www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik H-Brücke, 72V und 8A mit induktiver Last


Autor: Andreas Wolff (crazywolff)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

nach viel Mitlesen habe ich jetzt auch mal eine Frage

Derzeit plane ich die Steuerung eines Linearmotors. Ganz konkret bin ich 
am Entwurf der Leistungsstufe. Die wichtigsten Motordaten sind:

Wicklungswiderstand ~7 Ohm
Motorindiktivität 3,9 mH
Maximaler Spulenstrom 8A
Vmax 72V
http://www.linmot.com/index.php?id=16&L=1

So wie ich es bisher verstanden habe, ist der Motor in abAB mit einem 
kompleten Spulenpaket je 4cm gewickelt, aus der maximalen 
Verfahrgeschwindigkeit ergibt sich eine minimale Ausgangsfrequenz von 
20Hz, muss aber eher höher sein wenn noch geregelt werden soll.

Da die komplette Steuerung später auch die maximale Kraft beim Verfahren 
ansteuern muss, brauche ich eine Regelung das Stroms. Hierzu verwende 
ich grundsätzlich das Konzept des Delta-Sigma Wandlers. Soll-Strom und 
Ist-Strom werden verglichen, eingetaktet und damit die Brücke 
angesteuert. Diese wird nur in zwei der vier möglichen Quadranden 
gesteuert. Das ganze passiert mit ca. 1MHz, was bei 256facher 
Überabtastung einer Bandbreite von 3,9kHz entsprechen würde. Bei Der 
Motorindiktivität mit 72V ergibt sich aus der Simulation irgendwas um 
675Hz.

Soweit scheint erst einmal alles im grünen Bereich, herausgekommen ist 
also die H-Brücke im Anhang, simuliert aber noch nicht aufgebaut. Jetzt 
habe ich hierzu doch noch ein paar Fragen:

Spikes beim Einschalten eines FET

Durch die Ansteuerung in nur zwei der 4 Quadranden kann es beim 
Einschalten eines Mosfet zwei verschiedene Zustände geben:

- Der Mosfet bzw die parallele Freilaufdiode sind schon leitend, dann 
ist das Einschalten kein Problem

- Der andere Mosfet in der Halbbrücke ist gerade im Freilauf. Schalte 
ich nun ein, dann habe ich ja einen Kurzschluss, bis die Dioden sperren. 
In der Simulation habe ich nun Spikes mit 2-3 ns und Strömen bis knapp 
300 A. Aber die Ursache kann eigentlich auch nicht Trr sein. Beobachte 
ich die Ströme, dann geht z.B. der Freilauf über die "linke untere" 
Diode. In dem Moment wo ich den "oberen linken" Mosfet einschalte fließt 
der Spike, aber nicht durch die gerade leitende Diode sondern durch den 
Mosfet. Wieso passiert das, und was passiert da genau?

Muss ich auch im RL mit dem Spike rechnen, oder sind da so viele 
parasitäre Induktivitäten, dass der Stromanstieg begrenzt ist?

Strommessung

Bisher verwende ich einen diskret aufgebauten 
Instrumentationsverstärker. Ich weiß, dass auch ein einem sehr sauber 
aufgeführten Aufbau das Ergebnis vermutlich nicht an einen fertig 
kaufbaren und abgeglichenen IV rankommt aber bei den bisher gefundenen 
gab es immer ein Problem mit der Bandbreite, den hohen 
Eingangsspannungen oder den negativen Spannungen im Freilauf. Daher geht 
mein Eingangsspannungsteiler auch nicht gegen Masse sondern gegen die 
halbe Betriebsspannung der OpAmps. Außerdem kann ich so Überschwinger 
kompensieren.

Wie genau lässt sich so was denn in der Realität aufbauen?

Alternativer Ansatze, High-Side Shunts. Dann rechte Seite von der linken 
abziehen. Hier stören aber die Spikes wie oben beschrieben.

Stromversorgung

Da der Motor zwei Spulen hat und die Ströme per Raumzeigermodulation 
vorgegeben werden sollten maximal sqrt(2)*8A, also 11,3 A benötigt 
werden. Dabei darf die Spannung auf gut 64V einbrechen.

Was nehme ich da denn überhaupt für eine Stromversorgung? Ein Kumpel von 
mir würde sagen, häng das ganze doch direkt an den Zwischenkreis, aber 
das ist nicht ganz meine Welt. Gibt's brauchbare SNT in dieser 
Leistungsklasse mit 72V? Selber bauen?

Irgend was vergessen? Bin ich mit meinem Ansatz halbwegs brauchbar 
unterwegs, komplett auf dem Holzweg oder gibt's einfach nur deutlich 
bessere und einfachere Konzepte?

Datenblätter Modfet und Diode:
http://www.infineon.com/dgdl/BSC265N10LSF+G_+Rev2....
http://www.vishay.com/docs/89000/ss10ph10.pdf

Danke schonmal für reichhaltige Anregungen und Infos,
Crazy a.k.a. Andreas Wolff

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du baust mit R4/D eine eigenen Einschaltverzögerung.
Vergiss das.
Nimm MOSFET-Treiber mit zu deinen MOSFETs passender Totzeit.
Die richtige hängt sogar vom Aufbau ab,
du musst also experimentieren damit es keinen shoot-tru gibt.

Und du hast für C2 wirklich 33u ???

Autor: Andreas Wolff (crazywolff)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo MaWin,

ich dachte, ich hätte alle Spielereien aus dem Plan gelöscht vor dem 
posten...

R4/D war nur einer der Versuche um die Anstiegszeit zu verlangsamen und 
sollte eigentlich nicht drinnen sein. Die Spikes sind davon unabhängig. 
Das kann ich mit clk und clk20ns einstellen. Und auch bei 100ns Totzeit 
habe ich die Spikes in der Simulation. Einen Shoot-Thru schließe ich 
damit aus, auch weil der Treiber eine aktive Schoot-Thru Protection 
aufweist.

Mit dem 33µF, da habe ich wohl in einer Appnote die führende "0." 
überlesen und mich schon gewundert. Wird geändert.

Hab mal im angehängten Plan R4,D sowie auf der rechten Brücke das 
equivalent durch einen Wire ersetzt. Ebenso die Ladungspumpen-C 
korrigiert.

Danke schonmal und CU
Crazy a.k.a. Andreas Wolff

Autor: pascal (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Andreas Wolff


Hast du schon die Ursache gefunden?
Ich hab ein ähnliches Problem.

Bei dem Simulator kennst du dich sicher besser aus als ich.
Kannst mir da bitte helfen?
Bei der Simulation bekomm ich folgende Fehlermeldung:
Analysis: Time step too small; initial timepoint: trouble with 
schmitt-instance a:u1:6

lg
Pascal

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.