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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Diskrete H-Brücke für Gleichstrommotor


Autor: Lars (Gast)
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Hallo,

ich bin neu hier und muss für die FH eine H-Brücke aufbauen.
Angesteuert werden soll ein Gleichstrommotor für eine Drosselklappe. 
Dazu brauche ich 1A und 3V.
Das ganze soll zuerst mit LT-Spice simuliert werden und wenn die 
Simulation läuft aufgebaut werden.

Die Versorgungsspannung beträgt 12V.
Gesteuert wird der Motor mit einer Pulsweitenmodulation die mit 5V 
arbeitet.
Ich wollte das ganze mit Transistoren aufbauen, nur leider schaltet das 
ganze nicht richtig.
Die Schaltung und Pulsdaten sind im Anhang.
Ein Problem ist, dass es in LT-Spice keine Leistungstansistoren gibt und 
ich nicht weiß ob die importierten richtig schalten.

Wäre super wenn hier wer einen Tipp hat.

Vielen dank schon mal!

Gruß Lars

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Bei Q2 und Q5 ist Emitter und Kollektor vertauscht.

Autor: I. L. (Gast)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Bei Q2 und Q5 ist Emitter und Kollektor vertauscht.

Nee, nicht nur das, dass kann so garn nicht funktionieren!
Die ganze Schaltung is nicht wirklich funktionsfähig!

Q2 und Q5 müssen komplett weg. Dann mit Q3 nicht Q6 schalten sondern 
direkt mit V2.
Wenn du pulst, schließt du deine Brücke kurz, da V4 ja Q1 und Q5 immer 
geschaltet hat (ohne R18 funktioniert das dann auch ;-) ).

Vorschlag:
Überdenk dein Konzept nochmal



Gruß Knut

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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I. L. schrieb:
> Helmut Lenzen schrieb:
>> Bei Q2 und Q5 ist Emitter und Kollektor vertauscht.
>
> Nee, nicht nur das, dass kann so garn nicht funktionieren!
> Die ganze Schaltung is nicht wirklich funktionsfähig!

Weiter habe ich bei der Schaltung erst gar nicht geguckt.

Autor: Lars (Gast)
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Hallo Knut,

also soll ich mal Q2 und Q5 rausnehmen und Q6 direkt mit V2 schalten?
Wie löse ich das Problem, dass Q1 immer geschaltet ist?

Das Problem ist, ich bin eigentlich Maschinenbauer und 2 
Elektrotechnikstudenten konnten mir auch nicht helfen.

Danke und Gruß,
Lars

Autor: Lars (Gast)
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Meintest du so?

Autor: I. L. (Gast)
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Lars schrieb:
> Meintest du so?
Nicht ganz.

Hab dir ma was angehängt, dafür benötigst du 2 Steuerkanäle, für je 
Rechts- oder Linkslauf

Gruß Knut

Autor: Lars (Gast)
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Danke dir, probier ich nachher gleich mal aus!

Gruß Lars

Autor: Anja (Gast)
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Lars schrieb:
> ich bin neu hier und muss für die FH eine H-Brücke aufbauen.
> Angesteuert werden soll ein Gleichstrommotor für eine Drosselklappe.

Wozu das denn?
Dafür gibt es fertige ASICS mit Kurzschlußschutz und vollständiger 
Diagnose.
z.B. hier:

http://www.infineon.com/cms/en/product/channel.htm...

Gruß Anja

Autor: MaWin (Gast)
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> ich bin neu hier und muss für die FH eine H-Brücke aufbauen.

Ist es denn wirklich so schwer, erst mal im Web nachzuschlagen
wie man denn so eine H-Brücke diskret aufbaut ?
Dann wären die ganzen Fehler, die man selbst erst mal so macht,
wenigstens nicht drin

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lars (Gast)

>Angesteuert werden soll ein Gleichstrommotor für eine Drosselklappe.
>Dazu brauche ich 1A und 3V.
>Die Versorgungsspannung beträgt 12V.

Für sowas nimmt man einen fertigen IC, siehe H-Brücken Übersicht. 
L6203 ist dein Freund.

MFG
Falk

Autor: Lars (Gast)
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Danke euch, aber mein Prof besteht auf eine diskrete H-Brücke.
Mit Modul wäre alles viel einfacher...

@MaWin: Du wirst es nicht glauben, aber die Grundidee ist ausm Netz.
Und weil die nicht so richtig lief hat unser Prof uns immer mal wage 
Tipps gegeben, nur leider hats nicht funktioniert.

Autor: Lars (Gast)
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So, ich hab jetzt mal Knuts Plan nachgebaut. Soweit schon ganz gut.
Nur Schalten die Transistoren einer Seite jetzt zusammen...
Im Anhang mal der Plan.
Ich lasse beide PWMs gleich Pulsen, nur beginne ich einmal bei 0V und 
einmal bei 5V.
Ist das so richtig?
Ich hab vorher noch nie mit so einen Simulationssoftware gearbeitet und 
das Handbuch gibt dazu wenig her.

Autor: Lars (Gast)
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Hat keiner mehr eine Idee?

Autor: Frank Xy (flt)
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Du sollst entweder die eine Seite oder die andere Seite ansteuern.
Aber keinesfalls beide gleichzeitig.

mfg

Autor: Juppi J. (juppiii)
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Ich würde noch Basis Emitter -Rs  einfügen.

Autor: Lars (Gast)
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@ Frank Xy: Ich steuer die ja gepulst an, also im Wechsel.
Aber ich klemme mal eine Seite ab und schaue was passiert.

@Juppi J.: Ok, mach ich!

Autor: Frank Xy (flt)
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Lars schrieb:
> @ Frank Xy: Ich steuer die ja gepulst an, also im Wechsel.
> Aber ich klemme mal eine Seite ab und schaue was passiert.

Hast Du Dir überhaupt schon mal Gedanken gemacht wie die Schaltung 
funktioniert?

Ein Eingang ist für eine Drehrichtung, der andere Eingang für
die andere Drehrichtung.

Ich habe das Gefühl dass Du nicht weisst was Du hier machst.

mfg

Autor: Lars (Gast)
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Hi Frank Xy,

das ist mir schon klar. Ich möchte aber ja den Motor positionieren und 
zum bremsen brauche ich doch auch den zweiten Eingang, oder?

Autor: Frank Xy (flt)
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Lars schrieb:
> Hi Frank Xy,
>
> das ist mir schon klar. Ich möchte aber ja den Motor positionieren und
> zum bremsen brauche ich doch auch den zweiten Eingang, oder?

Vom "positionieren" war bisher nicht die Rede.
Sonst noch irgendwelche Details die wir wissen sollten?

mfg

Autor: Lars (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe die Brücke nochmal mit Mosfets aufgebaut, wie sie hier im Forum 
mal gepostet war.
Nur schaltet sie nicht so ganz, wie ich es möchte.
Vor allem die unteren beiden Mosfets funktionieren nicht richtig.
Hat einer eine Idee, was evtl. geändert werden muss?

Schon mal vielen Dank!

Gruß Lars

Autor: Florian V. (Gast)
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Nun, die unteren MOSFETs werden über einen 1k Gatewiderstand 
eingeschaltet. Die oberen MOSFETs über einen 1k Gatewiderstand 
ausgeschaltet. Verrechne das mal mit den Gatekapazitäten und Du bekommst 
abenteuerlich lange Schaltzeiten. Noch dazu wird es im Schaltmoment von 
+ nach - lange Phasen geben, in denen ein Querstrom direkt von der 
Versorgungsspannung nach GND fließt. Nicht gut...

MOSFETs sollten mit definierten Gatewiderständen bei ebenso definierter 
Totzeit zwischen den oberen und den unteren Schaltern angesteuert 
werden. Je nach MOSFETs sind die Gatewiderstände (weit) unterhalb von 
10R.

LTspice sollte Dir das in der Simulation aber auch schön zeigen können.

Was spricht gegen integrierte Treiberbausteine wie z.B. IR2183?

Autor: Lars (Gast)
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Hallo Florian,

danke schonmal!
Gegen einen integrierten Treiberbaustein spricht mein Professor...
Ich schau mir das mit den Widerständen mal genau an.

Gruß Lars

Autor: GB (Gast)
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Tipp:

Hier steht, wie man das diskret aufbaut:
http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf

Autor: Lars (Gast)
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So, ich habe jetzt einfach mal nur einen Zweig der H-Brücke genommen.
Der untere MOSFET schaltet auch super, nur der obere gar nicht.
Er schaltet bei 12V Quellspannung von 7,6V - 12V, macht also nie ganz 
zu.
Durch Änderungen am Widerstand und dem Schalttransistor konnte ich keine 
wirkliche Verbesserung erzielen.
Hat noch wer einen Tipp?

Danke und Gruß,
Lars

Autor: Lars (Gast)
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GB schrieb:
> Tipp:
>
> Hier steht, wie man das diskret aufbaut:
> http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf

Leider hat mich das nicht so wirklich weiter gebracht...

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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Lars schrieb:
> Hat noch wer einen Tipp?

den BSS84 durch einen anderen Typen ersetzen, um den Rdson wenigstens in 
den milliohm Bereich zu drücken ;-)

Autor: oszi40 (Gast)
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>Ich möchte aber ja den Motor positionieren und zum bremsen
>brauche ich doch auch den zweiten Eingang

und eine Pause dazwischen bei Drehrichtungswechel?
Die Suchfunktion zeigt Dir noch 100 weitere Beiträge wie z.B.
Grundfunktion Beitrag "H-Brücke mit Relais........"

Autor: MaWin (Gast)
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> Leider hat mich das nicht so wirklich weiter gebracht...

1 Dutzend Beiträge, 5 grundverschiedene Schaltungen, und noch
immer kein Überblick ?

Warum nimmst du nicht einfach eine erprobte Schaltung aus dem
Lehrbuch ?

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Aber vielleicht solltest du vorher deine Aufgabenstellung
durchlesen:

"Dazu brauche ich 1A und 3V. Die Versorgungsspannung beträgt 12V."

Man kann 3V Motoren mit 12V betreiben, die Isolation hält das
aus, nur dürfen die PWM-Impulse nur kurz sein, so im
Millisekundenbereich. Das ist auch die sinnvollste Art die
Spannung zu reduzieren, denn ein 7805 verbrät 7 Watt.

1A ist nicht wirklich viel, es reicht schon ein BC368, aber
man dimensioniert nach dem Bleockierstrom=Anlaufstrom=
Versorgungsspannung/Innenwiderstand, und das werden mehr als
1A sein, eher so 10A.

10A mit Bipolartransistor braucht 0.5-1A Basisstrom, also
ein vorgeschalteten Transistor und der braucht 25mA bis 100mA
Ansteuerstrom. Bei Transistoren mit ausgesucht hoher
Stromverstärkung geht also die Schaltung "aus einzelnen
Transistoren: " mit BD135-16 und BD243/244C.

Wenn man nun mal 10A/>12V P-Kanal und N-Kanal MOSFETs kauft,
dann braucht man nur noch Ansteuerspannungen von 0V und 12V
für die Gates. Da deine Ansteuerspannung scheinbar 5V beträgt,
braucht man Pegelwandler. Ein Pegelwandler ist

         +12V
          |
         220R
          |
          +---MOSFET-Gate
          |
5V --1k--|< NPN wie BC547
          |E
         GND

Mit 50mA schaltet man ein MOSFET-Gate von 1nF in ca. 200ns um
also ausreichend für PWM mit ein paar Kilohertz.

Man hat nun 4 MOSFETs mit 4 Pegelwandlern und damit 4 Pins zur
Steuerung. Davon kann man je 2 netterweise parallel schalten :-)
womit die Schaltung erledigt ist.

Kurzschlussschutz wäre natürlich auch gut, diese d.s.e FAQ.

Deine 1 Ohm, 5600, 10, 100 Ohm Widerstände sind unrealistisch.

Autor: Lars (Gast)
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Vielen Dank schon mal für die Hilfe.
Die Schaltung mit den MOSFETs probiere ich gerade aus, nur läuft sie 
noch nicht so ganz.
Aber wofür steht denn das E in der Schaltungsskizze?

Danke und Gruß
Lars

Autor: Lars (Gast)
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War das vom Ansatz her so gemeint?

Autor: Frank Xy (flt)
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Lars schrieb:
> Aber wofür steht denn das E in der Schaltungsskizze?

Wie wäre es denn mit _E_mitter?

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