comportamento circuito RL

[Lor1981]

Originariamente inviato da hibone

scusa se chiedo, ma visto che la tensione di gate per Q9 e Q10 usa come riferimento proprio la tensione di source, i mosfet non dovrebbero accendersi comunque correttamente, fintanto che la tensione di source si mantiene sopra i 10V ?

Hai detto bene!
Nelle sue condizioni questo non è assicurato

[hibone]

Originariamente inviato da Lor1981

Hai detto bene!
Nelle sue condizioni questo non è assicurato

Quindi se volessimo ignorare la resistenza intrinseca dell'induttore, all'accensione l'induttanza si dovrebbe comportare come un cortocircuito, la corrente che attraversa Q8 raggiunge ( almeno in prima approssimazione ) il massimo ammesso, e al contempo le tensione di source gate e drain di Q10 ( o Q9, è lo stesso) vengono schiacciate sullo zero dalla tensione del drain di Q8, e di conseguenza il mosfet si spegne.

A questo punto l'induttanza continua a richiamare corrente portando sotto zero la tensione di drain di Q10 ( o Q9 ), ma a questo punto dovrebbe intervenire il diodo D14 ( o rispettivamente D13 ) e impedire che la tensione si abbassi troppo oltre lo zero.

Per cui mi pare comunque strano che i mosfet vengano sottoposti a tensioni tali da danneggiarli e romperli. Posso essere d'accordo con te, sul fatto che dal punto di vista elettrotecnico/elettronico non sia esattamente "elegante", però dal punto di vista pratico/ingegneristico dovrebbe funzionare senza rompersi, sempre che il problema non sia riconducibile alla resistenza interna opposta dai mosfet durante la "semi accensione" che fa si che i mosfet dissipino troppa potenza durante il transitorio ON->OFF indesiderato.

O mi sfugge qualcosa?

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

Mi ero perso un passaggio, ovvero che stai cercando di pilotare il carico in corrente usando un generatore di corrente. Senza entrare nei dettagli, tieni presente che i ponti ad H non sono pensati per questo tipo di pilotaggio.
Venendo al tuo schema, una cosa che mi lascia perplesso è il sistema di pilotaggio dei PMOS. I source di questi ultimi sono connessi ad un nodo pilotato in corrente, quindi ammesso che il ruolo di Q8 sia quello di un generatore ideale, non puoi sapere a che tensione si trova quel nodo. La conseguenza diretta è che non puoi sapere se Q9 e Q10 sono correttamente accesi quando vengono pilotati.
Infine una nota sul funzionamento della sezione U6-Q8: questo tipo di configurazione tende all'instabilità a causa della capacità di gate di Q8. Dovresti compensare il circuito con una rete RC.

Originariamente inviato da hibone

Quindi se volessimo ignorare la resistenza intrinseca dell'induttore, all'accensione l'induttanza si dovrebbe comportare come un cortocircuito, la corrente che attraversa Q8 raggiunge ( almeno in prima approssimazione ) il massimo ammesso, e al contempo le tensione di source gate e drain di Q10 ( o Q9, è lo stesso) vengono schiacciate sullo zero dalla tensione del drain di Q8, e di conseguenza il mosfet si spegne.

A questo punto l'induttanza continua a richiamare corrente portando sotto zero la tensione di drain di Q10 ( o Q9 ), ma a questo punto dovrebbe intervenire il diodo D14 ( o rispettivamente D13 ) e impedire che la tensione si abbassi troppo oltre lo zero.

Per cui mi pare comunque strano che i mosfet vengano sottoposti a tensioni tali da danneggiarli e romperli. Posso essere d'accordo con te, sul fatto che dal punto di vista elettrotecnico/elettronico non sia esattamente "elegante", però dal punto di vista pratico/ingegneristico dovrebbe funzionare senza rompersi, sempre che il problema non sia riconducibile alla resistenza interna opposta dai mosfet durante la "semi accensione" che fa si che i mosfet dissipino troppa potenza durante il transitorio ON->OFF indesiderato.

O mi sfugge qualcosa?

Effettivamente questa è una osservazione giusta, non ci avevo fatto caso. Il gate dei mosP dovrebbero prendere la polarizzazione direttamente dai +40V.
In questo caso ci possono essere problemi in due casi: con correnti piccole (il carico ha 17Ohm di resistenza, quindi sotto ai 500mA di corrente) o con carichi molto piccoli. In quei casi lì l'accensione di uno dei mosP sarebbe parziale e tenderebbe a scaldarsi.
Appena ci rimetto le mani sopra vedrò di sistemare questa cosa...
In ogni caso ho visto che nello strumento erano saltate tre cose: uno dei due mosN del ponte, il mosfet del generatore di corrente e la resistenza da 1Ohm di riferimento, che è da 5W. I diodi sono tutti a posto.
Ora, se prendiamo come presupposto ció che mi è stato detto, cioè che il guasto è avvenuto allo switch della polarità, la mia ricostruzione è questa: il mosN del ponte che sarebbe dovuto rimanere spento per qualche motivo è saltato, creando un corto circuito sul carico -la corrente passava attraverso al mosP che sarebbe dovuto essere acceso normalmente per far passare la corrente sul carico e il corrispondente mosN in corto che sarebbe dovuto essere aperto-, il mosfet del generatore di corrente si è surriscaldato dovendo dissipare 80W da solo finchè non è saltato e quindi si è bruciata la resistenza perchè passavano più di 5A.
Questo a me con un carico resistivo non era mai capitato -avevo fatto molte prove ma chiaramente non avevo bobinone da 2mt di lato per provare...- e secondo me è dovuto al carico induttivo...

[Lor1981]

Originariamente inviato da hibone

Quindi se volessimo ignorare la resistenza intrinseca dell'induttore, all'accensione l'induttanza si dovrebbe comportare come un cortocircuito, la corrente che attraversa Q8 raggiunge ( almeno in prima approssimazione ) il massimo ammesso, e al contempo le tensione di source gate e drain di Q10 ( o Q9, è lo stesso) vengono schiacciate sullo zero dalla tensione del drain di Q8, e di conseguenza il mosfet si spegne.

A questo punto l'induttanza continua a richiamare corrente portando sotto zero la tensione di drain di Q10 ( o Q9 ), ma a questo punto dovrebbe intervenire il diodo D14 ( o rispettivamente D13 ) e impedire che la tensione si abbassi troppo oltre lo zero.

Per cui mi pare comunque strano che i mosfet vengano sottoposti a tensioni tali da danneggiarli e romperli. Posso essere d'accordo con te, sul fatto che dal punto di vista elettrotecnico/elettronico non sia esattamente "elegante", però dal punto di vista pratico/ingegneristico dovrebbe funzionare senza rompersi, sempre che il problema non sia riconducibile alla resistenza interna opposta dai mosfet durante la "semi accensione" che fa si che i mosfet dissipino troppa potenza durante il transitorio ON->OFF indesiderato.

O mi sfugge qualcosa?

Occhio... all'accensione la bobina si comporta come un circuito aperto (I=0)!
Ma il problema non è l'accensione, è il comportamento transitorio durante gli switch che non ti permette sapere cosa succede alla tensione sul nodo di source dei PMOS.

Originariamente inviato da gpc

Effettivamente questa è una osservazione giusta, non ci avevo fatto caso. Il gate dei mosP dovrebbero prendere la polarizzazione direttamente dai +40V.
In questo caso ci possono essere problemi in due casi: con correnti piccole (il carico ha 17Ohm di resistenza, quindi sotto ai 500mA di corrente) o con carichi molto piccoli. In quei casi lì l'accensione di uno dei mosP sarebbe parziale e tenderebbe a scaldarsi.
Appena ci rimetto le mani sopra vedrò di sistemare questa cosa...
In ogni caso ho visto che nello strumento erano saltate tre cose: uno dei due mosN del ponte, il mosfet del generatore di corrente e la resistenza da 1Ohm di riferimento, che è da 5W. I diodi sono tutti a posto.
Ora, se prendiamo come presupposto ció che mi è stato detto, cioè che il guasto è avvenuto allo switch della polarità, la mia ricostruzione è questa: il mosN del ponte che sarebbe dovuto rimanere spento per qualche motivo è saltato, creando un corto circuito sul carico -la corrente passava attraverso al mosP che sarebbe dovuto essere acceso normalmente per far passare la corrente sul carico e il corrispondente mosN in corto che sarebbe dovuto essere aperto-, il mosfet del generatore di corrente si è surriscaldato dovendo dissipare 80W da solo finchè non è saltato e quindi si è bruciata la resistenza perchè passavano più di 5A.
Questo a me con un carico resistivo non era mai capitato -avevo fatto molte prove ma chiaramente non avevo bobinone da 2mt di lato per provare...- e secondo me è dovuto al carico induttivo...

A mio parere è un errore imporre una corrente ad una bobina; è lei infatti che la impone. Tuttalpiù puoi fare un controllo in corrente, quelli si.

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

A mio parere è un errore imporre una corrente ad una bobina; è lei infatti che la impone. Tuttalpiù puoi fare un controllo in corrente, quelli si.

È un generatore di campi magnetici, devo imporre io la corrente della bobina
Lavora in continua, per cui il controllo in corrente è uguale all'imposizione di una corrente...

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

Occhio... all'accensione la bobina si comporta come un circuito aperto (I=0)!
Ma il problema non è l'accensione, è il comportamento transitorio durante gli switch che non ti permette sapere cosa succede alla tensione sul nodo di source dei PMOS.

Fermo restando che la tua osservazione è correttissima, si sono bruciati gli Nmos, i Pmos stavano bene...
All'accensione comunque la corrente è impostata a zero sempre, e in ogni caso limito la corrente sul primario del trasformatore di potenza per qualche secondo proprio per dare tempo al circuito di controllo di assestarsi (e di caricare i condensatori, tra l'altro, visti i 47000uF di filtraggio che ho dovuto usare per ridurre il ripple con 9A di carico... ).

[hibone]

Originariamente inviato da Lor1981

Occhio... all'accensione la bobina si comporta come un circuito aperto (I=0)!

Pardon... Sono un tordo.

Ma il problema non è l'accensione, è il comportamento transitorio durante gli switch che non ti permette sapere cosa succede alla tensione sul nodo di source dei PMOS.

questo è senz'altro vero, però stanti i diodi inseriti in parallelo ai mosfet, la tensione rimane compresa tra -1V e 36V, per cui, almeno così a spanne, non si dovrebbe trattere di un guasto dei mosfet da sotto o sovratensione...

[hibone]

Originariamente inviato da gpc

Questo a me con un carico resistivo non era mai capitato -avevo fatto molte prove ma chiaramente non avevo bobinone da 2mt di lato per provare...- e secondo me è dovuto al carico induttivo...

Dallo schema vedo che in parallelo alla bobina hai messo una capacità, per cui hai in sostanza una rete RLC.
Non è che per caso quella rete risuona generando picchi di tensione e/o sovracorrenti?

[gpc]

Originariamente inviato da hibone

Dallo schema vedo che in parallelo alla bobina hai messo una capacità. Non è che per caso risuona generando picchi di tensione e/o sovracorrenti?

In realtà io quell'RC l'ho messo proprio per dare un passaggio alla corrente in caso di cambiamenti bruschi di tensione. La resistenza in ogni caso è abbastanza grande per non dare problemi in condizioni normali.
Ricordo che lavoro in continua, non in alterna...

[hibone]

Originariamente inviato da gpc

Ricordo che lavoro in continua, non in alterna...

Ne ero consapevole, lo ho chiesto in riferimento al transitorio.

[gpc]

Originariamente inviato da hibone

Ne ero consapevole, lo ho chiesto in riferimento al transitorio.

In ogni caso... non è un RLC vero, perchè nell'RLC la resistenza è o in serie o da sola in parallelo. In questo caso sarebbe un RC in parallelo ad un RL... dubito possa oscillare, c'è una resistenza su entrambi i rami che smorzerebbe tutto, oltre a dover tener conto che è comandato da qualcosa che già di suo cerca di tenere la corrente costante.

[Lor1981]

Originariamente inviato da gpc

È un generatore di campi magnetici, devo imporre io la corrente della bobina
Lavora in continua, per cui il controllo in corrente è uguale all'imposizione di una corrente...

Va bene, è giusto quello che dici. Ma a mio modo di vedere le cose avrei optato meglio per una resistenza che limita la corrente nella bobina che un generatore di corrente diretto. Un po' come si fa quando vuoi accendere un LED.

Originariamente inviato da hibone

questo è senz'altro vero, però stanti i diodi inseriti in parallelo ai mosfet, la tensione rimane compresa tra -1V e 36V, per cui, almeno così a spanne, non si dovrebbe trattere di un guasto dei mosfet da sotto o sovratensione...

Infatti probabilmente la causa del guasto non è stata una sovratensione, bensì un cortocircuito causato dalla conduzione contemporanea e accidentale dei mos dello stesso ramo.
A ben vedere lo schema, un'altra cosa che vedo è l'assenza di una resistenza tra gate e source sugli NMOS (l'equivalente diciamo delle R104-R105 sui PMOS), che aiuta a tenere spento il mos qualora non vi sia un valido segnale sul suo gate.
I mos infatti possono auto-accendersi se sul drain si verifica un transitorio veloce di tensione in grado di accoppiarsi al gate tramite la capacità drain-gate (effetto Miller).

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

Va bene, è giusto quello che dici. Ma a mio modo di vedere le cose avrei optato meglio per una resistenza che limita la corrente nella bobina che un generatore di corrente diretto. Un po' come si fa quando vuoi accendere un LED.

Uh?
Devo imporre una corrente tra 0 e 3A, come lo faccio con una resistenza?
Poi non capisco perchè il generatore di corrente ti sta tanto antipatico : lavoro in continua quindi a tutti gli effetti sto pilotando un carico resistivo, è solo nelle transizioni dove si nota l'induttanza...

Il led lavora a corrente costante quindi puoi mettere una semplice resistenza, nel mio caso è tutta un'altra storia...

Infatti probabilmente la causa del guasto non è stata una sovratensione, bensì un cortocircuito causato dalla conduzione contemporanea e accidentale dei mos dello stesso ramo.

Possibile ma improbabile.
Il generatore funziona anche con il carico cortocircuitato, non ha problemi se non di surriscaldamento. Nel caso ci fosse un momento di conduzione contemporanea dei mos P ed N si tratterebbe di un tempo di microsecondi o millisecondi nella peggiore delle ipotesi, non se ne accorgerebbe nemmeno...

A ben vedere lo schema, un'altra cosa che vedo è l'assenza di una resistenza tra gate e source sugli NMOS (l'equivalente diciamo delle R104-R105 sui PMOS), che aiuta a tenere spento il mos qualora non vi sia un valido segnale sul suo gate.
I mos infatti possono auto-accendersi se sul drain si verifica un transitorio veloce di tensione in grado di accoppiarsi al gate tramite la capacità drain-gate (effetto Miller).

Come detto, all'accensione il primario del trasformatore di potenza è limitato quindi la tensione è bassa per diversi secondi. Le porte sono controllate dal micro che pilota i gate, quindi non possono non avere un segnale valido: o è zero, o è 5V. I gate non sono mai flottanti, per cui non c'è bisogno di resistenza di pulldown.

[Lor1981]

Si effettivamente mi stanno un po' antipatici
Il motivo è che non sono abbastanza "ideali" da poter essere usati decentemente, se non in poche e collaudate configurazioni.

Ricordo che qualche tempo fa avevo bisogno di un generatore di corrente regolabile da 0 a 2.5A che doveva pilotare un carico tanto semplice quanto rognoso: un contatto ON-OFF, ovvero qualcosa che chiudeva o meno il generatore a massa. Come soluzione di principio usai la tua stessa configurazione, eccezion fatta per il MOS al posto del quale usai un 2N3055. Risultato: non c'è stato verso di regolare la corrente, l'operazionale oscillava in continuazione (come ti dicevo qualche post fa) e se non ho bruciato tutto è solo perché avevo usato dei buoni dissipatori!

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

Si effettivamente mi stanno un po' antipatici
Il motivo è che non sono abbastanza "ideali" da poter essere usati decentemente, se non in poche e collaudate configurazioni.

Ricordo che qualche tempo fa avevo bisogno di un generatore di corrente regolabile da 0 a 2.5A che doveva pilotare un carico tanto semplice quanto rognoso: un contatto ON-OFF, ovvero qualcosa che chiudeva o meno il generatore a massa. Come soluzione di principio usai la tua stessa configurazione, eccezion fatta per il MOS al posto del quale usai un 2N3055. Risultato: non c'è stato verso di regolare la corrente, l'operazionale oscillava in continuazione (come ti dicevo qualche post fa) e se non ho bruciato tutto è solo perché avevo usato dei buoni dissipatori!

Ma pensa
Io per varie ragioni l'ho usato in diverse applicazioni sempre per controllare bobine e non mi ha mai dato problemi, né ad alte né a basse potenze. In questo caso particolare c'è qualcosa che non mi torna ma è anche vero che sto lavorando con un sistema da mezzo kW, per cui è probabile che qualche accorgimento più raffinato della... forza bruta ci voglia
Io ho scelto i mosfet invece dei 2N3055 -che avevo usato nella prima versione, in un altro strumento- perchè per correnti importanti la corrente di base inizia ad essere sostanziosa e quindi si perde un po' di precisione nella corrente imposta (ci si devono fare delle misure abbastanza precise con 'sta cosa) e invece con i mosfet questo problema non c'è.

Certo che pilotare un contatto On-Off con un generatori di corrente effettivamente può dare rogne... ma era di tipo meccanico o a stato solido?
Probabilmente dovevi diminuire il guadagno dell'operazionale o usare componenti più lenti, a volte aiutano.

[Lor1981]

Originariamente inviato da gpc

Ma pensa
Io per varie ragioni l'ho usato in diverse applicazioni sempre per controllare bobine e non mi ha mai dato problemi, né ad alte né a basse potenze. In questo caso particolare c'è qualcosa che non mi torna ma è anche vero che sto lavorando con un sistema da mezzo kW, per cui è probabile che qualche accorgimento più raffinato della... forza bruta ci voglia
Io ho scelto i mosfet invece dei 2N3055 -che avevo usato nella prima versione, in un altro strumento- perchè per correnti importanti la corrente di base inizia ad essere sostanziosa e quindi si perde un po' di precisione nella corrente imposta (ci si devono fare delle misure abbastanza precise con 'sta cosa) e invece con i mosfet questo problema non c'è.

Certo che pilotare un contatto On-Off con un generatori di corrente effettivamente può dare rogne... ma era di tipo meccanico o a stato solido?
Probabilmente dovevi diminuire il guadagno dell'operazionale o usare componenti più lenti, a volte aiutano.

Meccanico, anzi per la precisione manuale
Per capirci, era qualcosa di simile alle saldatrici industriali dove l'omino creava il contatto toccando con una sonda il telaio connesso a massa.
Ho provato a compensare l'operazionale (un TL071 se non ricordo male) ma nisba... ha vinto lui

[gpc]

Originariamente inviato da Lor1981

Meccanico, anzi per la precisione manuale
Per capirci, era qualcosa di simile alle saldatrici industriali dove l'omino creava il contatto toccando con una sonda il telaio connesso a massa.
Ho provato a compensare l'operazionale (un TL071 se non ricordo male) ma nisba... ha vinto lui

In quel caso lì allora davvero la resistenza per limitare la corrente e un relé erano la soluzione migliore

[Lor1981]

Forse posso darti una spiegazione sul perché si rompe Q8: negli istanti in cui il carico risulta non connesso, o comunque che assorbe poca corrente, il drain di Q8 si trova ad una tensione prossima a 40V, così come il source.
In queste condizioni U6 tende a pilotare il gate verso massa, e questo fa si che la tensione VSG di Q8 sia prossima a 40V. Da datasheet invece la massima tensione ammissibile tra source e gate è 20V.
Immagino che la rottura si traduca in un cortocircuito per Q8, il che potrebbe spiegare il picco di corrente che ha fuso anche R27 e gli NMOS.
Che ne pensi?