Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motoransteuerung - 24vdc / max. 500W


von Martin Z. (mzahedi)


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Hallo liebe Community,

ich möchte einen Motortreiber basteln mit welchem ich den folgenden DC 
Motor ansteuern möchte: CIM PM805-001 22vdc 020507
Scheinbar - denn das Datenblatt od ähnliches habe ich nicht gefunden - 
hat der Motor folgende Ratings: The motor is250W, 22V DC, @ 11.5A. 
Operates on two 12V batteries.

Beim Anfahren kann ein Strom von bis zu 20A fließen (wenn unbelastet). 
Sprich ich brauche einen Treiber der den Motor mit bis zu 500W versorgen 
kann.

Ich habe kürzlich einen Treiber in Form einer PCB realisiert der für 
low-saturation-applications brauchbar ist (16V @1A) .. Das sind nun ganz 
andere Maßstäbe und ich wollt euch fragen wie die Herangehensweise in so 
einem Fall ausschaut?

Welche Faktoren werden dazu kommen? Was muss ich beobachten? Das sind 
ganz schöne Zahlen wovor ich vor meiner ersten Erfahrung ein bisschen 
Respekt zeige. Ich wäre wirklich dankbar drüber wenn ihr mir weiter 
helft :)

Schöne Grüße aus Wien,
\mZ

: Verschoben durch Admin
von Jan H. (jan_h565)


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Muss das wirklich Eigenbau sein ? Auf Ebay / China findest du 43A 
H-Brucke für 10€ ! Das kann man selbst nie hinkriegen. 
http://www.ebay.com/itm/Semiconductor-BTS7960B-43A-Stepper-Motor-H-Bridge-Drive-PWM-For-Arduino-New-DHUS-/251574651513?hash=item3a93048a79:g:hfsAAOSwd4tTsNEz

von Martin Z. (mzahedi)


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Hallo Jan, es soll Teil meiner Bachelorarbeit werden. Sprich kaufen 
kommt nicht in Frage :/ würde mir auch keinen Spaß machen :)

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Martin Z. schrieb:
> ich möchte einen Motortreiber basteln mit welchem ich den folgenden DC
> Motor ansteuern möchte: CIM PM805-001 22vdc 020507
ja und was soll der Motortreiber können?
- einfach nur AN/AUS oder auch
- Richtungsumschaltung oder auch
- Drehzahlsteller (PWM, wenn ja, welche Frequenz)
Sonstige Randbedingungen?

Das gute heutzutage ist, dass man für die popligen 30A winzige FET 
bekommt, die Stöme über 100A abkönnen und bei 10...15A noch nicht mal 
einen Kühlkörper benötigen (Kanalwiderstand um 1 mOhm).
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Martin Z. (mzahedi)


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Hi :)

danke für deine Rückmeldung! Es wäre natürlich wünschenswert wenn der 
Treiber mit PWM gesteuert werden kann. Ob er einen extra DIR-Pin 
aufweist oder nicht ist sekundär da ich per SW dies lösen kann. Also 
grundsätzlich bin ich schon glücklich wenn er mittels PWM gesteuert 
wird. Aber I²C oder ein anderes Protokoll wäre kein Problem. Frequenz um 
die 20kHz (aber da sag ich gerade irgendeinen Wert einfach aus der 
Erfahrung. Müsste das mal in Ruhe testen) ... Sonst fällt mir nichts ein 
:)

Die Frage ist ob ich zu einem Motortreiber oder zu der Kombination 
FET-Treiber plus die H-Brücke (wenn diese den gate driver nicht 
integriert hat) zurückgreifen kann/muss.

Ich habe eine Versorgungsspannung von 24V (je nachdem ob ich sie 
regulieren mag/muss oder nicht). Ich gehe jez davon aus dass ich den 
Motortreiber direkt an die Spannungsversorgung anhänge: wie schon oben 
erwähnt, 250W "normaler Betrieb", max. Leistung 500W. D.h. ein Halb- 
bzw. Vollbrückentreiber mit einem continuous drain current von ~12A (ich 
hab aufgerundet + 1A) bzw. einem puls drained current von ~22A (wieder 
aufgerundet) sollte doch für meine Anwendung reichen oder vernachlässige 
ich einen wichtigen Faktor?

Was sagst du zu dieser Auswahl? :) (link shortner mag er nicht ^^)

http://at.farnell.com/webapp/wcs/stores/servlet/Search?catalogId=15001&langId=49&storeId=10153&categoryId=700000004216&sort=P_ATT_BASE_VALUE_1002631_DE_DE|1&beginIndex=1&showResults=true&aa=true&pf=310122134,310122431,310124354,310132976,310143655,310181018,310183996,310192613,310198164,310204232,310204350,310312944,310313695,310314191

Danke im Voraus und schöne Grüße aus Wien! Martin

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
du schreibst ziemlich wirres Zeugs.
Offenbar bist du dir über einieg grundsätzliche Dinge nicht im klaren.
> Martin Z. schrieb:
> Es wäre natürlich wünschenswert wenn der
> Treiber mit PWM gesteuert werden kann. Ob er einen extra DIR-Pin
> aufweist oder nicht ist sekundär da ich per SW dies lösen kann.
Blödinn das! Wie willst du eine PWM-Ansteuerung softwarewäßig lösen, 
wenn der Motortreiber gar keine PWM kann.

> Also grundsätzlich bin ich schon glücklich wenn er mittels PWM gesteuert
> wird. Aber I²C oder ein anderes Protokoll wäre kein Problem.
Aha, was aber die PWM zur Motorsteuerung mit einem 
Datenübertagungsprotokoll wie I²C zu tun haben soll, wird wohl dein 
Geheimnis bleiben.
Ob der Motor nun außer EIN-/AUS noch zusatzlich in irgend einer Weise 
geteuert werden soll, wissen wir immer noch nicht, nur das dich 
bestimmte Schlagworte glücklich machen.

> Frequenz um die 20kHz (aber da sag ich gerade irgendeinen Wert
> einfach aus der Erfahrung.
Woher kommt diese Erfahrung?
Wo steht, dass eine PWM mit 20KHz gut ist?
Meine Erfahrung sagt mir, dass man das auch mit ca. 1kHz oder weniger 
machen kann. Niedrigere Frequenzen haben oft auch einige Vorteile
(geringere Anforderungen an Dynamik der Schaltung, geringere 
Umschaltverluste, weniger EMV-Probleme usw.)

> Die Frage ist ob ich zu einem Motortreiber oder zu der Kombination
> FET-Treiber plus die H-Brücke (wenn diese den gate driver nicht
> integriert hat) zurückgreifen kann/muss.
Du must wissen, was du willst.
Fertige Treiber-IC nehmen dir einige Problem ab, die du als Anfänger 
noch gar nicht kennst.
Wenn du aber so was im Rahmen wissenschaftlicher Arbeit ausführst, kann 
es auch sinnvoll sein, mal eben die Grundlagen zu lernen und es selber 
von Grund auf zu entwickeln.
Ich habe auch vor paar Jahren mal eine Motortreiber-Vollbrücke nur aus 
diskreten BE entwickelt (24V/15A, allerdings ohne PWM). Das hat auch den 
Vorteil, dass man solche Schaltungen quasi zeitlos herstellen kann und 
nicht an die Lieferbarkeit von speziellen Motortreiber-ICs gebunden ist.

> Ich habe eine Versorgungsspannung von 24V (je nachdem ob ich sie
> regulieren mag/muss oder nicht).
Hä? Wer soll darin einen Sinn erkennen?

> Ich gehe jez davon aus dass ich den
> Motortreiber direkt an die Spannungsversorgung anhänge:
Ich habe mal vor Jahren eine einfachen PWM-Treiber mit FET in der 
Größenordnung entwickelt, ca. 28V/10...15A (für eine Pumpe).
Da gab es das Problem, dass bei schnellem Absteuern des Motors die 
Gegeninduktion die Spannung anhebt und damit versucht in das Netzteil 
Strom zurück zu speisen. Je nach NT spricht die Schutzbeschaltung an 
oder das NT geht auch kaputt.
Deshalb habe ich dann den Motor zusätzlich mit Dioden und Elkos von dem 
NT einkoppeln müssen. Das lief dann gut.
Bei Betrieb an Akkus wirst du das Problem aber wohl eher nicht haben.

> wie schon oben erwähnt, 250W "normaler Betrieb", max. Leistung 500W.
> D.h. ein Halb- bzw. Vollbrückentreiber mit einem continuous
> drain current von ~12A
Ja was nu? Soll es eine Richtungsumschaltung geben oder nicht?
Dir sind die Unterschiede bei der Verwendung von Halbbrücken und 
Vollbrücken wohl gar nicht bewußt?

> (ich hab aufgerundet + 1A) bzw. einem puls drained current von ~22A
> (wieder aufgerundet) sollte doch für meine Anwendung reichen
Ich glaube nicht, dass ein solcher Motor nur einen max. Strom von ca. 
20A haben wird. Der Blockierstrom ("stall currend") wird vermutlich viel 
höher liegen. Dieser fließt auch beim Anlaufen für einige 10ms.

> oder vernachlässige ich einen wichtigen Faktor?
Du solltest mal aufhören, um das Thema nur drum herum zu reden und 
anfangen, dich mit ein paar Grundlagen vertraut zu machen. Das ist Basis 
jeder Ing.-Tätigkeit.
Außerdem besorge dir die korrekten Datenblätter oder nehme die 
Motorkennlineien selbst auf.

Um in einem Forum guten Rat zu bekommen, macht es auch Sinn, gleich mal 
richtig zu schreiben, wozu das ganze dienen soll und welche 
Randbedingungen insgesamt zu beachten sind.
Ansonsten macht es für potentielle Fachleute sehr schnell keinen Spaß 
mehr, überhaupt zu antworten, wenn der Fragesteller sich jedes Detail 
sehr langwierig aus der Nase ziehen läßt und man merkt, dass er seine 
Hausaufgaben nicht macht.

Die Frage, welche ich im vorherigen Posting gestellt hatte, sind nicht 
geklärt worden, sondern nur einige neue Unklarheiten dazu gekommen.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/Wie%20man%20Fragen%20richtig%20stellt.pdf
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Martin Z. (mzahedi)


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ziemlich wirres Zeugs? Aha!

*) ich schreibe zwei Sätze:
1) Es wäre natürlich wünschenswert wenn der Treiber mit PWM gesteuert 
werden kann. =>  Punkt neuer Satz.
2) Ob er einen extra DIR-Pin aufweist oder nicht ist sekundär da ich per 
SW dies lösen kann. => Ja sekundär weil die Richtung kann ich sehr wohl 
per SW ändern wenn der Treiber-IC zB zwei Pins für die Ansteuerung von 
einer H-Brücke aufweist!

*) I2C:
Es ist lediglich "egal" ob ich einen Controller mit einem I2C interface 
habe, welcher meinen Treiber-IC steuert.

*) "nur das dich bestimmte Schlagworte glücklich machen"
Sorry du solltest dir mal meinen ersten und meine weiteren Beiträge 
durchlesen bevor du irgendwas daher behauptest - nur weil du "angeblich" 
das Fachwissen besitzt! Ich habe schon gesagt: PWM ja gut! DIR-Pin ist 
mir egal (siehe oben)! gewünschte Frequenz? Weiß ich nicht - habe ich 
auch oben geschrieben. Ich erwähnte es bereits dass ich einen Treiber in 
kleineren Rahmen schon mal gemacht habe. Was ist zu beachten wenn das 
ganze leistungsstärker wird?! wie schauts aus mit Umschaltverluste? EMV? 
etc. etc.

*) Dass ich Elkos und Dioden brauche ist mir schon klar. Ich hänge den 
Treiber wohl ned direkt - ohne irgendwas weiteres - direkt an die 
Versorgungsspannung. Aber gut ich sage auch nur "ich esse" und nicht 
"ich esse meine Speise mit einem Gabel und einem Messer". Wie gesagt, 
wenn du es liest dass ich schon Erfahrung in diesem Bereich habe 
(low-saturation-applications!) kannst es auch mal selber herleiten dass 
ich nicht jeden Punkt erwähnen kann weil bestimmte Dinge 
selbstverständlich sind.

*) "die Unterschiede bei der Verwendung von Halbbrücken und Vollbrücken 
wohl gar nicht bewusst" .. geh bitte .. ich weiß sehr wohl wie man eine 
Richtungsänderung vornimmt! Versuche hier nicht alles so zu drehen und 
biegen wie es dir passt. Abgesehen von der Tatsache dass du schon mal 
einen PWM-Treiber mit FET entwickelt hast, kriegt man auch von dir nicht 
raus.

Aber gut danke - lassen wir den Thread. Wir reden nur aneinander vorbei. 
Ich werde den Betreuer kontaktieren. Schönen Tag

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Martin Z. schrieb:
> Sprich kaufen kommt nicht in Frage
Ich würde das einfach mal als "Denkanstoss" sehen. Kauf das Ding (und am 
besten noch 2-3 andere), sieh dir an wie die das machen und denk drüber 
nach. Man muss ja nicht jeden blöden Fehler selber machen...


Martin Z. schrieb:
> Aber gut danke - lassen wir den Thread. Wir reden nur aneinander vorbei. ... 
Guten Tag.
Ich habe den Eindruck, deine Kritiktoleranz bzw. -akzeptanz ist eher 
unterdurchschnittlich ausgeprägt.
Sieh es mal so wie es tatsächlich heut wollen dir Leute durchaus 
helfen und wenden dafür kostenlos ihre Freizeit auf. Diese Leute 
könnten die gestellte Aufgabe durchaus prozesssicher in 1 Woche lösen. 
Und du sagst "wir reden aneinander vorbei". Das gäbe mir zu Denken. 
Evtl. stellst du nur die falschen Fragen oder erwartest andere 
Antworten.

> Ich werde den Betreuer kontaktieren.
Tu das...

von Martin Z. (mzahedi)


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Hallo Lothar,

Okay danke für den Tipp! Werde mir mal ein paar Treiber zulegen und 
testen.

Ist okay wenn du das so siehst. Dass das geschriebene meistens 
fehlinterpretiert wird, ist glaube ich klar. Vorallem wenn man sich 
nicht auf persönlicher Ebene kennt. Ich schätze jede Hilfe die ich 
bekommen kann - ich schätze die Freizeit die man opfert. Glaube mir das!

Mag sein dass ich die falschen Fragen stelle. Aber dann kann man mich 
explizit darauf ansprechen. Ich weiß dass ich DC Motoren ansteuern 
möchte, Spg und Strom habe ich bereits erwähnt. Angenommen ihr sagt, ja 
es gibt schon fertige ICs die in Frage kämen: PWM wäre schön, DIR-Pin 
ist sekundär, Frequenz weiß ich nicht weil ich den DC Motor erst testen 
muss...

Ich erwähne explizit dass ich die Erfahrung aufweise. Ja ich bin kein 
Profi. Und ja ich zeige Respekt weil 500W! Das sind ganz andere 
physikalische Größen im Vergleich zu meiner bisherigen Erfahrung.

Tipps die zB brauchbar wären - das ist bitte random(!):
* baue eine FET H-Brücke auf anstatt einen IC zu verwenden weil die und 
die Vorteile
* was soll ich beachten wenn mein Motor blockiert?
* Lese dir diesen Link durch. Da steht es beschrieben wie was
* kaufe einen fertigen Treiber und schau dir das und das an weil das ist 
nämlich wichtig

Wenn ich mich gut auskennen würde, würde ich nicht fragen. Habe ich 
etwas vergessen aufzuschreiben? Dann kann man das leicht kommunizieren 
anstatt einen Link zu posten der Dummies erklären soll wie man richtig 
fragen stellt. Aber dass ich hier keine Details zur Beschaltung eines 
Treibers poste, od wie eine Richtungsänderung mittels einer H-Brücke 
erfolgt .. ja gut, wenn ich das nicht weiß dann fange ich gar nicht 
damit an. Man kann auch davon ausgehen dass die Person gegenüber a bissl 
eine Ahnung hat und nicht "wirres Zeug daher redet" wenn das 
geschriebene unklar ist.

Ich bin der Meinung dass sich viele Leute versteifen und aufregen 
anstatt die Tatsache zu erkennen dass leute wie ich hier sind weil wir 
uns eben mit solchen Themen nicht gut genug auskennen...

von S. K. (hauspapa)


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Nicht ganz billig, aber für dein Anliegen evtl. der direkte Weg zum 
Ziel:
2 Stk. IXYS Gatetreiber XDN630. Sagt ja keiner das man da ein Gate 
dranhängen muss...

Sonst muss Du halt eines der vielen Brushless Schaltbilder im Internet 
abmalen und die 3. Phase weglassen.

viel Erfolg
hauspapa

von S. K. (hauspapa)


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Den guten alten HIP4082 gibts natürlich auch noch.

von Martin Z. (mzahedi)


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Danke hauspapa :) :)

Ist schon auf der Merkliste. Dh ich baue eine MOSFET H-Brücke auf und 
steuere sie mit dem Treiber an ?!

Zum Aufbau der H-Brücke - angenommen ich baue so eine Schaltung auf:
http://www.bristolwatch.com/ele/moshbridge/mosh7.png

Muss ich noch etwas beachten? Wichtig dabei is die richtigen MOSFETs 
auszuwählen. Das ist natürlich klar.
Die Widerstände muss ich natürlich anpassen.
Die Schottkydiode ist wichtig wenn der MOSFET diese nicht integriert 
hat.
Bei Q1 und Q3 würde ich noch einen GS-Widerstand schalten.

Weiteres brauche ich einen current controller ...

Vergesse ich auf etwas? Abgesehen von den Stützkos und Verpolungsschutz 
etc.

von Student (Gast)


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Um die Verwirrung mal aufzulösen:
Ihr redet aneinander vorbei: Martin geht bei PWM, DIR-PIN, I2C und allem 
von der Ansteuerung des Treiber aus.

Das ist aber zu weit gedacht. Man muss sich zunächst die Frage stellen 
was der Treiber denn kann.
Denn nur wenn der überhaupt eine Brücke hat bzw. dafür ausgelegt ist, 
kann man (ob mit DIR PIN oder Umpolen) überhaupt erst rückwärts fahren.

Weiterhin ist die PWM als EINGANG in den Treiber auch zweitrangig. Die 
vom Motor ist wichtig. Und die hängt sowohl von der gewünschten Sänfte 
als auch vom Motor direkt ab. Da kommt man vermutlich nicht um 
Experimentieren umher, aber je größer der Motor desto (in Grenzen!) 
geringer die Frequenz (höhere Masseträgheit).

Das sind alles Sachen, die man bei Infos zum Projekt ein bisschen 
herauslesen kann. Soll es ein Gefährt werden, soll es ein elektrischer 
Rasenmäher werden, außerdem macht es natürlich alles interessanter wenn 
man weiß worum es geht.

Oh und: Martin, du musst dir besonders hier aber auch generell mehr 
Frustrationstolleranz zulegen. Einfach nicht ernst nehmen.
Wobei dann andererseits sich die Leute hier einfach manchmal ein 
bisschen belehrend etc. ausdrücken, aber auch da gilt wieder: Lies es 
als normalen Text und gut.

Achja: H-Brücke aus MOSFETs oder ein Treiber IC? Naja, wenn, dann hat 
der IC die selbst integriert.

Andererseits geht es bei den Störmen gar nicht anders als via externer 
diskreter H-Brücke, alleine schon wegen der Thermik.

Ich tippe mal ein IC wird nur PWM ausgeben und ggf. via Shunt den Strom 
messen. Damit kann er durch anpassen der PWM z.B. einen Sanftanlauf 
ermöglichen (Um Spitzenströme, die durchaus mal 5-10x Nennstrom sein 
können, zu verhindern).

Dann noch die Frage was passiert, wenn der Motor blockiert? Der Strom 
steigt an (Wie eine Spule, kein Kühlwind mehr, alles brennt), daher wird 
ein guter IC auch hier dann abbrechen.

Siehe z.B. Beitrag "Überlast erkennung DC-Motor" (hab's nur 
überflogen), aber auch das kommt wieder auf deine Anwendung an. Kann der 
Motor nie überlastet werden (Tischventilator), dann braucht man das 
nicht.

von S. K. (hauspapa)


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>Zum Aufbau der H-Brücke - angenommen ich baue so eine Schaltung auf...

Mit 24V und mehr ist das eine ganz schlechte Idee. Die zulässige Gate- 
Source Spannung wird überschritten. Ausserdem mag ich solche Schaltungen 
ganz und überhaupt garnicht weil im Schaltaugenblick beide FETs einer 
Halbbrücke leitend sind. Je besser die Bauteile desto mehr geht das 
schief.

H Brücke nach Datenblatt vom HIP ist ok. Die XDN630 haben sehr kräftige 
Ausgangstransistoren. Da kann man seine Last auch ruhig direkt dran 
hängen.

schönes Wochenende
hauspapa

von Martin Z. (mzahedi)


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S. K. schrieb:
> H Brücke nach Datenblatt vom HIP ist ok. Die XDN630 haben sehr kräftige
> Ausgangstransistoren. Da kann man seine Last auch ruhig direkt dran
> hängen.

war noch in der Arbeit und hab das Datenblatt von MOSFET Gate Driver 
IXDN630 nicht gefunden. Wg dem fehlenden 'I' hats googlen vorerst nicht 
gefunden :)

Also jez zuhause: wow geilo :) :) Das ist ja ein Traum - auch wenn 
basteln fürs Lernen natürlich cooler ist. Aber wenns schnell gehen muss.

HIP4082IBZ und IXDN630 sind spitze :) dann kümmere ich mich noch um die 
over current Sachen und bin super glücklich

Eine blöde Frage hätt ich noch:
Der IXDN630: warum heißt das Ding "MOSFET Gate Driver"? Das ja 
eigentlich eine Halbbrücke oder spinne ich gerade?!?

Schönes Wochenende und vielen Dank - an alle natürlich!

: Bearbeitet durch User
von S. K. (hauspapa)


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Das ist ein Gatetreiber für die ganz dicken Dinger. Die Spannung ist 
hoch genug um mit verschobenem Nullpunkt auch negative 
Abschaltspannungen realisieren zu können. Aber Vorsicht, der ist nicht 
in erster Linie stark, der ist vor allem sauschnell. Bedeutet: 
Stützkondensatoren so dicht wie möglich, saubere Leitungs- und 
Masseführung sonst birgt das Verhalten Überraschungen...

alles Gute
hauspapa

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Martin Z. schrieb:
> Aber gut danke - lassen wir den Thread. Wir reden nur aneinander vorbei.
du hast auch auf Rückfrage keine klaren Informationen dazu gegeben, was 
du konkret machen willst.
Daraus wärde ja evtl. zu entnehmen, welche Eigenschaften der Treiber 
haben sollte.

Statt dessen z.B. eher wirre Gedanken über I²C und irgend welchen 
SW-Lösungen auf die einfache Frage, ob du eine Richtungsumschaltung 
benötigst aber keine klaren Ansage zu technischen Details und 
Randbedingungen, wie ich das schon bei ersten Posting angefragt hatte.

Nun 15 Postings weiter hast du immer noch nicht viel in der Hand.

Aber ich bereue inzwischen, überhaupt auf die Frage geantwortet zu 
haben.
Statt mal Klartext zu schreiben, so dass ein Techniker damit was 
anfangen kann, spielst du die Mimose.
Aber ist ja nicht so, dass mich jemand dazu zwingt, anderen 
Hilfestellung zu geben.

Du schreibst oben:
> Mag sein dass ich die falschen Fragen stelle.
> Aber dann kann man mich explizit darauf ansprechen.
Und genau das habe ich schon im ersten Posting gemacht.

> Ich werde den Betreuer kontaktieren.
dann mache das mal.

von hinz (Gast)


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U. M. schrieb:
>> Ich werde den Betreuer kontaktieren.
> dann mache das mal.

https://de.wikipedia.org/wiki/Betreuer_(Recht)

von Martin Z. (mzahedi)


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Hey,

okay okay ich habe mich zu ungenau ausgedruckt bzw. war mit den Gedanken 
schon einen Schritt weiter. Ich versuche es nochmal.

Die Motoren (2x) sollen einen E-Rollstuhl von Permobil in Bewegung 
setzen. Dieser wird mit der Kinect Kamera und diversen Sensoren 
ausgerichtet um autonom fahren zu können. Es muss erwähnt werden dass 
dies ist nur ein Forschungsprojekt ist. Sprich wenn er mich od meinen 
Kollegen in Bewegung setzt, sind wir vorerst glücklich. Als Eval-Board 
steht uns der EK-TM4C1294XL von TI zur Verfügung. 2x 12V Autobatterie 
als Versorung...sonst fällt mir im Moment nichts ein. Bitte einfach 
nachfragen wenn ich was wichtiges vergessen habe...

Mein grundlegende Gedanke ist mit welcher Option ich den Treiber 
realisieren soll:
* MOSFET Treiber plus diskrete FET Brücke
* MOSFET Treiber plus FET Brücke in Forms eines ICs
* Fertige Motortreiber ICs

Für jede Variante habe ich mir folgende Überlegungen gemacht bzw. 
Bauteile ausgesucht:
* INTERSIL HIP4082IBZ MOSFET Driver IC + eine diskret aufgebaute power 
MOSFET-Brücke (wäre die größte Herausforderung)
* INTERSIL HIP4082IBZ MOSFET Driver IC + IXDN630CI Gate Drivers
* INFINEON BTN8962TA MOTORTREIBER, HALBBRÜCKE

Also U.M.: ist es nicht richtiger mit den o.a. Überlegungen anzufangen? 
Im nächsten Schritt kann ich mir Gedanken machen was der Treiber können 
soll. Aber grundsätzlich möchte ich mittels PWM die Geschwindigkeit 
regeln und die Richtung umdrehen können (entweder mittels umpolen der 
Eingänge od DIR-Pin zB).

Also meine erste Überlegung sollte sein:
* wie komme ich zum Ziel (siehe oben) .. ich tendiere zur Variante #3 od 
#2
* wenn ich mich für eine Variante entschieden habe, suche ich mir unter 
Berücksichtigung meiner Anforderungen die geeigneten Bauteile aus
* Maßnahmen für over current, under voltage protection etc. treffen 
(shunt plus OVP zB)

Sind diese Infos hilfreicher?

PS: ich habe nicht die Mimose gespielt. Wie gesagt geschriebenes kommt 
meistens falsch rüber! Schönen Tag

von S. K. (hauspapa)


Angehängte Dateien:

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IXDN630CI hat direkten Logikeingang, da brauchst Du keinen HIP.

1 PWM Ausgang und ein Logikausgang fertig.

Logik Ausgang    |  0              |  1
_________________|_________________|____________
                 |                 |
PWM          0%  |  Stillstand     |  AK rückwärts
            50%  |  halb voraus    |  halb zurück
           100%  |  AK vorwärts    |  Stillstand


soweit die Theorie
hauspapa

von Martin Z. (mzahedi)


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Hey hauspapa!

danke nochmal für deine Rückmeldung. An die Option hab ich natürlich 
auch gedacht (ohne den HIP).
Das einzige Problem beim IXDN630CI ist dass er lt. dem Datenblatt einen 
continuous output current von max. +-8A aufweist.

Datenblatt: http://www.mouser.com/ds/2/205/IXD_630-472742.pdf
1.5 Electrical Characteristics: TA = 25°C

Wohingegen der Infineon Motortreiber "BTN8962TA" einen HS/LS continuous 
drain current von 30A bei TC < 85°C aufweist.
Link @farnell: 
http://at.farnell.com/infineon/btn8962ta/motortreiber-halbbr-cke-to263/dp/2470126/false
Link @manufacturer: 
http://www.infineon.com/cms/de/product/power/motor-control-and-gate-driver-ics/intelligent-motor-control-ics/single-half-bridge-driver/channel.html?channel=db3a3043437e2e96014390bd73c4615c#goto_producttable
Datenblatt: http://www.farnell.com/datasheets/1886713.pdf
4.1 Absolute Maximum Ratings - siehe auch figure 4 Seite 7.

Was meinst du? Bzw. benutzt du ihn selber und hast schon mal den 
Ausgangsnennstrom gemessen?

Danke und LG!
Martin

: Bearbeitet durch User
von S. K. (hauspapa)


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Infineon:
Hübsches Spielzeug, brauchst Du halt mindestens 2 PWM Kanäle mit 
deadtime, besser währen 4.

IXYS:
Wollte nur darauf Hinweisen das Du keinen HIP irgendwas brauchst. Musst 
den nicht mit Gewalt verwenden. Selbst verwende ich den kleinen Bruder 
davon. Allerdings nur als Gatetreiber für IGBTs

Ich würde wohl den Infineon nehmen und glücklich sein.
hauspapa

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Martin Z. schrieb:
> Die Motoren (2x) sollen einen E-Rollstuhl von Permobil in Bewegung
> setzen. Dieser wird mit der Kinect Kamera und diversen Sensoren
> ausgerichtet um autonom fahren zu können.
Ok, das wäre von Anfang an eine sehr hilfreiche Info gewesen.

> Mein grundlegende Gedanke ist mit welcher Option ich den Treiber
> realisieren soll:
> * MOSFET Treiber plus diskrete FET Brücke
> * MOSFET Treiber plus FET Brücke in Forms eines ICs
> * Fertige Motortreiber ICs
Also gut.
Variante 3 ist zunächst die Sorgloslösung.
Ein kompletter Motorteiber-IC hat normal ein Pins zur 
Richtungsumschaltung.
Er steuert auch die FET in der Brücke mit den richtigen Timings.
Zusätzlich sind meist Überspannungsschutz und Möglichkeiten für 
Überstromschutz als auch Schutz vor thermischer Überlast integriert.
Es werden auch in der Regel verschiedene Modi angeboten wie 
z.Bremsbetrieb oder Freilauf unerstützt.
Nachteil: Die Leistung und max. Strom sind eher begrenzt.

Ich würde aber zur 2. Variante tendieren, mit speziellem Treiber für 
FET-Halbbrücke oder Voll-Brücke.
Vorteil: Man hat mit den Ansteuer-IC die meisten Vorteile der 
integrierten Lösung aber deutlich mehr Freiraum bei der Auswahl der FET.
http://www.irf.com/product/Power-MOSFETs-12V-500V-N-Channel-Power-MOSFET-40V-60V-N-Channel-Power-MOSFET/_/N~1njpm4
Da kann man FET nutzen, mit nur 1...2 mOhm Kanalwiderstand haben und 
Spitzenströmen weit über 100A (auch bis über 300A) aushalten.
Das hat den Charme, dass im Fehlerfall nicht so schnell die Halbleiter 
abbrennen. Außerdem braucht man bei solchen FET mit popligen 10-20A 
keinen Kühlkörper mehr.

Die Halbbrücke, die ich mal für eine Pumpensteuerung 28V/12A gemacht 
hatte, war kaum größer als eine Zigattenschachtel. Als Kühlung reichen 
einige cm², etwas dickere Kupferfläche (z.B. 70u) auf der LPL.
Die FET im SMD-Gehäuse werden nicht mal richtig warm.
In

Im Entwicklungsprozess wird so was (Fehler, Kurzschluss) fast 
zwangsläufig passieren. Mit einem Leitungswiderstand von 0,1 Ohm an 
24V-Akkus kann man die FET mit Überstrom dann praktisch gar nicht mehr 
kaputt bekommmen, weil der Strom nicht über ca. 200A steigen kann. 
Natürlich muß man Sicherungen im Stromkreis haben, die dann rel. schnell 
wegbrennen.

Als Ansteuer-IC habe ich mal IR2104 benutzt.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2104.pdf
Hier gibt es eine große Auswahl an Treibern für FET-Brücken.
http://www.irf.com/product/Motor-Control-Gate-Driver-Non-Isolated-Gate-Driver-ICs-and-Controllers-General-Purpose-Gate-Driver-ICs/_/N~1njcii
Für Vollbrücke würde man natürlich 2 Halbbrückentreiber benötigen oder 
eben einen Brückentreiber für eine Vollbrücke.

> Für jede Variante habe ich mir folgende Überlegungen gemacht bzw.
> Bauteile ausgesucht:
> * INTERSIL HIP4082IBZ MOSFET Driver IC + eine diskret aufgebaute power
> MOSFET-Brücke (wäre die größte Herausforderung)

Was ist daran eine Herausforderung 4 fette FET anzulöten?

> * INTERSIL HIP4082IBZ MOSFET Driver IC + IXDN630CI Gate Drivers
> * INFINEON BTN8962TA MOTORTREIBER, HALBBRÜCKE

> Also U.M.: ist es nicht richtiger mit den o.a. Überlegungen anzufangen?

Das ist schon richtig.

Wie ich schon geschrieben habe, denke ich, das der ausgesuchte Motor 
viel mehr Strom ziehen kann, als die genannten 20A.
Wenn die FET aber auch zumindest kurzfristig 100A und viel mehr 
aushalten, dann wird das ganze deutlich robuster.

> Im nächsten Schritt kann ich mir Gedanken machen was der Treiber können
> soll. Aber grundsätzlich möchte ich mittels PWM die Geschwindigkeit
> regeln und die Richtung umdrehen können (entweder mittels umpolen der
> Eingänge od DIR-Pin zB).
Ja.

> * wenn ich mich für eine Variante entschieden habe, suche ich mir unter
> Berücksichtigung meiner Anforderungen die geeigneten Bauteile aus
> * Maßnahmen für over current, under voltage protection etc. treffen
> (shunt plus OVP zB)
Ja, wobei man auf Überstromdetektion erstmal weglassen kann, wenn das 
Gerät nur unter Aufsicht betrieben wird und man eine KFZ-Sicherung z.B. 
30A einbaut. Das spart erstmal viel Mühe an Nebenschauplätzen.

> Sind diese Infos hilfreicher?
Auf alle Fälle.

> PS: ich habe nicht die Mimose gespielt. Wie gesagt geschriebenes kommt
> meistens falsch rüber! Schönen Tag
Dann versuche mal, sich beim Schreiben dumm zu stellen.
Das ist auch sehr hilfreich, wenn man selber Arbeiten und Dokumente 
erstellt. Man darf nie davon ausgehen, dass der Leser weiß, was gemeint 
ist, wenn etwas anders geschrieben steht.

Noch ein Tip: Die Brücktreiber-FET erzeugen meist aus der PWM über eine 
Ladungspumpe das Ansteuerpotential für den High-Side-FET.
Das hat zur Folge, dass man den Motor nie mit 100% fajren kann.
Ich habe damals einen 12V-DCDC-Wandler benutzt, um die High-Side 
Steuerspannung zu erzeugen. Damit kann man dann auch 100% Einschaltzeit 
fahren.

Bei der PWM-Frequenz müßt ihr mal probieren.
Vermutlich werden paar hundert Hz optimal sein. Ich würde nur so hoch 
gehen, wie nötig.
Als Überspannungsschutz für die FET empfehle ich kräftige 
Suppressordioden. Induktive Spannungsspritzen könnten die FET schnell 
killen.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Martin Z. (mzahedi)


Lesenswert?

Hey!

Danke für den Support hauspapa :) :)

U. M. schrieb:
> Ok, das wäre von Anfang an eine sehr hilfreiche Info gewesen.
Ok merke ich mir auf jeden Fall fürs nächste Mal :)

> Also gut.
> Variante 3 ist zunächst die Sorgloslösung.
Ok also Vorteile und Nachteile check :)

> Ich würde aber zur 2. Variante tendieren, mit speziellem Treiber für
> FET-Halbbrücke oder Voll-Brücke.
Hey sau cool danke. Macht auf jeden Fall Sinn! Hast mich überredet - 
Bootstrap ftw hehe

> Was ist daran eine Herausforderung 4 fette FET anzulöten?
Das wäre eh zB 4x den IR2104 + 8 N-Channel Power MOSFETs wie den 
IRF1405Z (obwohl der jez nicht so der niedrigen Kanalwiderstand hat) + 
paar Rs, (El)Kos und Dioden ala typical connection vom Datenblatt? 
Überhaupt nicht schwer. Im Endeffekt eh dass was du oben vorschlägst :)

> Ja, wobei man auf Überstromdetektion erstmal weglassen kann, wenn das
> Gerät nur unter Aufsicht betrieben wird und man eine KFZ-Sicherung z.B.
> 30A einbaut. Das spart erstmal viel Mühe an Nebenschauplätzen.

Ok! Bleibt eh nur die Nebenschaltung. Weil der Treiber dead-time 
prevention, uv detect usw anbietet.

> Man darf nie davon ausgehen, dass der Leser weiß, was gemeint
> ist, wenn etwas anders geschrieben steht.

Mhm du hast recht!

> Als Überspannungsschutz für die FET empfehle ich kräftige
> Suppressordioden. Induktive Spannungsspritzen könnten die FET schnell
> killen.

Super Tipp dank da!! Genau sowas habe ich gesucht :) :)

Hast mich gerade voll glücklich gemacht - dank da! Weiß ich zu schätzen.
Schönen Abend und schöne Grüße aus Wien
Martin

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Lesenswert?

Hallo,
im Anhang noch 2 Schaltungen von Motorsteuerungen, die praktisch bei mir 
im Einsatz sind.  Die kannst du mal als Anregung nehmen.

Die Halbbrücke dient als Pumpensteuerung an einer DC-Pumpe mit ca. 300W.
Die müßte natüprlich doppelt aufgebaut werden und mit ein paar Gattern 
auch die Richtungsumschaltung realisiert werden.

Mit der diskret aufgebauten Steuerung werden Stellmotore einer 
hydraulischen Höheneinstellung angesteuert. Die ist aber so nicht für 
PWM gedacht.
Das Timing zum Ansteuern der FET bei Richtungswechsel ist sehr langsam 
eingestellt.
Man könnte das aber auch schneller machen, so dass auch paar hundert Hz 
möglich sein sollten. Da müssen die C21/C41 kleiner eingestellt werden.
Das Timing sollte immer so sein, dass beim Umschalten zuerst die offenen 
FET schließen und erst dann die geschlossnen FET öffnen.
Diese Funktion wird bei den Brücken-Treiber-IC auch realiert, nur dass 
die Umschaltzeiten ziemlich kurz sind (im Bereich von paar 10 ns).
Gruß Öletronika

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