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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Drehzahlregelung Gleichstrommotor


Autor: ich (Gast)
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Ich habe in unserem Keller einen Fahrrad-Nabenmotor ausgegraben und 
möchte damit versuchen ein Fahrrad auf E-Antrieb umzurüsten. Der Motor 
hat eine maximale Dauerleistung von 500W bei einer Spannung von 12V. Die 
Drehzahl des Motors soll natürlich geregelt werden, ich dachte dabei an 
PWM:

(+)
0----------+
           |
           |
         __|__
        |     |
        |Motor|
        |__ __|
           |
           |
           |
        |__|
  ------|
        |>-+
           |
           |
0----------+
(-)

So sollte der Leistungsteil in etwa aussehen, die Freilaufdiode habe ich 
weggelassen, mit den Strichen zu zeichnen ist lästig...
Welche n-Kanal MOSFETs würden sich für den Zweck am besten eignen? Bei 
den 42A maximalem Dauerstrom, der kurzzeitig auch oft überschritten 
werden dürfte muss ich wohl eher einige parallel schalten oder?
Angesteuert werden sollen die FETs von einer analogen Schaltung, die 
einen Sägezahn mit einer variablen Gleichspannung vergleicht, ich möchte 
das ganze nämlich ohne µC aufbauen.

Das ist mein erstes Projekt mit Leistungselektronik, daher bitte ich um 
Verständnis, wenn ich mir das jetzt ein bisschen zu einfach vorstelle.

Autor: Frank Bär (f-baer)
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Da brauchst du schon eine geglättete PWM, sonst wird das Murks.
Probiers lieber mit einem regelbaren Tiefsetzsteller vor dem Motor.

Edit @ mehrere FETs parallel: lass diesen Mist weg und kauf lieber 
gleich einen passenden FET.

Autor: ich (Gast)
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Was verstehst du unter einem "regelbaren Tiefsetzsteller"? Eine Art 
Schaltnetzteil? Könnte man die zerhackte Spannung nicht mit einem großen 
C und einer Drossel glätten?

Autor: Ganymed (Gast)
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>...jetzt ein bisschen zu einfach vorstelle.

So schwer ist das auch nicht.
Dein Ansatz ist schon ganz gut.
Was eine geglättete PWM ist, muss der
Frank Bär gleich mal genau erklären.

Die Induktivität des Motors wird den
Strom schon genug glätten. Eine Frei-
laufdiode, die den vollen Motorstrom
hält, ist natürlich unbedingt nötig.

Die Frequenz sollte möglichst niedrieg
sein (kleine Verluste am FET). Sie muss
so aber so groß sein, dass der Motor
ruckelfrei läuft.

Ich würde auch nur einen FET einsetzten.
Du musst ihn aber entsprechen mit einem
FET-Treiber ansteuern, damit er schnell
leitet und sperrt (Grund: "kleine
Verluste am FET").

Versuchs doch erst einmal mit einem
entsprechend geschalteten NE555 + FET.
u.U. reicht der 555 auch als Treiber.

Autor: Frank Bär (f-baer)
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Dazu solltest du aber vor dem Motor schalten. Glättung dazu, dann hast 
du eine vernünftige Betriebsspannung für den Motor.
Ich vermute mal, dass du deine Sägezahnspannung auf einen Schmitttrigger 
legst. Wenn ja, dann solltest du mal über Hysterese nachdenken.

@ganymed: Ein Tiefsetzsteller erzeugt PWM, Glättung führt zu einer 
niedrigeren "nahezu" zeitkontinuierlichen Spannung. Ist doch eigentlich 
nicht so schwer, oder? Er will PWM-Steuerung, die sollte dann aber, wie 
du selbst sagt, niederfrequent sein. Was liegt also näher, als der PWM 
einen Glättungskondensator zu spendieren?

Autor: anonymous (Gast)
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ich gebe Ganymed mal Schützenhilfe:

Ohne Glättung! denn der Motor selbst ist die Glättung, denn er hat 
definitiv einige µH - mH, so dass der Motorstrom - und damit das 
Motormoment - kaum Ripple haben wird.

nimm als FET z.B. einen irf1404 (z.B. Reichelt?) und steuer ihn mit 
einem NE555 an.
Die 200mA als Gatestrom sollte reichen, ansonsten eine Endstufe aus NPN 
& PNP als "Meinungsverstärker" für den NE555 (BC337 + BC327).
Lass dich von den Optimistischen Datenblattangaben bez. Strom nicht 
blenden: das sind Werte bei optimaler Kühlung, und ohne irgendwelche 
Schaltverluste.
Probiers zu Beginn mal mit 18Khz, das hört man nicht mehr. Wenn der 
Transistor zu warm wird, kannst du immer noch runter gehen.

als Diode: ne Passende hab ich grad nicht im Kopf, eventuell eine 
MBR4045,
ode irgendwas aus der Sekudärseite eines geschlachteten PC-Netzteils.

Große Low-ESR-Elkos vor deiner Schaltung nicht vergessen. (Auch PC 
netzteil, 12V sekundär...), sonst gibts Überspannungen an dem FET 
aufgrund der Zuleitungsinduktivität.

Ich habe sowas schon gebaut, allerdings bis 70A und etwas aufwendiger 
mit nem AT90CAN128 als µC, also glaub mir, es geht so.

Autor: ich (Gast)
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Danke für die Antworten. Ich habe inzwischen versucht mit dem NE555 eine 
Schaltung so zu entwerfen, dass ich eine Rechteckspannung mit einem 
Tastverhältnis zwischen 10% und 90% und einer Frequenz von 18Khz 
herkriege. Benutzt habe ich auf die schnelle den Rechner vom dieser 
Seite:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0310...

Allerdings steht da, dass R1 nicht kleiner als 10KOhm sein darf. Wenn 
ich mich aber daran halte, komme ich nie auf die Frequenz von 18 KHz. 
Wenn ich das nachrechne komme ich auch auf einen Wert von 60 Ohm, das 
bei 12V Betriebsspannung mehr als die maximalen 200mA über den 
Discharge-Pin fließen (C1 nicht berücksichtigt). Darf R1 nicht merklich 
kleiner als 10KOhm sein?. Wie groß muss eigentlich C1 mindestens sein?

Autor: anonymous (Gast)
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Google und "PWM NE555" liefert:

http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_ne555.htm

und immer wieder gern zitiert:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25
die dritte Schaltung ist mit nem ne555

Autor: ich (Gast)
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Danke für die Links, jetzt ist alles klar.
Vielen Dank für die Antworten, dann werde ich mal schauen wie weit ich 
komme.

Autor: MaWin (Gast)
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> Welche n-Kanal MOSFETs würden sich für den Zweck am besten eignen?
> Bei den 42A maximalem Dauerstrom, der kurzzeitig auch oft überschritten
> werden dürfte muss ich wohl eher einige parallel schalten oder?

Der / die MOSFETs müssen der Blockierstrom des Motors (an vollem Akku) 
aushalten, das heisst du brauchst mehrere.

Als Abhilfe schaltet man ab, wenn der Strom zu hoch wird, es gibt dazu 
einerseits 'protected MOSFETs' (NID5003, BTS149), andererseits 
MOSFET-Treiber wie IR2121, dann reicht ein 42A MOSFET.

> Da brauchst du schon eine geglättete PWM, sonst wird das Murks.

Unsinn.

Der Hilfsantrieb beim Fahrrad darf übrigens nur unterstützend wirken 
(wie eine Servolenkung, nur hier die Pedale) und muss ab einem 
bestimmtem Tempo abschalten.

Autor: ich (Gast)
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Also ich habe gerade ins Datenblatt des IRF1404 geschaut. Was da steht 
kann ich kaum glauben. Der Transistor soll 333W Verlustleistung 
vertragen??
Im TO-220 Gehäuse? Natürlich nur unter optimalen Kühlbedingungen, in der 
Praxis als höchstens die Hälfte, aber selbst das scheint mir noch weit 
zu viel. Auch die 202A die der FET vertragen soll traue ich ihm einfach 
nicht zu, das verkraften die Anschlussdräht ja nicht mal. Was sind 
praktisch annehmbare Größen für einen solchen FET?

Ich habe noch 4 Stück davon, die werde ich parallel schalten. Nur muss 
ich dann wohl auch einen Treiber verwenden, die 200mA aus dem NE555 
werden wohl nicht ausreichen, um die Gate-Kapazität rechtzeitig 
aufzuladen.
BtW: Wo im Datenblatt finde ich die Überhaupt? Ich finde nur eine Angabe 
zur Ladung: Total Gate Charge = 131 nC.

Als Diode nehme ich einfach die nächstbeste aus einem alten PC-Netzteil, 
die um die 50A und über 40V aushält. Oder muss die besonders schnell 
schalten können?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Der Transistor soll 333W Verlustleistung vertragen??

Wenn du schaltend (PWM) arbeitest, solltest du weit drunter bleiben..


>Ich finde nur eine Angabe zur Ladung: Total Gate Charge = 131 nC.

Genau die ist das. Die Info reicht: Mit jedem Umladen des Gates muss 
diese Ladungsmenge zugeführt oder "vernichtet" werden.

=> Diese Ladungsmenge muss in der (von dir gewünschten) Umschaltzeit in 
das Gate "fließen". Also Total_Gate_Charge durch Umladezeit ist 
Ladestrom.

=> Diese Ladungsmenge mal PWM-Frequenz ist mittlere Stromaufnahme der 
Gate-treiberschaltung. Das nochmal mal der gewünschten Gatespannung ist 
die benötigte Leistung für den Gatetreiber....


>dem NE555
Ihhh....

Autor: Michael O. (mischu)
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Hmm, vorsicht mit dem NE555!

Du willst einen Strommittelwert von ca. 40A schalten, plus Ripple wirst 
Du im Bereich 50-60A landen. Kurzfrisitg wird der Motor auch mehr 
boosten können :), bevor Du im Bereich der thermischen Zeikonstante 
landen wirst.
Ich denke du kannst bis 100A hinein schieben.

Nun das Dilemma. Ein MOSFET ist dann besonders niederohmig, wenn man 
mindestens mit 10V besser 15V das Gate treibt. Sonst sind die 
Durchleitverluste zu groß und der FET stirbt schnell!

Damit Dir bei Anlegen oder Abklemmen der Betriebsspannung nicht der FET 
stirbt, musst Du sicherstellen, dass der NE555 keine Pulse mit 
geringerer Ausgangsspannung erzeugt.
Ich setzte (zwar für höhere Spannungen, mit galvanischer Trennung) gerne 
einen echten Gatetreiber ein (HCPL316J) - der hat auch eine sog. 
"Entsättigungserkennung" und kann feststellen, ob Du auf einen 
Kurzschluss einschalten willst. Wenn ja, schaltet der in 5-10us wieder 
aus und der FET lebt meistens weiter. Außerdem unterdrückt er Aktiv 
Pulse, wenn die Betriebsspannung zu gering ist.

Autor: Peter (Gast)
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Wenn Du mit der PWM-Regler einfach so verwendest, regelst Du einfch die 
Leistung des DC-Motors und damit nur indirekt die Drehzahl!

Falls Du ein DC-Motor mit Elektro-Stator-Magneten (statt 
Permanent-Magneten) hast, kannst Du ganz elegant über die Erregung des 
Staturs die Motorendrehzahl regeln....

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Wenn Du mit der PWM-Regler einfach so verwendest, regelst Du einfch die
>Leistung des DC-Motors und damit nur indirekt die Drehzahl!


Was??

Autor: Michael O. (mischu)
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Ich denke er will folgendes sagen:

Mit der PWM kann man eine Spannung einstellen (zunächst 
Spannungszeitfläche, integriert gibt das die mittlere Spannung).

Die Drehzahl des DC-Motor an einer konstanten Spannung ist Abhängig von 
der Belastung, da über dem Innenwiderstand eine Spannung abfällt.
Bei reinem PWM-Stellen einer spannung schwankt die Drehzahl des Motors 
abhängig von der Belastung.

Deshalb benötigt man eigentlich eine Regelung. Peter schlägt eine 
Drehzahlregelung vor, ich halte eine Stromregelung für sinnvoller. Da 
kann man mit dem Strom ein Drehmoment einstellen, mit dem der Motor das 
Fahrradfahren unterstützt.

Allerdings ist der Aufwang größer als mit einem reinen PWM Oszillator 
und einem Poti zur Sollwertvorgabe.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Michael O. schrieb:
> Ich denke er will folgendes sagen:

> Mit der PWM kann man eine Spannung einstellen (zunächst
> Spannungszeitfläche, integriert gibt das die mittlere Spannung).
Über eine Periode integriert. Unbestimmt integriert ergibt das (mit L) 
den Strom.

> Die Drehzahl des DC-Motor an einer konstanten Spannung ist Abhängig von
> der Belastung, da über dem Innenwiderstand eine Spannung abfällt.
> Bei reinem PWM-Stellen einer spannung schwankt die Drehzahl des Motors
> abhängig von der Belastung.
Ja..

> Deshalb benötigt man eigentlich eine Regelung. Peter schlägt eine
> Drehzahlregelung vor, ich halte eine Stromregelung für sinnvoller. Da
> kann man mit dem Strom ein Drehmoment einstellen, mit dem der Motor das
> Fahrradfahren unterstützt.
Nein. Eine Stromregelung (allein) erzeugt ein Drehmomentengeregelten 
Motor. Dass heißt er würde ohne Last durchgehen (wollen).
Wenn dann sollte ein Kaskadenregler werden:
Innen ist der Stromregler. Der stellt per PWM die Spannung so ein, dass 
der gewünschte Motorstrom(resp. Drehmoment) entsteht/fleißt. 
Strombegrenzende Maßnahmen können hier durchgeführt werden.
Aussen drumrum gibts den Drehzahlregler. Der gibt nur einen 
Stromsollwert vor. Oder anders formuliert, der Drehzahlregler gibt einen 
Momentensollwert vor.
> Allerdings ist der Aufwang größer als mit einem reinen PWM Oszillator
> und einem Poti zur Sollwertvorgabe.

Autor: ich (Gast)
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Das mit dem Strom/Drehzahlregler ist mir schon klar, aber für den Anfang 
sollte der PWM-Oszillator mit MOSFET genügen.

>>Der Transistor soll 333W Verlustleistung vertragen??

>Wenn du schaltend (PWM) arbeitest, solltest du weit drunter bleiben..

Das ist mir auch klar, nur dachte ich nicht das ein einzelner FET so 
viel verträgt.

Ich habe mir ausgerechnet, das wenn ich den FET mit 200mA treibe, er in 
0,655ns durchgesteuert sein sollte. Das müsste doch schnell genug sein 
oder? und wenn der wirklich 202A verträgt würde einer ja locker genügen.
Und die 12V Batteriespannung müssten für den FET doch auch genügen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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ich schrieb:

> Ich habe mir ausgerechnet, das wenn ich den FET mit 200mA treibe, er in
> 0,655ns durchgesteuert sein sollte.

Da hast du einen Fehler irgendwo in der Rechnung.
Der IRF1404 hat laut Datenblatt 160nC. Bei 200mA ergeben sich 
160nC/0,2A=800ns.

Autor: ich (Gast)
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Sry, drei zehenrpotenzen daneben. Ich habe mit 131nC gerechnet und 
wollte eigentlich 0,655µs anstatt 0,655ns schreiben. Ist das schnell 
genug oder muss ich mir bei den Schaltzeiten schon sorgen um den FET 
machen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Es ist relativ viel. Wenn man sehr auf EMV Wert legt, wäre der Wert ok.
Wenn man dagegen möglich wenige Verluste haben möchte, könnte man den 
Wert noch etwas reduzieren. Ich wähle meist 100-500ns je nach Frequenz, 
Spannung, Leistung usw. Wenn du mehrere Mosfets parallel schaltest, 
summiert sich die Gateladung auf, dann kommst du um einen richtigen 
Mosfettreiber oder eine zusätzliche Treiberstufe nicht herum.

Autor: ich (Gast)
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hmm dann werde ich wohl einen "Meinungsverstärker" wie es anonymous 
geschrieben hat verwenden. Also einen PNP Transistor, Emitter auf VCC, 
Basis über einen Widerstand auf den Ausgang des NE555 und Kollektor auf 
das Gate und noch NPN Transistor, Emitter nach Masse, Kollektor auf das 
Gate und Basis ebenfalls über einen Widerstand auf den Ausgang des 
NE555.
Stimmt das so?

 Wenn jeder Transistor 1A liefern kann müsste ich ja bei den 160ns 
Sekunden ankommen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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ich schrieb:
> Also einen PNP Transistor, Emitter auf VCC,

Nein, Kollektor auf GND

> Basis über einen Widerstand auf den Ausgang des NE555

Am besten direkt ohne Widerstand dran, damit die Transistoren möglichst 
schnell schalten.

> und Kollektor auf das Gate

Emitter über einen kleinen Widerstand (etwa 10 Ohm für 1A) aufs Gate.

>  Wenn jeder Transistor 1A liefern kann müsste ich ja bei den 160ns
> Sekunden ankommen.

Ja, wobei der Strom natürlich nicht immer fließt, sondern näherungsweise 
eine e-Funktion beschreibt.
Von daher grob dimensionieren, aufbauen, nachmessen, korrigieren.

Autor: ich (Gast)
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>> Also einen PNP Transistor, Emitter auf VCC,

>Nein, Kollektor auf GND

>> Basis über einen Widerstand auf den Ausgang des NE555

>Am besten direkt ohne Widerstand dran, damit die Transistoren möglichst
>schnell schalten.

>> und Kollektor auf das Gate

>Emitter über einen kleinen Widerstand (etwa 10 Ohm für 1A) aufs Gate.

Keinen 2. Transistor?? Wo soll denn da der nötige Emitterstrom fließen? 
Über die Basis zum Emitter und dann wohin? Das verstehe ich jetzt 
nicht...
Warum ist es nicht möglich das so aufzubauen wie ich es beschrieben 
habe?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Doch, den 2. Transistor (NPN) auch, analog zum PNP.
Was du beschreibst ist eine normale Emitterschaltung. Die hat den großen 
Nachteil, dass im Bereich zwischen 0,7V und Vcc-0,7V beide Transistoren 
leiten, was einen ordentlichen Kurzschluss ergibt.
Die Kollektorschaltung/Emitterfolger dagegen besitzt dieses Problem 
nicht. Da die Transistoren hier auch nicht in die Sättigung kommen, 
beeinflusst diese Schaltung die Kurvenform auch kaum.

Autor: ich (Gast)
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Oh, jetzt wo du das sagst wird es mir auch bewusst...

Nur ist mir immer noch nicht klar, wo hier der Basis-Emitterstrom zum 
Durchsteuern fließen soll. Oder wird dieser Strom ebenfalls zum laden 
des Gates verwendet? Das würde ja heißen, dass der Treibertransistor 
immer weniger Strom durchlässt, je weiter das Gate geladen wird.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>der wird dieser Strom ebenfalls zum laden
>des Gates verwendet?

Ja genau.


>Das würde ja heißen, dass der Treibertransistor
>immer weniger Strom durchlässt, je weiter das Gate geladen wird.

Nein. Besser: Es fließt immer nur exakt soviel Basisstrom wie nötig ist.

Autor: ich (Gast)
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Ich bin heute endlich fertig geworden und habe die Motoransteuerung 
ausprobiert. Mit einer 12V /70W Halogenlampe hat es auch einwandfrei 
funktioniert. Mit dem 12V/500W Motor im Leerlauf auch. Als ich den Motor 
allerdings belastet habe, ging der plötzlich auf die Maximaldrehzal.

Ich habe herausgefunden, dass die Takterzeugung mit dem NE555 gestorben 
ist, der IC ist tot (Siehe Schaltung). Die Betriebsspannung betrug 12V, 
die Frequenz die der NE555 erzeugt liegt bei ca. 18KHz.

Ich habe eigentlich keine andere Erklärung dafür, außer dass der Motor 
beim Abschalten im PWM-Betrieb jedes mal eine sehr hohe Spannungspitze 
erzeugt hat, die die Elektronik zerstört hat. Eine Freilaufdiode ist 
zwar eingebaut, aber diese braucht ja auch eine gewisse Zeit, bis sie 
leitend wird.

Es ist eine Doppel-Schottkydiode (63CPQ100), allerdings steht in den 
Datenblättern die ich gesehen habe nichts über die Zeit drin, die die 
Diode zum durchsteuern braucht.


Was könnte sonst noch für den toten NE555 verantwortlich sein?

Als Gegenmaßnahme würde ich in die Zuleitung für die Versorgungsspannung 
eine Spule in Reihe schalten und anschließend eine Transildiode. Würde 
das genügen? wenn ja, welches Diode könnte dafür verwendet werden?

Autor: ich (Gast)
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Ach ja ich vergas zu erwähnen: Im Schaltplan ist anstelle des Motors 
eine Spule eingezeichnet, weil ich bei Eagle das Schaltzeichen nicht 
gefunden habe.

Autor: ich (Gast)
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Hat keiner eine Vermutung, warum der NE555 kaputt gegangen sein könnte? 
Oder zumindest ob meine Vermutung komplett in die falsche Richtung geht?

Sollten Informationen fehlen werde ich sie gerne nachliefern.

Autor: Beat St. (volta)
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Ich vermute, dass die Speisung vom NE555 Induktionsspannung vom Motor 
abbekommt! Eine 15V Zehnerdiode parallel an den NE555.

Gruss Volta

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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ich schrieb:
> Was könnte sonst noch für den toten NE555 verantwortlich sein?

Höchstens noch eine Überlastung am Discharge oder Ausgang des NE555.
Wurde der warm beim Versuch mit der Lampe?
Du solltest Dir aber eine Schutzbeschaltung einfallen lassen. Wenn die 
Elektronik abraucht und der Motor dann auf Volllast geht wie Du 
beschreibst hast Du ein Problem! Vor allem wenn das noch Bergrunter 
passiert und vorne ist eine rote Ampel mit stark befahrener Straße!!!!
Wenn Dir die Impulserzeugung oder Treiber verrecken, muß deine 
Leistungsstufe sperren.

Ausßerdem, Du hast von 500W und mehr gesprochen. Ist Dir klar wie 
schnell Du mit 500W auf einem Rad wirst? Wenn Dich damit jemand erwischt 
oder Du damit einen Unfall baust, dann ist Dein Lappen weg oder Du 
machst ihn 3 Jahre später. Nur mal so am Rande.

Autor: ich (Gast)
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Also falls etwas schief geht wie in dem oben beschriebenen Fall gibt es 
immer noch einen gut erreichbaren mechanischen Schalter um die Batterie 
abzutrennen. Außerdem sind auch die Bremsen nachgerüstet und sollten dem 
Gegebenheiten angepasst sein.

Zum Thema: Eine Überlastung am Discharge-Pin sollte eigentlich nicht 
auftreten. Ich finde den maximalen Strom der durch den Discharge-Pin 
fließen darf leider nicht in den Datenblättern. Allerdings fließen durch 
diesen maximal um die 12mA, das sollte der schon aushalten, im Internet 
heißt es, er würde bis zu 200mA verkraften. Gleiches gilt für den 
Ausgang, hier garantiert das Datenblatt die 200mA.

Auffallend warm wurde er nicht.

Würde die Schaltung im Anhang zum Schutz vor Überspannung genügen?

Autor: Andi Hofmann (Firma: S&H) (andish)
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>          __|__
>         |     |
>         |Motor|
>         |__ __|
>            |

Hallo Ich & Ihr!
Da in dem Klotz "Motor" steckt vielleicht mehr drin, als man vermutet.
U.u. eine komplette Elektronik, die ein künstliches Drehfeld erzeugt.
Manche dieser Motoren haben dann einen Steuereingang.
Andere mögen vielleicht PWM gar nicht oder nur mit bestimmter 
Grundfrequenz oder eingeschränktem Tastverhältnis oder vertragen nur 
eine Leistungsmodulation über eine variable ordentliche Gleichspannung 
ohne große Einbrüche. (So manche effiziente Pabst-Lüfter ticken so.)

Ich beschäftige mich gedanklich gerade mit ganz normalen 
Bürsten-Gleichstrom-Motoren.
Auch da ist meist eine Entstörung eingebaut, zwei Spulen an den 
Anschlüssen, ein kleiner Kondensator 0,3µF bei meinem Getriebemotor 12V 
3A Leerlauf (27A max!). Manchmal ein Varistor über dem Motor. Und noch 
ein PTC, der den Überhitzungstod vorbeugen soll, seriell.

Da der leise laufen soll und nicht quietschen, muss ich eigentlich eine 
PWM-H-Brücke zu einem Step-Down-Konverter (Buck DC-DC-Converter) 
modifizieren, wegen Anforderung an Akustik und EMV.
Dann wird auch die Spannungsquelle nicht mehr so pulsförmig belastet.
(Soll bei einer Aufführung der Kids eine Bühnen gestaltende Leinwand 
wickeln, und die Mikrofone nicht stören.)

Denn die Induktivität des Motors kann man irgendwie auch nicht als 
Speichermedium mit verwenden, durch die Gegen-EMV muss ich den Motor in 
seinem eigenen Käfig aus Entstörung halten. Und den PWM-Kram darf ich 
nicht in den Motor geben, entweder zu langsam und akustisch auffällig, 
oder zu hochfrequent für die Entstördrosseln, die nicht geeignet als 
Speicherdrossel für einen Buck sind.

Also einfach einen Motorparameter aussuchen, Drehmoment (hat das jemand 
mal mit der Gegen-EMK gemacht?) messen oder Drehzahl mit zum Beispiel 
Hall-Sensoren und einem Ringmagneten, beides gerade aus einem alten 
Grafikkartenlüfter ausgeschlachtet, und dann die PWM aus einem 
Mikrocontroller mit PID-Regler-Library auf den Treiber des Bucks.

Nur hätte ich gerne eine H-Brücke zu so einem Buck modifiziert.
Hat jemand sich die Infineon Arduino-Motor-H-Brücke mal angesehen?
Die kann nämlich so 400W-Motoren ansteuern (im Demo-Video Lüfter vom 
Autokühler). Und die Chips sind geschützt, thermisch etc., und man 
hofft, sie brauchen das nicht zu oft.

Das Thema, hat mir ein Labor-Ingenier in der eTechnik der fh-zwickau 
erklärt, ist, dass viele Hersteller viel versprechen, aber die 
P-Kanal-Fets im Betrieb selten das bringen, was sie versprechen, und die 
N-Kanal-Fets oft nicht mit eigenen DC-DC-Wandlern, sondern nur 
"Boost"-Stufen mit umgeladenem Kondensator funktionieren, wobei man 
einen eingeschränkten Bereich des Tastverhältnisses hat, sonst reicht 
der Treiberstrom nicht mehr aus zum Umladen am PowerMosFet. (Mit DC-DC 
f. HighSideTreiber: 0..100% möglich, also perfektes Durchleiten der 
Eingangsspannung ;)
Bisher sieht Infineon vielversprechender aus mit seinen Halbbrücken als 
alle anderen mit ihren Vollbrücken-Chips, mal sehen, gibts als DemoBoard 
für 17Pfund.

Wer es selber baut, tut gut daran, einen DC-DC-Quelle für den 
HighSide-FET zu nehmen, welche den Umlade-Spitzenstrom abkann für die 
paar µs. Je nach Frequenz der PWM reicht ein ein Stütz-Kondensator. Aber 
da haben im Thread ja schöne Überlegungen stattgefunden zum Umladestrom, 
nur daraus resultiert bei hochfrequenter PWM auch eine entsprechende 
Leistung.

Hat jemand eine Quelle einer Zwitter-Stufe H-Bridge / Buck Step Down ?
Ich bin nämlich sehr verrostet in Elektronik, merke ich die Tage ;)

Viel Erfolg und sorry für den späten Nachtrag.
(Schöne Freds verdienen das manchmal, dann hat man alles an einer Stelle 
;)

Andish

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Der athread ist fünf Jahre alt...

>variable ordentliche Gleichspannung ohne große Einbrüche. (So manche >effiziente 
Pabst-Lüfter ticken so

Das liegt daran, daß diese Lüfter eine integrierte Elektroniknzur 
Ansteuerung der burstenlosen Motoren haben. Diese geht bei einer PWM 
immer wieder aus. Deshalb klappt das dort nicht.


>Dann wird auch die Spannungsquelle nicht mehr so pulsförmig belastet

Dazu gibt es Einganhskondensatoren und ein vernünftiges Layout.


>Denn die Induktivität des Motors kann man irgendwie auch nicht als 
>Speichermedium mit verwenden

Doch, wenn die PWM Frequenz passen zur Ankerstromzeitkonstante gewählt 
wurde.


>dass viele Hersteller viel versprechen

Nennt man Werbung und Marketing.


>sondern nur "Boost"-Stufen mit umgeladenem Kondensator funktionieren

Ein Boostkondensator ist billiger als ein DCDC.

Autor: Minimalist (Gast)
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Btw,
mit einem 2. fet (highside) kannst du den Motor sogar als Bremse 
verwenden. Dabei wird die Energie um Teil zurückgewonnen und der Akku 
wieder geladen. Macht beim Fahrrad fast immer Sinn.
Grüße
M

Autor: Usus (Gast)
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Beat St. schrieb:
> Eine 15V Zehnerdiode parallel an den NE555.

Die dann bei der ersten Spitze genauso abraucht.
Besser wäre den 555 über einen Spannungsregler zu versorgen.

Beitrag #4042836 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Usus (Gast)
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nicht lesenswert
Besser wäre die Störungsursache zu bekämpfen, aber ich wüsste jetzt
nicht, wie man die berechnen oder dimensionieren sollte.

Ich habe schon Lösungen mit Ringkernen mit ein paar Windungen
in der Motorzuleitung gesehen.

http://www.conrad.de/ce/de/Search.html?search=ferr...

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