en: 16 de Diciembre de 2008, 19:42:17 »
denada, es la idea, hay mucha data en el foro y me gusta la idea de poder sumar algo!

saludos!

pd: una correccion menor agregada, no modifica en nada el calculo, solo una cuestion de nombres de constantes en la pagina 3
« Última modificación: 18 de Diciembre de 2008, 14:11:31 por lagruya »

Desconectado og_cba

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #9 en: 15 de Abril de 2009, 13:00:08 »
Hola gente, felicitaciones, la verdad q se puede aprender mucho de uds.
Queria armarme un driver de estos pero no encuentro donde comprar el L6203, si me pueden tirar el dato, y cuanto sale.
gracias, un abrazo.

Desconectado antmad

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #10 en: 21 de Abril de 2009, 17:16:10 »
fascinante... yo me quede en el mecanismo del botijo....
Por aquí en España el L6203 tiene un precio de 4,8 Euros.

Ya nos contarás como pilota ese driver
Saludos

Desconectado Algec

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #11 en: 22 de Abril de 2009, 06:10:40 »
Donde lo encontrais en ese precio aqui en España?
Algun sitio en MAdrid?

Desconectado antmad

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #12 en: 22 de Abril de 2009, 06:31:38 »
La tienda se llama Electronica Merchan, se encuentra en Alcobendas,  llevan muchísimos años trabajando y tiene casi de todo.
Aquí te pongo el link para que veas el precio:
http://www.e-merchan.com/advanced_search_result.php?search_in_description=1&keywords=L6203&x=14&y=8
Creo que los precios que se muestran son sin IVA.

Una de las cosas buenas que tiene su página web, es que desde su buscador, te muestra el producto y  te indica el precio y te da un enlace a las especificaciones del producto.

Saludos
Antonio

Desconectado Algec

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #13 en: 22 de Abril de 2009, 08:04:39 »
Mil gracias

Desconectado TRINQUETE

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Re: driver 5A bipolar
« Respuesta #14 en: 28 de Abril de 2009, 20:45:34 »
denada, es la idea, hay mucha data en el foro y me gusta la idea de poder sumar algo!

saludos!

pd: una correccion menor agregada, no modifica en nada el calculo, solo una cuestion de nombres de constantes en la pagina 3

Hola amigo:
Estoy interesado en confecionar ese Driver,que tal funciona,
Unsaludo.