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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem bei PWM-Motor-Steuerung über MOSFET


Autor: Michael Post (mpost)
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Guten Tag,

für ein Projekt möchte ich eine Motorsteuerung per PWM realisieren. 
Zuvor habe ich mich informiert - im Anschluss daran Teile gekauft. 
Leider funktioniert die Steuerung nicht so wie gedacht.

Aufgebaut ist die Steuerung nach dem Prinzip "Mosfet mit Freilaufdiode - 
1Quadrantensteller" (zu sehen hier: http://tinyurl.com/36e5lhx
). Bei dem Aufbau habe ich den Kondensator jedoch weggelassen.

Der Motor hat eine Spannung von 13,5V
PWM-Signal liegt vor mit einer Frequenz von 300Hz und zwischen 0 und +10 
Volt.
Als Mosfet habe ich einen IRF1404PBF von National Rectifier verwendet 
(Datenblatt als PDF hier: http://tinyurl.com/3639dyv)


Nachdem ich alles aufgebaut habe, beginnt der Motor schon zu laufen, 
wenn das Tastverhältnis des PWM-Signals gleich Null ist (bzw. dieses 
ganz ausgeschaltet ist). Ändere ich das Tastverhältnis, so ändert sich 
auch die Geschwindigkeit des Motors - jedoch erreicht sie nicht die 
maximale Drehzahl. Die Spannung die ich gemessen habe beträgt maximal 
7,5 Volt anstatt der angelegten 13,5 Volt. Auch wenn die Spannung erhöht 
wird (z.B auf 16 Volt) bleibt die gemessene Spannung immer bei 7,5 Volt.

Woran könnte es liegen, dass der Motor schon anläuft, wenn die 
Gatespannung 0 ist?
Und warum bekomme ich nicht die angelegte Spannung, sondern immer eine 
Spannung von 7,5 Volt?

Über eine kleine Hilfestellung würde ich mich sehr freuen.
mit freundlichen Grüßen,
Michael Post

Autor: adfix (Gast)
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Ist die Masse (Source am FET) auch mit der Masse des Mikrocontrollers 
verbunden ?

Autor: Gerd (Gast)
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Erwartest du wirklich Hilfe ohne ein reales Schaltbild?

Denkst du die Datenblätter oder Leitfaden im Netz erklären deinen 
Fehler?

Und du wirst wohl Einen gemacht haben, mehr kann ich aus deiner 
Beschreibung nicht erkennen.

Autor: Tine Schwerzel (tine)
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>Woran könnte es liegen, dass der Motor schon anläuft, wenn die
>Gatespannung 0 ist?
>Und warum bekomme ich nicht die angelegte Spannung, sondern immer eine
>Spannung von 7,5 Volt?

Ist die Stromquelle stark genug? Sind die Massen verbunden? Liegen am 
Mosfet saubere Pegel an? Ist der Mosi richtig rum eingebaut?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael Post (mpost)

>Aufgebaut ist die Steuerung nach dem Prinzip "Mosfet mit Freilaufdiode -
>1Quadrantensteller" (zu sehen hier: http://tinyurl.com/36e5lhx

Das ist ein Wikiartikel.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoranste...

>). Bei dem Aufbau habe ich den Kondensator jedoch weggelassen.

Aha. Weil du so schlau und geizig bist. Selber schuld.

>Als Mosfet habe ich einen IRF1404PBF von National Rectifier verwendet

Schön. Aber so wenig wie eine Schwalbe einen Sommer macht, macht ein 
dicker MOSFET allein keinen PWM-Steller.

>Woran könnte es liegen, dass der Motor schon anläuft, wenn die
>Gatespannung 0 ist?

Schaltungsfehler. Verdrahtungsfehler. Whatever.

>Über eine kleine Hilfestellung würde ich mich sehr freuen.

Wenn du dich mal über Nettiquette informieren und uns ein paar 
sinnvolle Informationen zukommen lassen würdest, würden wir uns sehr 
freuen.

MfG
Falk

Autor: Michael Post (mpost)
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So, ich habe jetzt ein (so hoffe ich zumindest) reales Schaltbild 
gemacht... Falls das nicht das gewünschte ist, bitte nochmal bescheid 
sagen.

Ich versuche jetzt dann "sinnvolle Informationen" zu geben:
Das PWM Signal erzeuge ich mit einem Funktionsgenerator von Tektronix. 
Dieser ist im Grunde genommen stark genug für die Anwendung, wird aber 
nur zum Testen verwendet und soll später durch eine LabView-Steuerung 
ersetzt werden. LabView möchte ich aus dem Grund verwenden, da die 
Ansteuerung nur eine Funktion in einem Unterprogramm darstellen. 
Außerdem ist dieses Programm für die Ausgabe der Signale schon fertig 
geschrieben.
Momentan habe ich ein Labornetzteil von Elektro-Automatik in Verwendung 
was für die Spannungs-/Stromversorgung im Testaufbau überdimensioniert 
ist (0,7 Watt Verbraucher und 160 Watt Netzteilleistung). Maximale 
Spannung 16 Volt und maximaler Strom 10 Ampere.

Den Kondensator habe ich für meinen Testaufbau weggelassen, weil er noch 
nicht mitgeliefert worden ist.



@adfix: Meinem Schaltplan nach (und auch dem Aufbau) sind die Massen 
verbunden.

@Gerd: Schaltbild so zufriedenstellend? Wenn ich nicht denken würde, 
dass ich einen Fehler gemacht hätte würde ich ja auch nicht fragen. 
Daher bemühe ich mich ausreichend Informationen zu geben. Als Laie auf 
dem Gebiet mache ich dabei vielleicht Fehler - man sehe es mir nach.

@ Tine Schwerzel:
Stromquelle ist definitiv stark genug, da ich zum Testen nur einen 
Lüfter mit 0,7 Watt Leistung angehängt habe.
Massen (wie bereits gesagt) sind verbunden.
Saubere Pegel liegen auch an. Das habe ich mit einem Oszi geprüft.
Zum Einbau des MOSFETS: Ich hab auch probiert ihn anders herum 
einzubauen - das hat auch nicht funktioniert.

@Falk Brunner:
Dass der MOSFET ein "dicker MOSFET" ist wusste ich so nicht. Wie gesagt 
bin ich auf dem Gebiet nicht so gut bewandert. Wäre ich ein Profi müsste 
ich ja nicht bei einer so einfachen Schaltung um Hilfe fragen.
Welche Art von Informationen wird als "sinnvoll" betrachtet?


Ich hoffe, dass die Informationen weiterhelfen. Falls noch etwas 
"Bestimmtes" benötigt wird bitte ich darum mir dies zu sagen. Sollte ich 
noch etwas wichtiges vergessen habe, so ist dies zu Entschuldigen, da 
ich wirklich Anfänger auf dem Gebiet bin.
Vielen Dank für die bisheriegen Antworten!

viele Grüße,
Michael Post

Autor: Dibo Dibo (Firma: FH) (duspol)
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Wenn die massen verbunden sind,dann müsste es eigentlich gehen.Hast du 
zwischen PWM und Nmos ein Gate Treiber dazwischen geschaltet?

Autor: Jens G. (jensig)
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Zeig doch mal paar Oszi-Bilder von Gate und Drain, und von den 13,5V.
Und schon deine Herangehensweise
> ...Zum Einbau des MOSFETS: Ich hab auch probiert ihn anders herum >einzubauen - 
das hat auch nicht funktioniert. ..."
ist komplett verkehrt. Erstens müsste der Motor dabei volle Pulle laufen 
(wegen der internen Bodydiode), und zweiten dreht man einen Mosfet nicht 
einfach mal um (wenn Du den wirklich einfach nur andersrum in die 
Platine gesteckt hast, dann hättest Du ja in Wirklichkeit G und S 
meiteinander vertauscht - was soll das bringen???
Guck also ins DB des Transistors -> Anschlußbelegung, und dann solltest 
Du wissen, wierum er in die Schaltung reingehört, wenn Du weist, was G, 
D und S eines Mosfets ist.
Den Kondi kannste übrigens nicht einfach mal weglassen, weil dann 
durchaus tiefe Spannungseinbrüche auf der Zuleitung enstehen können, was 
die effektive Spannung für die Schaltung reduzieren kann.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael Post (mpost)

>Das PWM Signal erzeuge ich mit einem Funktionsgenerator von Tektronix.

Welche Parameter hat es? Spannung? Frequenz?

>Den Kondensator habe ich für meinen Testaufbau weggelassen, weil er noch
>nicht mitgeliefert worden ist.

Schlecht, wie bereits gesagt.

>Stromquelle ist definitiv stark genug, da ich zum Testen nur einen
>Lüfter mit 0,7 Watt Leistung angehängt habe.

Viele Lüfter vertragen keine PWM-Steuerung. Nimm was einfaches, einen 
kleinen, einfachen Motor oder so.

>Saubere Pegel liegen auch an. Das habe ich mit einem Oszi geprüft.

Screenshot?

>Welche Art von Informationen wird als "sinnvoll" betrachtet?

PWM-Frequenz, Spannung, Motorleitstung, Schaltbild mit Bauteilwerten 
etc.

>ich wirklich Anfänger auf dem Gebiet bin.

Erster Test.

Gatespannung = 0V -> Verbrauchter steht.
Gatespannung = 10V -> Verbrauchter arbeitet mit 100%.

Sinnvollerweise kann man das auch erstmal mit einen normalen 
lastwiderstand probieren, so 10 Ohm oder so. Dann kann man die Spannung 
am Drain einfach per DMM oder Oszi messen.

MfG
Falk

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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> Sinnvollerweise kann man das auch erstmal mit einen normalen
> lastwiderstand probieren, so 10 Ohm oder so. Dann kann man die Spannung
> am Drain einfach per DMM oder Oszi messen.


Besser 'ne Gluehbirne! Dann kann man wenigstes SEHEN ob Strom fliesst 
und muss nicht umstaedlich oszillografieren.
Es ist einfacher hier im Forum zu sagen "leuchtet" als "Habe ich 
oszillografiert", denn dann fragen diese dummen Helferlein immer nach 
dem Oszillogramm.....

Nichts fuer ungut, Michael Post, aber diese Schaltung ist so trivial, 
dass es schon schwierig ist, die "typischen Fehler" aufzulisten.

Zu Falk's aufzaehlung "Schaltungsfehler. Verdrahtungsfehler. Whatever." 
gehoert auch noch "Bauteilefehler", denn jemandem, der wenig Kenntnisse 
hat, gelingt es oft leicht, einen dieser MOSFETs zu zerstoeren, bevor 
dieser noch in der Schaltung eingebaut ist.

Hier hilft nur:

Genau Information was Du gemacht hast, was Du benutzt hast etc.
Ergebnisse Dokumentieren (Oszillogramm veroeffentlichen)
Tipps ausfuehren (KONDENSATOR!)


Andernfalls ist hier schlecht zu helfen, denn es hilft Dir ja nichts zu 
hoeren: "Ach, alles richtig angeschlossen? Signale oszillografiert und 
alles in Ordnung? Bauteil in Ordnung? Dann ist Dein Problem per 
Definition nicht mehr vorhanden!"



Gruss

Michael

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Wie sieht deine PWM Erzeugung aus. Eventuell fehlt nur ein 10k 
Widerstand von Gate nach GND damit der Motor nicht von alleine anläuft.

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Hubert G. schrieb:
> Wie sieht deine PWM Erzeugung aus. Eventuell fehlt nur ein 10k
> Widerstand von Gate nach GND damit der Motor nicht von alleine anläuft.

Hallo Hubert,

hast Du nicht gelesen: Er schreibt:

"Saubere Pegel liegen auch an. Das habe ich mit einem Oszi geprüft."

Damit koennen wir eigentlich ALLE Fehler ausser Bauteiletod 
ausschliessen.
;-)

Gruss

Michael

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