Aktiver Freilauf für BLDC Regler im Modellbau.

[Georg X. (schorsch666)]

Hallo Leute,

ich bin grad dabei die günstigen China Relger aus dem Modellbau etwas
auf zu peppen.

Eins der wichtigen Punkte dabei ist der aktiver Freilauf.

Dazu bräuchte ich noch etwas mehr Informationen. Kennt jemand ein paar 
Links oder ne Literatur wo man was nachlesen kann?


Gruss,
Georg.

[Mathias O. (m-obi)]

Was ist denn der aktive Freilauf?

[Georg X. (schorsch666)]

hi,

Bei einem Brushless Motor mit 3 Phasen (jede Phase an einer Halbbrücke) 
wird die rückinduzierte Spannung von den Spullun nach dem Abschalten der 
FETs über die Freilaufdioden bzw. die Bodydioden der Fets geleitet.
Dies Verursacht recht viel Verlustleistung die wiederrum in Wärme 
umgewandelt wird und abgeführt werden muss. Dass ist an sich der passive 
Freilauf.

Wenn mann nun zu diesem Zeitpunt die Rückinduzierte Spannung über den 
unteren Fet der Halbbrücke leitet hat man nur die Verlustleistung die am 
Innenwiderstand des FETs abfällt. Bei einem FET mit 6mOhm RDSON ist dies 
um einiges weniger als an einer Freilaufdiode.

Gruss,
Georg.

[Εrnst B. (ernst)]

Also praktisch Drei-Phasen-Synchrongleichrichtung der rückinduzierten 
Spannung?

[Simon K. (simon)]

Aktiver Freilauf:
Du hast ein PWM Signal. Bei Low wird der untere Transistor 
eingeschaltet, bei High der obere. (Oder andersherum).
Der Motor hängt in der Low Phase dann zum Beispiel mit beiden Drähten 
auf Masse und in der High Phase mit einem auf Masse und einem auf 
Betriebsspannung.

Passiver Freilauf:
Du hast wieder ein PWM Signal. Bei Low wird der untere Transistor 
eingeschaltet, bei High gar keiner.
Der Motor hängt hier bei der Low Phase mit einem Draht auf Masse und mit 
einem Draht in der Luft.
In der High Phase, so wie oben.

[Trafowickler (Gast)]

Übliche Fet-Brücken haben bei entsprechender Ansteuerung der
Brückenzweige bereits einen "aktiven" Freilauf:

Wird also in jedem Brückenzweig der (+) und der (-)-Zweig alternativ 
geschaltet ( Totzeit nicht vergessen ! ), fliesst auch der Inversstrom 
über den R(ds,on);
jedenfalls bei nicht zu grossen Strömen ( Flussspannung der 
"intergierten" Diode ).

[Εrnst B. (ernst)]

Hier mal ein Bild von einem Regler, den ich umgelötet hab.
(ISP-Anschluss dran + UART freigeräumt)
Software ist noch im entstehen...

[Simon K. (simon)]

Oh Gott! ;)

[Εrnst B. (ernst)]

Simon K. schrieb:
> Oh Gott! ;)

Du hast die Rückseite noch nicht gesehen :)

Man sieht noch deutlich welche vier FETS die glücklichen mit 
Kühlkörperkontakt waren.
Die anderen sind so schief draufgelötet dass die teilweise zwei mm 
Abstand vom Kühlblech hatten.

Dafür ist das Lötzinn reichlich vorhanden.


Nun gut, die 70 Ampere für die das Teil eigentlich gedacht ist, brauch 
ich eh nicht.

[Matze (Gast)]

Was sind das eigentlich für ICs im SO8 Gehause auf der Prozessorseite? 
Sind das FET Treiber? Kannst du mir mal die Bezeichnungen abschreiben? 
Und die Typen der P-Fets würden mich auch interessieren.

[Εrnst B. (ernst)]

Es sind keine P-FETS drauf, alles N-FETS, Typ Si4404, jeweils 4 
parallel.

Gate-Treiber sind dreimal IRF2103.

Die anderen SO8s:
zweimal LM2931-M5.0 (5V Low-Drop regler)
Einer betreibt den Mega8, der andere betreibt eine Charge Pump 
(Typenbezeichnung leider nicht lesbar), diese erzeugt so ~11 V für die 
IRF2103.
Ansonsten: Optokoppler, 16MHz Resonator, Hühnerfutter.

Das Ganze kostet dann etwa 19 €, da lohnt kaum ein Selbstbau.

[Simon K. (simon)]

IR2103?

[Georg X. (schorsch666)]

Nabend,


da wir ja die Frage nach dem aktiven Freilauf geklärt haben wären ein 
paar Links mit Informationen ganz hilfreich.

Gruss,
Georg.

[Εrnst B. (ernst)]

@simon:
Ja, IR2103. Der schwachbrüstige mit 210mA / 360mA.
Macht aber nix, weil die jedem FET nochmal so knapp unter einem kOhm als 
Gate-Widerstand verpasst haben. (Auch den Lowside-FETs mit der PWM)

@Schorsch:
Hmm, schwierig da was zu finden... Viel Werbung bei.
Funktioniert das Ganze dann noch Sensorless? Sollte eigentlich, der 
jeweils dritte Anschluss bleibt ja in der Schwebe, oder?

[Simon K. (simon)]

Εrnst B✶ schrieb:
> @simon:
> Ja, IR2103. Der schwachbrüstige mit 210mA / 360mA.
> Macht aber nix, weil die jedem FET nochmal so knapp unter einem kOhm als
> Gate-Widerstand verpasst haben. (Auch den Lowside-FETs mit der PWM)
Du hattest oben IRF2103. :D
Aber knapp unter einem kOhm? Das klingt nicht gut. Die ach so 
"schwachbrüstigen" IR2104 benutze ich um IRLR7843 zu treiben, das geht 
eigentlich ziemlich zügig. Die eingebaute Deadtime von etwa 0,5µs passt. 
Habe aber 4,7 Ohm als Gatevorwiderstände :O

> @Schorsch:
> Hmm, schwierig da was zu finden... Viel Werbung bei.
> Funktioniert das Ganze dann noch Sensorless? Sollte eigentlich, der
> jeweils dritte Anschluss bleibt ja in der Schwebe, oder?
Ja, geht noch. Selbst ausprobiert ;)
Ja, genau. Die EMF Spannung wird ja in der floatenden Phase gemessen, 
von daher Wumpe.

[Georg X. (schorsch666)]

Hi,

sollte eigentlich mit den Sensorlosen auch Funktionieren.
Der Nulldurchgang wird ja an sich jetzt auch schon erkannt.

Georg.

[Gast (Gast)]

Kleine Frage zum Verständnis des aktiven Freilauf:

In einem PWM Takt:
Die Windung bleibt dem einen Ende immer auf Masse und das andere wird 
zwischen Masse und Batterieplus hin und hergeschalten.


Prinzipiell könnte man ja auch zwischen Generator und Motorbetrieb 
umschalten in einem "PWM Takt" - bringt es das?