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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sicherung für DC-Motor gesucht


Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Hallo liebe Experten!


Ich suche für folgenden Motor eine Sicherung:
- Reihenschluss (Universal) DC Motor
- max. Spannung 110V (US)
- max. Strom 1.4A

Ich möchte den Motor mit fogendem IGBT im Chopperbetrieb fahren:
- Infineon SGB02N60
- V_CE=600V
- I_C=2A

Es sind im Datasheet des IGBT
http://www.infineon.com/cms/de/services/download.h...
noch andere Werte für I_C angegeben.


Ich habe auch mal gelesen, dass der zum Schutz des Leistungsteils 
ausschlaggebende Wert I^2t ist. Den finde ich jedoch nicht in der 
Beschreibung :-(


Kann mir jemand eine passende Sicherung empfehlen? Habe leider noch 
keinerlei Erfahrung auf dem Gebiet.
Wünschenswert wäre natürlich eine Sicherung, die sich nach Zerstöung 
leicht auswechseln lässt.


Ist es weiterhin notwendig den uController durch Sicherungen zu schützen 
oder langt der Optokoppler?


Vielen Dank für die Hilfe!



Angehängt die geplante Schaltung, ich bin für jegliche Kritik dankbar.

Mein anderer Topic zum Thema IGBT und Optokoppler:
Beitrag "Re: Treiber und Optokoppler für IGBT gesucht"

Autor: lontano (Gast)
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fuer die Sicherung wuerde ich etwas traeges waehlen.
hast du bei der Wahl des IGBT auch an den erhohten Strom gedacht, der 
beim Start fliessen will ?
welche Vorteile bringt ein Motor im Emitterkreis ?
schaue dir noch einmal die TransistorGrundschaltungen an...
praxisfremd?!

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Und solange das "GND" Potential auf der Treiberseite (Pin 5, TLP250) 
nicht mit dem Emitter vom IGBT verbunden ist, wird viel passieren, nur 
nicht das Gewünschte. ;)
Ein Vorwiderstand für die LED des Optokoppler wäre auch ganz gut.

Wegen Begriffsverwirrung, was meinst Du mit Chopperbetrieb ?
Ansteuerung per PWM ?

Eventuell über eine weitere Freilaufdiode antiparallel zum IGBT 
nachdenken (falls nicht integriert), im Abschaltmoment kommt das was 
zurück ( Induktionsgesetz) vom Motor.

Autor: Roland Z. (r-zimmermann)
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Hallo,

was macht der 10Ohm Widerstand in der Leitung zum Motor? Würde ich 
weglassen das Teil ist außer daß es sicher klasse heizt zu nix gut.

Roland

Autor: Berti (Gast)
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Das ist Rm hat 10 nicht 100 Ohm und ist der Ersatzwiederstand des 
Motors... Mitdenken dann Posten!

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Danke zunächst für die vielen hilfreichen Tips!



@Lontano:
Ich werde den Strom Softwareseitig begrenzen; genauergesagt ist das Ziel 
eine Drehzahregelung. Der Drehzahlregelung gibt mir eine Stellgröße 
(Strom oder Moment) welche leicht zu begrenzen ist (Software). Diese 
begrenzte Größe bildet dann den Eingang für einen unterlagerten 
Stromregelkreis (realisiert durch softwaremäßigen Zweipunktregler). 
Dadurch sollte der IGBT abschalten sobald eine obere Grenze erreicht ist 
und wiederum einschalten nachdem eine untere Grenze erreicht ist. Der 
Motor beschleunigt dadruch zwar nicht maximal , aber der Strom ist 
erstmal begrenzt.

Transistorgrundschaltungen gibt es zum Beispiel hier:
http://home.arcor.de/melzkaffee/technik/elektrotec...
Ist die Last nicht in den Arbeitsstromkreis (sprich Emitter) zu 
schalten? Hab ich mir mal so gedacht....Wo soll er sonst hin, bitte 
berichtige mich, wie es die Praxis ist. Bin tatsächlich als 
Maschinenbauer etwas praxisfremd ;-)




@SNT-Opfer:
Warum ich Pin5 mit dem Emitter verbinden soll ist mir nicht ganz klar, 
wir dadurch erst die zum Schalten benötigte Gate-Emitter Spannung 
erzeugt?

Und wie groß sollte ein Vorwiderstand dimensioniert sein? Im Datasheet 
des Opto ist leider keine maximale Eingangsspannung angegeben, nur 
Reverse Voltage von 5V, was ja auch dem Ausgang des uController 
entspricht.

Bezüglich des Stromfreilaufs: Tut es nicht auch einfach eine 
Freilaufdiode, die entgegen der Nennstromrichtung geschaltet ist? Sagt 
zumindest die reine Lehre.

Chopper circuit (eng.) = Zerhackerschaltung, ist veraltet und kommt noch 
aus der Zeit als noch Thyristoren mit Lösch-Schaltung zur Speisung von 
DC-Reihenschlussmotoren eingesetzt wurden. Wird heute noch im Nahverkehr 
eingesetzt, wenn über eine Stromschine mit konstanter Gleichspannung 
gespeist wird. Wen es jemanden interessiert kann ich spaßeshalber mal 
einen Schaltplan aufmalen.




@Roland+Berti:
Genau, Rm und Lm sind Ersatzwiderstand und Induktivität des Motors.

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Chopper ist schon klar, kenne ich aber mehr aus 
Zwischenkreis-Spannungsbegrenzer in Umrichtern, daher das Wundern, aber 
die Aussage zu Deiner Anwendung verdeutlicht das Vorhaben.

Die Optotreiber haben i.R. als Treiber eine Gegentaktschaltung. Dh. Von 
+ (15V) ein Transistor zum Ausgang und einen weiteren vom Ausgang gegen 
Masse.
Zum Schalten eine Fets/IGBT muss man deren Gate (-Kapazität) auf- 
(einschalten) bzw. entladen (ausschalten, bei N-Typen), um das mal 
vereinfacht da zu stellen.
Damit das auch funktioniert, muss ja dieses Potential zwischen Gate und 
Emitter vorhanden sein, also fürs Einschalten 10-20V zwischen Gate und 
Emitter bzw. 0 V für das Abschalten (mit unter werden sogar negative 
Spannungen auf das Gate gegeben, störfester). Somit braucht es neben dem 
eigentlichen Gate Anschluss noch den Bezugspunkt.

Dort hat man aber spätestens bei Brückenschaltungen das Problem, das der 
Bezugspunkt des oberen Transistors nicht mehr GND ist (da der Emitter 
quasi in der Luft hängt).
Genau dafür wurden die Treiber unter anderem entwickelt, für das 
Ansteuern von so genannten Highside (da in der Brücke oben angeordnet) 
Switches.
Nun wird einem ein weiterer Punkt klar, man benötigt eine Masse mässig 
getrennte Spannungsversorgung für den Treiber. Bei PWM Anwendungen kann 
mit der "Boostrap" Technik gearbeitet werden, wenn aber volle 100% 
Modulation (= konstantes Einschalten) gefordert sind, braucht man eine 
eigene Spannungsversorgung für den Treiber.

Da Du den IGBT ja "oben" verbaut hast, muss der Treiber als Bezugspunkt 
zwingend auf den Emitter geschaltet werden.
Würde der IGBT mit seinem Emitter direkt auf GND liegen, wäre die 
Verbindung über eine (wenn vorhanden) gemeinsame Masse möglich. Nur ist 
es auch hier sinnvoll die GND- bzw. Bezugspunktverbindung des Treibers 
möglichs dicht an den IGBT selber zu legen, zum Vermeiden von 
Stromschleifen bzw. Strom bedingten Potentialverschiebungen.

Zum Vorwiderstand, das ist ganz einfach ;).
Aus dem Datenblatt den max. zulässigen Strom (i.d.R. 20-40mA) sowie die 
Vorwärtsspannung bzw. Flussspannung (i.d.R. 1,5-1,8V).
Nun nimmt man die Amplitude des Ansteuersignals (in Deinem Fall die 5V 
vom µC, vermutlich) und zieht von selbiger die Vorwärtsspannung ab. 
Diese muss bei einem geforderten Strom am Widerstand abfallen. Mit der 
Spannung am Widerstand und den Strom (Daumenwert, 1/2 Imax; im Zweifel 
ins Datenblatt schauen) kommt man über das Ohmsche Gesetz an den 
Vorwiderstand.

Viel Erfolg...

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Wegen den Freilauf, die im Plan vorhanden Diode hält nur negative (also 
negativer als GND) Spannungsspitzen vom IGBT fern. Sobald sich nun eine 
Positive aufbaut passiert aber nix in diesem Freilauf. Im worst-case 
Fall kann sie über die 110V der Motorversorgung ansteigen, bis der IGBT 
nachgibt.
Weiss nun nicht was der Motor antreibt, aber der generatorische Betrieb 
ist wohl nicht ausgeschlossen (auslaufen des Motors, Restmagnetismus).

Eine Inversdiode (z.B. bei Mosfets konstruktionsbedingt und bei vielen 
IGBTs serienmässig) bietet hier einen "Bypass", sobald die Spannung am 
Emitter also die 110V (+ Dioden Flussspannung) übersteigt, wird sie über 
die Diode in die Versorgung gepumpt.

Autor: Roland Z. (r-zimmermann)
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Berti wrote:
> Das ist Rm hat 10 nicht 100 Ohm und ist der Ersatzwiederstand des
> Motors... Mitdenken dann Posten!

Hmmm,
bei mir steht auch 10Ohm und nicht 100, was du für eine Null hälst ist 
ein "O". ;)
Außerdem zeichnet man in realen Schaltplänen den Ersatzwiderstand nur in 
Ausnahmefällen (der steht wenn benötigt in den Motordaten) ein und wenn 
dann ordentlich beschriftet, so kann sich keiner was drunter vorstellen.
Weiterhin solltest du deinen Ton etwas runterfahren, eine höfliche 
Antwort wäre auch ok gewesen. :/

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