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Forum: Mikrocontroller und Elektronik L298 ersatz für bipolaren Schrittmotor mit 4,2A

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Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 30.06.2009 00:32
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hallo erstmal ^^

ich habe einen Schrittmotor der 4,2A pro Phase brauch, von dem her kann
ich die L298er geschichte vergessen.

jedoch habe ich noch eine Platine rumliegen, die funktioniert und mit
3xL297 arbeitet also fehlt mir nur noch die durch den Strom
ausgeschlossenen L298er auf einer Platine für die Motoren.

Ich hab mir gedacht das ich das mit Mosfets lösen könnte außerdem sind
die von der Technik her wesentlich moderner als die alten L298.

Die schaltung hab ich mir überlegt aber da ich fast noch nie mosfets
verbaut hab und mich nur wenig mit mosfets auskenne wollte ich das sie
von euch mal gegenkontrolliert wird.

achja wie man dem schaltplan entnehmen kann will ich mein schrittmotor
bipolar schalten und ich weiß die mosfets brauchen mehr Spannung als die
logischen and/nand sachen ausgeben deshalb müsste ich da noch ein
Mosfettreiber dazwischenschalten

der in der Schaltung verbaute Mosfet muss nicht unbedingt sein wenn ihr
ne bessere alternative habt nur raus damit ^^
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 30.06.2009 03:17

L6203, gut gekühlt. LMD18200 macht nur 3A.
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 30.06.2009 13:49
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was heitßt gut gekühlt für dich?^^
reicht da V 6716Z für 2 zusammen oder sogar nur einzeln?

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=C85;G...

hab den schaltplan mal fertig gemacht
Autor: Pieter (Gast)
Datum: 30.06.2009 14:16

moin moin,

für T1, T5..die oben, solltest Du dann P-Channeltypen nehmen.
Damit die 7667 "richtig" funktionieren sollten da auch C's ran.

In meiner Ansteuerung nehme ich den 7667 und den IRF7389 in SO8 für ca.
3,5A.

MfG
Pieter
Autor: Pieter (Gast)
Datum: 30.06.2009 14:19

Nachtrag:
0R56 bei 4A...ein Grill. Ich  habe da 0R022 in SMD drin.
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 30.06.2009 14:25

> was heitßt gut gekühlt für dich?^^

Nun, das IC verträgt 4A, die 4.2 liegen im 10% Toleranzbereich, laut
Datenblatt verträgt das IC auch kurzfritsig 5A, die 4A sind also ein
Limit der Kühlung.

Da bei 4.2A ca. 17W Verlustwärme entstehen, das Gehäuse 90 GradC heiss
werden darf, bei 40 GraC Umgebungstemperatur, muss der Kühlkörper 2.8
K/W haben.

Das Reichelt-Teil ist mit 3.6K/W deutlich unterdimensioniert, zumal die
Angaben immer im besten Fall sind (Kühlrippen senkrecht als Kamin bei
freiem Luftzug).

Nimm für ein IC was mindestens doppelt so grosses, oder Zwangskühlung
per Lüfter.
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 30.06.2009 15:16
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ich hab die 0R56 noch von dem L298er drin, den müsste ich natürlich
tauschen.

@ pieter
ich meinst du das so wie ich es jetzt als ausschnitt geschaltet hab?

@ Mawin
so große Kühlkörper will ich eigentlich nicht benutzen und ich hab gerne
noch nen weng Luft nach oben und der L6203 ist da schon am maximum.
Autor: Pieter (Gast)
Datum: 30.06.2009 15:30

moin moin,

nee ohne C4,C5 dafür habe ich neben C6 noch einen SMD-Tantal 10µF/16V
direkt unter den PIN vom 7667.
Sieh dir die Schaltung mit 2x 2x IRF7389 an, da reicht bei mir die
Leiterplatte als Kühlfläche, ca. 2cm^2, allerding sitzt auf dem Modul
ein kleiner 12V-Lüfter (40x40mm) der mit 5V betrieben wird.

Mit Gruß
Pieter
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 30.06.2009 15:47

Pieter schrieb:

> Sieh dir die Schaltung mit 2x 2x IRF7389 an, [...]

wo denn ??^^

Pieter schrieb:

> nee ohne C4,C5 dafür habe ich neben C6 noch einen SMD-Tantal 10µF/16V
> direkt unter den PIN vom 7667.


Ich dachte den C4/C5 brauch der Mosfett damit er schnell schalten kann.
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 30.06.2009 16:43

> so große Kühlkörper will ich eigentlich nicht benutzen und ich hab gerne
noch nen weng Luft

Ich möchte auch eine Ferrari aber ihn nicht bezahlen, weil ich gern
schneller in Rom wäre.
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 30.06.2009 16:53

schon klar ^^

aber ich mein warum ned Mosfets selbst verwenden die kleinere Kühlkörper
brauchen als nen L6203 überlasten und nenn Monsterkühlkörper ?
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 01.07.2009 01:10
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so hab mir mal weil Pieter gesagt hat das ich für den oberen teil P
Mosfet´s brauche und für den unteren Teil N Mosfet´s brauche geeignete
rausgesucht

da ich ja schließlich 4,2A und 24V habe

IRF 7416
IRF 7463

ich hab nun die 10uF ergänzt, weiß zwar ned wofür die gut sind und wie
du auf 10uF kommst aber ok^^

hier die aktuelle schaltung

wie gesagt ich weiß nicht ob es funktioniert wie ich mir das vorstelle
wenn ihr fehler findet nur raus damit ^^

des weiteren weiß ich ned ob ich die transistoren kurzschließe in der
umschaltphase wie kann ich das verhindern?
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 01.07.2009 01:16

Nachtrag:

brauche ich bei den Mosfets eigentlich diese dioden oben auch wie beim
L298 oder können die weggelassen werden?
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 01.07.2009 01:21

Wenn Enable und In1 high ist, liefert IC2A high und der ICL7667 liefert
0V an den oberen PMOSFET der daraufhin leitet. IC2b liefert low und der
ICL7667 legt 24V an den NMOSFET, der daraufhin leitet. Merkst du was?

> des weiteren weiß ich ned ob ich die transistoren kurzschließe in der
umschaltphase wie kann ich das verhindern?

In dem man einen ordentlichen MOSFET-Treiber verwendet, der gleich obere
und untere Seite treibt und sich um die Totzeit kümmert, wie IR2110 oder
HIP4080, die kommen dann auch mit NMOSFETs klar.
Autor: Pieter (Gast)
Datum: 01.07.2009 09:05

moin moin,

>>und sich um die Totzeit kümmert..

NÖ, der Treiber kennt die Totzeit nicht und kann sich daher um nichts
kümmern.
Für den IR2110 wird nur angegeben, das die Laufzeitunterschiede <10ns
sind.

Den IRF7389 habe ich wegen SO8 und der Nutzung des breiten Leiterzuges
als Kühlfläche für beide FETs genommen.

>>ich hab nun die 10uF ergänzt, weiß zwar ned wofür die gut sind und wie
du auf 10uF kommst aber ok^^

SMD-Elkos sind i.d.R. low-ESR, können also Stromspitzen gut puffern.
Tantal in Bauform TAJ-B passt genau zwischen die PINs des ICL7667.
Im Datenblatt ICL7667 sind 4,7µF angegeben.

Wenn Du P und N Fets verwendest, passe bei der Ansteuerung auf.

MfG
Pieter
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 01.07.2009 11:45

> Für den IR2110 wird nur angegeben, das die Laufzeitunterschiede <10ns
sind

Stimmt nicht. Der Hersteller spricht von "delay matching" und nennt eine
Einschaltzeit von 120ns und eine Ausschaltzeit von 93ns, also eine
dead-time von 27ns die auf garantiert 10ns genau eingehalten wird. Nicht
ohne Grund enthält der Chip eine Flip-FLop Verriegelung zwischen LO und
HI und einen Funktionsblock namens DELAY und zeigt die Auswirkungen in
einigen Diagrammen. Schau halt einfach mal ins Datenblatt, bevor du das
nächste mal was schreibst.
Autor: Pieter (Gast)
Datum: 01.07.2009 12:46
Angehängte Dateien:

>>Flip-FLop Verriegelung zwischen LO und HI

wodenn?
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 03.07.2009 02:49

ok und wie mach ich es dann wenn nicht mit dem treiber?

eigene logik deadschaltung mit full-nand schaltung oder so in die
richtung oder spannung prüfen und erst schalten wenn kein durchfluss
mehr von dem oberen Mosfet kommt?

aber nochmal zum eigentlichen thema ^^:

Die schaltung wie ich sie aufgezeichnet habe mit allen C´s und Mosfets
und Treibern würde bis auf das Problem mit der Totzeitschalt
funktionieren?

nochmal zur kühlung von den
IRF 7416:
Rsd(on)= 0R02
I = 4,5A (einfach mal aufrunden von 4,2A auf 4,5A^^)
Spannungsabfall dem nach = 0,09V
Verlustleistung demnach =0,405W

Rsd(on)= 0R011
I = 4,5A (einfach mal aufrunden von 4,2A auf 4,5A^^)
Spannungsabfall dem nach = 0,0495V
Verlustleistung demnach =0,22275W

also praktisch auch nix für beide
also gar kein kühler für 4,5A ??? O.o
das wär ja zu schön um wahr zu sein^^
oder hab ich mich irgendwo verrechnet?
Autor: Michael (Gast)
Datum: 03.07.2009 05:54

Verrechnet hast du dich scheinbar nicht, problem ist aber auch nicht der
statische Fall sondern der dynamisch, also wenn geschaltet wird. Und
dann kann es schon bis in den zweistelligen Wattbereich wandern mit der
Verlustleistung ;)
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 03.07.2009 13:23

> Die schaltung wie ich sie aufgezeichnet habe ... funktionieren?

Nein, du hast die Ansteuerung der oberen PMOSFETs nicht im Griff, wie
schon aufgezeigt. Liest aber scheinbar kein Schwein. Ich weiss nicht,
was dich z.B. an einem HIP4080 stört.

Die kleinen IRFs sind schon ganz nett, aber wieso fragst du "kein
Kühler" ? Nie ins Datenblatt geguckt ? Die sind SO8, die lassen sich gar
nicht auf einenn Kühlkörper schrauben. Die knapp 0.5W die du
ausgerechnet hast, sind schon ganz ordentlich für auf die Platine
gelötete Bauteile.
Autor: David W. (seemuhkuh)
Datum: 03.07.2009 14:29

sry hatte mir nur den IR2110 angeschaut vom datenblatt her, weil ich den
HIP4080 ned bei reichelt/conrad fand :(

Der HIP4080 ist ja genau das was ich brauch ^^
aber im Datenblatt ist der mit full n Mosfets beschalten,
also doch keine p Mosfets für den oberen Teil?
Autor: MaWin (Gast)
Datum: 03.07.2009 16:36

DER verwendet klugerweise NMOSFETs, denn die haben halben Widerstand bei
gleichem Preis, und so was interessiert kommerzielle Anwender.
So lange man PWM macht, erzeugt er auch die Spannungen zur Ansteuerung
der obene MOSFETs.
Ein HIP4080 ist durchaus ein knackiger IC, nicht so gutmütig wie ein
LM324 oder 7805. Siehe HIP4080 in
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.1

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