Über MOSFET und Arduino 350Watt DC-Motor ansteuern

[Jonas M. (socke_best)]

Hallo,
Ich bin neu hier und hoffe mal das ich hier richtig bin.

Wie auf dem angehängten Foto möchte ich mit meinem Arduino Nano und 
einem Mosfet einen Motor über PWM bei einer Frequenz von ca. 16kHz 
ansteuern. Der Motor hat ca. 350Watt, aber so genau weiß ich das nicht 
weil nichts drauf steht.

Ich hab die Schaltung auch schon aufgebaut und laufen lassen, 
funktioniert auch soweit, aber leider wird der Mosfet (IRF 540N) sehr 
heiß. Ist das normal?

Schaltet der Mosfet bei den 5V des Arduino schon voll durch, oder reicht 
die Spannung noch nicht, dass noch ein höherer Widerstand anliegt und 
der daher die Hohe Temperatur kommt? Leider werde ich aus dem Datenblatt 
nicht so richtig schlau, kenne mich in dem Thema auch nicht so super 
aus.

Oder gibt es einen Mosfet der besser für diese Aufgabe geeignet ist?

Über eine Antwort würde ich mich freuen. MfG

[Dietrich L. (dietrichl)]

Jonas Müller schrieb:
> Ich hab die Schaltung auch schon aufgebaut und laufen lassen,
> funktioniert auch soweit, aber leider wird der Mosfet (IRF 540N) sehr
> heiß. Ist das normal?

Nein.

> Schaltet der Mosfet bei den 5V des Arduino schon voll durch, oder reicht
> die Spannung noch nicht, dass noch ein höherer Widerstand anliegt und
> der daher die Hohe Temperatur kommt?

Das hast Du schon richtig erkannt.
Aber nicht nur die Gatespannung und der hohe Widerstand im 
eingeschalteten Zustand ist das Problem: bei 16kHz brauchst Du einen 
kräftigen Treiber, der die Gatekapazität schnell genug auf- und entläd. 
Sonst hast Du zusätzlich hohe Verluste beim Umschaltvorgang.

Ich würde die PWM-Frequenz deutlich kleiner machen - auch wenn man das 
dann hört.

> Leider werde ich aus dem Datenblatt
> nicht so richtig schlau, kenne mich in dem Thema auch nicht so super
> aus.

Die 5V reichen nicht. Als einzigen garantierten Wert nennt das 
Datenblatt Rds=44mOhm bei Vgs=10V und Id=16A.
Du brauchst ein Logic Level MOSFET. Vielleicht ist der IRLZ34N etwas, 
sonst kannst Du noch hier 
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET 
suchen.

Außerdem fehlt in Deiner Schaltung noch eine Freilaufdiode parallel zum 
Motor.

Gruß Dietrich

[Jonas M. (socke_best)]

Hey. Vielen Dank für die schnelle und gute Antwort.


Der IRLZ34N sieht auch schon mal viel passender dafür aus. Wenn ich den 
einsetzen würde und die Frequenz so beibehalten würde, könnte dann ein 
Kondensator die Situation verbessern?

MfG

[MaWin (Gast)]

> Der Motor hat ca. 350Watt, aber so genau weiß ich das nicht
> weil nichts drauf steht.

Du kannst aber dessen Innenwiderstand messen,
und dann 24V/Innenwiderstand rechnen, um zu ermitteln,
wie viel Strom der MOSFET schalten muss
und die Freilaufiode ertragen muss.

Warum man einen Motor, der nicht mal bei 16Hz ins Ruckeln käme,
unbedingt mit 16kHz PWM versorgen muss, ist rätselhaft.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Jonas Müller schrieb:
> Wenn ich den
> einsetzen würde und die Frequenz so beibehalten würde, könnte dann ein
> Kondensator die Situation verbessern?

Wo soll denn der Kondensator hin? Aber egal wo, das dürfte die Probleme 
eher vergrößern ...

Gruß Dietrich

[Jonas M. (socke_best)]

Nochmals vielen Dank.

Noch eine letzte Frage. Wenn ich meine Freilaufdiode dimensionieren 
will, muss ich dann neben der Spannung sprich 24V und dem Strom (ca. 
15A) noch auf was anderes achten?

Was für eine Diode ist da empfehlenswert?

Danke schon mal im Voraus

[Gerald B. (gerald_b)]

Auf jeden Fall einen Schnelle. Shottkydioden gibts bis ca. 40A relativ 
problemlos. und die "Dicken" sind kaum teurer. Also knausere nicht, 
wegen ein paar Ampere :-)
Ich habe schon einen 160A Mosfet hergenommen, wo ich viellicht 15A 
schalten muß. Er kostet ja nur ein paar Cent mehr, als ein Passender. 
Der KK wäre teurer. Ich brauche ihn nicht kühlen und er überlebt an 
einem Bleiakku bei einem Kurzen auch die 20A KFZ Sicherung ;-)))

Gruß Gerald

[MaWin (Gast)]

> muss ich dann neben der Spannung sprich 24V und dem Strom (ca.
> 15A) noch auf was anderes achten?

Die Schaltgeschwindigkeit, insbesondere bei 16kHz PWM. Normale 50Hz 
Dioden wie 1N5404 sind zu langsam, Schottky auf jeden Fall schnell genug 
und lassen sich einsetzen weil (ultra) fast recovery Dioden erst über 
100V Sinn machen.

[Emil N. (enxp)]

Hallo.

Ich hab dieselbe Situation aber ich moechte ein BLDC 500W motor von mein 
E-bike benutzen. Fuer diese Sache habe ich gedacht FQP47P06 mit eine 
Shotky Diode einzubauen.
http://www.instructables.com/id/BLDC-Motor-Control-with-Arduino-salvaged-HD-motor/

On andere Seite wir sollten das einfach und sicher machen.
Vorschlaege ?

MFG