www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fahrtregler (PWM) MOSFET (-treiber?)


Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
Ich habe mit meinem uC einen Fahrtreler (Modellbau) gemacht. Am Ausgang
des uCs liegt ein PWM signal an, bei dem (je nach dem eingangs signal
des empfängers) die high-pulsbreite zu und die low pulsbreite abnimmt
bzw. die high-pulsbreite ab und low-pulsbreite zunimmt(frequenz ca.
80KHz). So möchte ich ein Gleichstrom-motor schneller oder langsamer
laufen lassen. Den motor kann ich natürlich nicht direkt an den uC
hängen, sonst wird der uC verbraten.
Also habe ich gadacht ich nehme ein MOSFET. Bitte korrigiert mich wenn
was irgendwie falsch ist :-).

1) Was für ein Mosfet muss ich da nehmen, bei 5-10V und maximalen 5A?

2) Habe gelesen, dass man bei PWM&Mosfet einen Treiber benötigt. doch
irgendwie habe ich das nie ganz verstanden was ein Treiber überhaupt
ist; und welchen man nehmen soll für welche Anwendungen.

3)der Motor braucht es ja eigentlich kein PWM. Könnte man also auch das
PWM vom uC irgendwie glätten und dann diese Gleichspannung an den Mosfet
hängen? Wenn die spannung hoch ist würde der Mosfet dann doch mehr Strom
durchlassen, bei kleiner Spannung weniger, oder?


Andere Vorschläge wie ich das machen soll?
Bin für alles dankbar, habe leider nur wenig Ahnung von Mosfets etc.
Grüsse...

Autor: Bernhard S. (bernhard)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>1) Was für ein Mosfet muss ich da nehmen, bei 5-10V und maximalen 5A?
>2) Habe gelesen, dass man bei PWM&Mosfet einen Treiber benötigt. doch
>irgendwie habe ich das nie ganz verstanden was ein Treiber überhaupt
>ist; und welchen man nehmen soll für welche Anwendungen.

Schau mal hier, vielleicht kannst Du Dir vom Prinzip her eine Idee
übernehmen:

http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-335961.html

>3)der Motor braucht es ja eigentlich kein PWM. Könnte man also auch
>das PWM vom uC irgendwie glätten und dann diese Gleichspannung an >den
Mosfet hängen? Wenn die spannung hoch ist würde der Mosfet dann >doch
mehr Strom durchlassen, bei kleiner Spannung weniger, oder?


Die Ansteuerung Deines Motors ist durch die PWM verlustfreier.

Würdest Du dieses Signal glätten, also wieder analogisieren, dann wird
die Schaltung umfangreicher und größer und teurer, da der Kühl-Aufwand
für die Verlustleistung extrem steigt.

Bernhard

Autor: Thomas O. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

der Vorteil bei PWM ist ja das der MOSFET im Schaltbetrieb läuft,
dadurch gibts es sehr wenig Verluste. Das Gate hat eine bestimmt
Kapazität diese benötigt eine gewisse Zeit um umgeladen zu werden. Wenn
jetzt die PWM-Frequenz zu hoch ist dann reicht diese Impulsdauer nicht
mehr um das Gate vollständig umzuladen und der MOSFET läuft im
Linearbetrieb, das heißt das die nicht benötigte Leistung in Wärme
umgewandelt wird, wodurch dein MOSFET sehr heiß wird. Also darf am Gate
nichts geglättet werden, weil das ja die Kapazität zusätzlich vergrößern
würde. Um aber die Frequenz zu erhöhen und ein schnelles Umladen zu
ermöglichen muss man also schon mit etwas Leistung am Gate operieren
(eigentlich heißt es ja FET sind leistungslos gesteuert). Man sollte
also möglichst versuchen nah an der maximalen Gatespannung zu arbeiten
so lädt man das Gate schnell um und es entstehen fast keine Verluste.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 1) Was für ein Mosfet muss ich da nehmen, bei 5-10V und maximalen
> 5A?

Schau dir mal die Mosfet-Übersicht an. Am einfachsten wäre die
Verwendung eines N-Kanal-FET, mit dem du die negative Seite des Motors
schaltest. Wenn du die PWM-Frequenz niedriger ansetzt, kannst du den
FET dann auch direkt an den Mikrocontroller hängen.

> 2) Habe gelesen, dass man bei PWM&Mosfet einen Treiber benötigt.
> doch irgendwie habe ich das nie ganz verstanden was ein Treiber
> überhaupt ist; und welchen man nehmen soll für welche Anwendungen.

Ein FET besitzt Kapatitäten am Gate, und die müssen bei jedem Schalten
umgeladen werden. Je schneller das geht, desto kürzer ist die Zeit, in
der er nicht voll durchgeschaltet ist und desto geringer ist der
Verlust. Dazu braucht man aber kurzzeitig relativ hohe Ströme, und die
liefert der Treiber.

> 3)der Motor braucht es ja eigentlich kein PWM. Könnte man also
> auch das PWM vom uC irgendwie glätten und dann diese
> Gleichspannung an den Mosfet hängen? Wenn die spannung hoch ist
> würde der Mosfet dann doch mehr Strom durchlassen, bei kleiner
> Spannung weniger, oder?

Das ginge schon, aber damit würde man den Hauptvorteil der PWM zunichte
machen, nämlich daß der FET immer entweder voll durchschaltet oder voll
sperrt und dadurch sehr geringe Verluste hat.

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hi,

>Um aber die Frequenz zu erhöhen und ein schnelles Umladen zu
>ermöglichen muss man also schon mit etwas Leistung am Gate operieren
>(eigentlich heißt es ja FET sind leistungslos gesteuert). Man sollte
>also möglichst versuchen nah an der maximalen Gatespannung zu
arbeiten
>so lädt man das Gate schnell um und es entstehen fast keine Verluste.

...und um dafür ist der Teiber gemacht?
Also liege ich da total falsch, wenn ich das in der art machen würde,
oder geht das in etwa so?:

                               + 10V
                                |
                              MOTOR
                                |
uc_ausgang(5V,PWM)---TREIBER---FET
                                |
                               GND

Danke schon mal:)

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi, ersmal Danke an alle!

@ Rolf habe leider deinen Beitrag erst gesehen, nachdem ich meinen
geschrieben habe. Und editieren kann man in diesem Forum ja glaube ich
nicht.

>Wenn du die PWM-Frequenz niedriger ansetzt, kannst du den
>FET dann auch direkt an den Mikrocontroller hängen.

Wie gross bzw. klein müsste die Frequenz dann etwa sein? Macht das für
den Motor keinen Unterschied?
Und noch eine Frage: was ist der unterschied von n-Kanal-Fet und
p-kanal-Fet?

Grüsse

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Und noch eine Frage: was ist der unterschied von n-Kanal-Fet und
>p-kanal-Fet?
Hab ich rausgefunde. :-)

Autor: JojoS (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mit dem n-Kanal liegt die Last an Plus und der neg. Zweig wird
geschaltet, beim p-Kanal liegt die Last an Minus und Plus wird
geschaltet (ich hoffe das war jetzt auch richtig rum). N-Kanal ist
einfacher und billiger zu produzieren, auch der Ron ist bei N-Kanal ist
kleiner.
Wenn dein Fahrtregler auch proportional den Motor rückwärts steuern
soll dann brauchst du p- und n-kanal für eine H-Brücke (unter diesem
Stichwort wird es reichlich Treffer geben). Deshalb gibt es auch die
Fahrregler Variante mit Relais für den Rückwärtsgang, da kommt man dann
mit N-Kanal Fets aus die mehr Strom vertragen.

Autor: Marco (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Genau so etwas habe ich letztens auch gemacht :)
Zum Schalten habe ich einen SUP75N06 (N-Kanal) verwendet. Der ist nicht
optimal weil er erst (wie die meißten) bei 10V Gatespannung (VGS) voll
durchschaltet.
Der Controller gibt aber wahrscheinlich nur TTL Pegel, also 5V Pegel,
aus.

Für diesen Zweck gibt es Logig-Level FETs. Die schalten schon bei 4,5V
voll durch, bleiben dadruch sehr viel kühler und können höhere Ströme
verkraften.
Einen Treiber brauchst du denn nicht mehr unbedingt.

Bei der Wahl kann dir evt. http://www.nessel-elektronik.de/FET/fet.html
helfen. Schau da nach Logic-Level N-FETs mit möglichst geringem
Drain-Source Widerstand (RDSon) damit der FET sich nicht unnötig
erwärmt.
Der IRL3803, der IRL3713S oder der SUP7503-04 (alle TO-220) wären
geeignet.
Wenn es SO8 sein soll: SI4430 oder IRF7455.

Viel Erfolg beim basteln :)

Autor: Bernhard (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo chrigu,

leider muss ich das bisher erarbeitete Konzept etwas
auseinandernehmen.
PWM hat bei der Ansteuerung von Gleichstrommotore den großen Vorteil,
dass der Motor (z.B. bei 10V Betriebsspannung und 60% PMW) nicht mit 6V
läuft, sondern immer kurz mit 10V. Dementsprechend ist auch das
Losreißmoment viel größer als bei Gleichstrom.

Diesen Vorteil erreicht man aber nur, wenn die Frequenz des PWM nicht
zu groß ist. Übliche Werte liegen bei 500 bis 3000 Hz. In diesen
Bereichen benötigst du auch keinen Treiber, wenn dein Motor nicht
extrem groß oder dein Betrieb ständig bei sehr niedriger Pulsweite
ist.

Viele Grüße,
Bernhard

Autor: Thomas O. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich betreibe eine 12V Lampe 100W im Fast PWM-Modus mit allen Möglichen
Taktteilern ohne einen Treiber zu benutzen. Wichtig war hier das man
dem Gate auch die 12V zur Verfügung stellt. Getestet mit BUZ11 und
IRF540 Gate über 1kOhm an 12V und ein Optokoppler zieht das Gate gegen
Masse. Die FET werden nicht spürbar warm.

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Die Frequenz kann ich ohne Probleme auf 1-3Khz anpassen.

jetzt habe ich aber doch noch eine Frage zu folgender Schaltung:
http://s-huehn.de/elektronik/fahrtregler/fahrtregler-sch.gif

In der obigen Schaltung für einen Fahrtregler hat es vor dem Mosfet
noch einen Zusätzlichen Transistor (TR5-8). Der Hompage-macher-mann
sagt dazu:

"Power-MOSFETs sind fast ideale Schaltelemente für solche
Motorsteuerungen, aber sie haben auch einen Nachteil. Zur Ansteuerung
sind relativ hohe Spannungen zwischen Gate und Source erforderlich, die
5V vom µC reichen da leider nicht aus. Außerdem bildet die
Gate-Source-Strecke elektrisch gesehen einen Kondensator, der bei der
hier verwendeten Impulsansteuerung möglichst schnell umgeladen werden
muss. Aus diesen Gründen ist für jeden MOSFET noch eine zusätzliche
Treiberstufe, bestehend aus Tr5-Tr8 und R4-R11, erforderlich."
Weiter oben steht auch noch dass die Frequenz der PWM "nur" 50 Hz
ist.

Sollte ich auch einen Transistor vorschalten oder doch einen Treiber?
Und warum reichen die 5V vom uC nicht aus? für den BUZ11 steht doch in
der Mosfet-tabelle dass 5V genügen.(?)
Und noch mal eine Frage :$ : Diese Schottky-Dioden  die verwendet
werden: was gibt es da für alternativen, finde diesen Typ irgendwie
nicht :-/.

PS:Ihr alle habt mir bisher sehr geholfen! Bin jetzt schon ein grosses
Stück weiter :)!
Grüsse

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
oi, noch was: Ich habe jetzt an einigen Orten etwas von einer Freilauf
diode gehört. Nur: was ist der Zweck einer solchen Diode? wie muss sie
geschaltet werden falls ich sie bräuchte und was für eine müsste man
nehmen?
Bin leider nicht sehr bewandert auf diesem Gebiet, aber lieber frage
ich 1mal zuviel als das danach der Motor, Fet oder uC etc im Eimer ist
:-).

Autor: Marco S. (masterof)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum schutz des Fet da der Motor eine Spule ist und der Stromkreis
unterprochen wird. Induziert die der Motor eine sehr hohe Spannung
entgegen gestetz des Strom.

PS: abo

Autor: chrigu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie muss ich dann (welche) Diode schalten wenn ich vor und zurück fahren
möchte mit dem Motor?

Autor: Rahul (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie muss ich dann (welche) Diode schalten wenn ich vor und zurück fahren
möchte mit dem Motor?

dazu brauchst du jweils zwei Dioden oben und zwei Dioden unten, die so
geschaltet sind, dass sie im "regulären" Betrieb nicht leiten:
Kathode (Strich am Diodensymbol) an das positivere Potential.

Such einfach mal nach "Freilaufdiode".
IMHO hat Klaus Leidinger bei seinem Fahrtregler die Dioden drin...

Autor: F.H. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe auch einen PWM Regler gebaut
http://www.ees-hartz.de/pwm/

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.