Zamieszczam klasyczny schemat zabezpieczenia nadnapięciowego dużej mocy. C1 ceramiczny na napięcie 100V. D3 dowolna dioda krzemowa, małosygnałowa 1N4148, 1N4001 itd. Diody Zenera małej mocy. R1 o mocy 0,125W. Teoretyczna wartość napięcia ograniczenia to 6,8+22+0,6+0,6+0,6=30,6V. Zmieniając wartości diod Zenera i (lub) ilość D3 można dowolnie zmieniać próg zadziałania. Układ koniecznie trzeba przetestować przed włączeniem do obwodu, ze względu na rozrzut parametrów. Po zastosowaniu tranzystora Q2 KD502, KD503 prąd chwilowy zwiększy się do 20A. Stosujemy tylko jedno, wspólne zabezpieczenie dla wszystkich sterowników.

Napięcia kondensatorów podałem minimalne. Można zamontować na wyższe U ale zwykle ich wymiary są większe.

Projektowanie obwodów drukowanych jest kompromisem, często układ testowy działa na płytce uniwersalnej a po zmontowaniu na docelowym PCB zaczynają się schody. Nie istnieją 100% recepty, doświadczenie nie zawsze gwarantuje sukces.

Piny NC (o ile faktycznie są wolne) osobiście połączył bym z centralnym polem masy, dla poprawienia warunków chłodzenia. Obudowa PLCC nie była tworzona z myślą do układów mocy.

Sprawa mostków - wolę się rumienić z powodu kilku mostków na płytce, niż z powodu wadliwego działania całego przedsięwzięcia.

Projekt powinen być dwustonny. 74HC14 najlepiej SMD. Mostek zasilania jak najbardziej po stronie elementów. Sygnał można podać i taśmą i luźnymi kabelkami, ważne by połączenia były krótkie i zdala od przewodów mocy. Sam opornik podciągający nie wyeliminuje zakłóceń. Zabezpieczenie nadnapięciowe jednemu koledze padło. Trzeba mocniejsze tzn. Darlington z 2N3055 + BD139 (115W) przykręcony do obudowy przez przekładkę w okolicach zasilacza. To stabilizator równoległy i można włączać go w dowolnym miejscu obwodu. Przynajmniej nie trzeba będzie się bać hamowania.

Na początek muszę ostrzec wszystkich, którzy pokuszą się o wprowadzanie zmian. To co zaproponuję może nie zagwarantować poprawnej pracy sterownika. Ponadto nie istnieje możliwość wymontowania A3977 z płytki przed rozpoczęciem pracy a bez zachowania właściwych środków bezpieczeństwa możemy doprowadzić do jego uszkodzenia.
Informacje zawarte niżej dotyczą projektu kolegi kostner.

Pierwsza sprawa, stanowczo zbyt mała liczba kondensatorów ceramicznych 0,1uF (100nF) blokujących sygnały impulsowe i w.cz. Takie kondensatory na napięcie 50V należy przylutować bezpośrednio (strona miedzi) do wyprowadzeń IC3 IN-GND, drugi do OUT-GND. Kolejny (bezwzględnie) trzeba przylutować bezpośrenio do PIN7-PIN14 IC1. Teraz kolej na 0,1uF/100V pierwszy PIN43-MASA, drugi PIN25-MASA (równolegle do C15, C16). Następnie sprawa kondensatorów elektrolitycznych. Wszystkie mają być o obniżonej oporniści szeregowej (low esr), które można rozpoznać po napisie 105°C. Ponadto C21 wymieniamy na 100uF/16V a C12 na 220u/6V.
Teraz trochę pokroimy! Wszelkie pętle są szkodliwe. Przecinamy ścieżkę +VDC powyżej C10, drugi raz tuż za +C16 (pozostawiamy połączenie kondensatora z U1). Wykonujemy mostek drutem lub przewodem 1mm między +C15 a +C16. Zamykanie pętli masy jest polecane ale w układach w.cz. więc przecinamy cienką ścieżkę na górnej krawędzi, nad byłym mostkiem +VDC. Jak widać jestem zwolennikiem prowadzenia zasilania w układzie gwiaździstym.
Wiadomo, że układ jest bardzo czuły na ładunki statyczne jak i na wszelkie inne zakłócenia, więc należy go "znieczulić". Niezłym przykładem znieczulania jest wejście RESET pin 27, tyle że "antena" po której zasilany jest R12 jest za długa. Ścieżkę przecinamy na lewo od R12 i przed R6. Lewy koniec R16 łączymy mostkiem bezpośrednio z OUT IC2. Wejście ENABLE PIN41 łączymy (w pobliżu U1) opornikiem 2,2kΩ do masy. Za miejscem lutowania opornika przecinamy ścieżkę (antenę) do PIN4 IC1. Przecinamy drugi koniec tej ścieżki przy PIN4. Wycięty odcinek zastępujemy mostkiem prowadzonym najkrótszą drogą między PIN4 IC1 - PIN41 U1 (z opornikiem). Wejście SLEEP (potencjalne źródło usypiania) zabezpieczymy kondensatorem ceramicznym 1nF do masy, R5 wymienimy na 1kΩ. Wejścia MS1 i MS2 (PIN 20 i 19 U1) dwoma kondensatorami po 1nF do masy. Najciężej pracujące wejście STEP (PIN31 U1) zabezpieczymy dwoma opornikami 4,7kΩ, przylutowanymi blisko U1. Pierwszy PIN-MASA, drugi PIN-OUT IC2. Powstanie "dzielnik" napięcia podobny do R10- R13. Ścieżkę oczywiście wycinamy za opornikami 4,7k i przed PIN2 IC1. Usunięte połączenie zastępujemy mostkiem. Skasowaliśmy potencjalnie najniebezpieczniejszą antenę. Wejście DIR PIN5 nie wymaga znieczulania ale dla świętego spokoju można dolutować opornik 2,2kΩ do masy.
Pozostaje kosmetyka. Trzeba wylutować R10 a w jego miejsce zamontować helitrim, najlepiej pionowy 4,7kΩ przez co uzyskamy możliwość regulacji napięcia PFD od 0 do 2,5V.
Jeszcze kwestia przewodów. Zasilanie faz silnika powinno odbywać się za pośrednictwem 2 odrębnych par przewodów dość ściśle skręconych między sobą. Dobrze było by zastosować pierścienie ferrytowe tak na przewodach zasilających jak i fazowych tzn. 3 na sterownik. Oczywiście przewody sygnałowe "dochodzą" do płytki z jednej strony, pozostałe z drugiej.
Jeśli coś przeoczyłem to proszę dać znać.

markcomp77 pisze:podstawowe problemy z a3977 wynikają z paru źródeł:

-zakłóceń... przenikaniu sygnału z wyjścia do obwodów wejściowych
-silniki o dużej indukcyjności wymagają czasami wydłużenia czasu Tblank dla poprawnej pracy pętli sprzężenia... czyli wzrostu Ct

ilość zakłóceń wzajemnych rośnie w kompletnym sterowniku wieloosiowym

PCB JOE jest bardzo ładna i estetyczna. Wiem doskonale ile pracy trzeba włożyć w taki projekt. Jednak sama estetyka to nie wszystko. Płytka wymaga poprawek, wskażę tylko jeden z problemów: ścieżka międy pin 31 STEP (A3977) a pin 2 (IC1A) jest jedną z najdłuższych w całym obwodzie, ponadto przebiega bardzo blisko obu par wyjść. Jeśli będzie ktoś chętny to mogę wskazać węcej niedopatrzeń.

Silniki o dużej indukcyjności (wysokie napięcie nominalne) raczej nie powinny być stosowane w układach PWM, ze względu na małą prędkość narastania prądu. Oczywiście jeśli ktoś się uprze... Silnik kolegi kostner jest na 2,6V i raczej nie wygląda na giganta indukcyjności. Tblank to czas, w którym blokowany jest komparator prądu wyjściowego od chwili rozpoczęcia Toff (pojawienie się stanów nieustalonych mostka podczas przełączania). Przy wartościach podanych 10n i 20k Otrzymujemy Toff = 200us i Tblank = 14us czyli 7%. Można by się martwić czasem Tblank po zastosowaniu kondensatora 220p. AllegroMicro rozjaśnia nieco sprawę w karcie A3957, znajdziesz tam sporo o gaszeniu.

[ Dodano: 2007-01-01, 22:07 ]

markcomp77 pisze: a3977 bez zabezpieczenia nadnapięciowego daje się zniszczyć nawet bez włączenia zasilacza - wystarczy "zdrowo" zakręcić silnikiem (potwierdzone doświadczalnie przez jednego kolegę!)

Mam pytanie dodatkowe. Uszkodzeniu uległ mostek czy logika?
Teoretycznie nie powinno nastąpić "coś takiego", gdyż wszystkie mosfety zawierają diody (clampujące), które powinny odprowadzić SEM do źródła zasilania ale jeśli silnik był duży a kondensatory w zasilaczu nie rozładowały się...
Kolega kostner ostatnio pozbył się 2 szt.

[ Dodano: 2007-01-01, 22:31 ]

markcomp77 pisze: zastanawiam się ostatnio w jaki sposób jest realizowana w niektórych bardzo markowych sterownikach cecha reklamowana jako: " kompensacja rezonansów w zakresie średnich pasm" (czy jakoś tak w/g wolnego tłumaczenia)

i wychodzi mi, iż czynnikiem kompensującym może być właśnie GASZENIE
natomiast informacja o "tłumieniu" pracy silnika (czyli o rezonansie) powstaje z analizy BEMF

Czy "średnie pasma" oznaczają średnie prędkoście obrotowe?
Może chodzi o jakąś korelację rezonansu własnego cewki silnika z częstotliwością PWM i prędkością obrotową?
BEMF można "dostrzec" po wyłaczeniu prądu - rozpoczęciu fazy gaszenia.
Większość sterowników jest "ślepych" w momencie włączenia prądu fazowego i chwilę potem jak zostanie wyłączony (Tblank). Jedynym miejscem gdzie można pokombinować to Toff.

markcomp77 pisze:PFD - to procent szybkiego gaszenia... ideałem było by ten procent zmieniać dynamicznie w zależności od prędkości silnika i....
można by również wykorzystać możliwość wpływania na mechanizm gaszenia przy próbie kompensowania rezonansów silnika

Średnie gaszenie uzyskiwane jest sztucznie przez połączenie szybkiego i wolnego - to jest raczej oczywiste. Producent doskonale wie jaki tryb gaszenia jest aktualnie potrzebny i zapewnia, że układ zmienia go automatycznie. Tylko skąd problemy? Można się pokusić i dobudować układ, który na podstawie wartości prądu i kierunku jego zmian w obu mostkach, będzie korygował Percent Fast Decay Input. Pozostaje pytanie w którą stronę? Jeśli jeden mostek wymaga wolnego gaszenia, drugi - średniego a następnie odwrotnie!
Moim skromnym zdaniem sprawa tłumienia rezonansów silnika pozostanie otwarta gdyż istnieje zbyt wiele czynników, które należy brać pod uwagę. Silnik leżący na stole będzie miał rezonanse katalogowe, po zainstalowaniu w maszynie dużo będzie zależało od sprzęgła, masy śruby, rodzaju śruby, masy suportu, oporów łożyskowania, oporów skrawania, zastosowania silent bloków itd. Bardzo możiwe, że pierwotne rezonanse mogą zostać rozmyte ale równie dobrze mogą dojść nowe. Myślę, że należy konkretną oś maszyny "prześwietlić" a częstotliwości rezonansowe wyłączyć z posuwów.

Trochę przejrzałem kartę katalogową A3977. Wynika z niej, że układ jest stworzony do pracy w mikrokroku. Stabilna praca w trybie mikrokroku wymaga prawidłowego "gaszenia" (Decay) czyli wpływania na prędkość zmniejszania prądu cewek silnika, po rozpoczęciu cyklu wyłączenia (Off Time). Producent zapewnia, że układ automatycznie dobiera Decay w zależności itd. Ten sam producent informuje, że jeśli podamy na wejście PFD napięcie 0,6V lub większe, to układ będzie gasił powoli (Slow Decay), jeśli 0,21 do 0,6 do średnio (Mixed Decay), natomiast jeśli podamy 0 do 0,21 to - szybko (Fast Decay). Twój układ posiada dzielnik napięcia R10, R13, który podaje 2,5V na PFD - czyli Slow Decay. Pozostaje kwestia automatycznego doboru gaszenia przez układ - jest czy jej nie ma? Najwyraźniej automatyka ta jest zawodna, gdyż Twoje silniki nie działają poprawnie. Gaszenie jest cały czas wolne a w mikrokroku powinno być na przemian wolne i średnie. Producent zaleca stosowanie CT w zakresie 470p do 1,5n a RT 12k do 100k. Proponuję przywrócić wartości pierwotne tzn. 1n i 51k. Oporniki 2,2k R7 i R6 zamiast 10k mają jedynie wpływ na nieco większy pobór prądu ze źródła 5V. Producent układu nie zamieścił przykładowej, działającej aplikacji (może takowa nie istnieje). Ludzie na innych forach kombinują i nawet spotkałem potencjometr, z którego podawane jest napięcie na PFD! W Twoim przypadku po zwarciu styków 3 i 2 JP2 uzyskasz Fast Decay a po włączeniu opornika 330 om (0,3V) - Mixed Decay. Trzeba poeksperymentować.
Może ktoś ma inne doświadczenia?

kostner, - Możesz podać wartości RT, CT oraz wartość kondensatora na wejściu PFD? Sterownik najwyraźniej należy "stoić" do konkretnego silnika. Bardzo możliwe, że częstotliwość PWM jest zbyt niska. Pomocny byłby oscylogram napięcia na R SENSE ale wiadomo - nie wszyscy mają oscyloskop. Najlepiej podaj link do całego projektu.

Czy możesz coś więcej powiedzieć o silnikach?
Napięcie nominalne, ilość kroków, ilość uzwojeń itd? Jaki prąd ustawiłeś w sterownikach i jakim napięciem je zasilasz?