Für ein Projekt sollen wir eine Motorsteuerung für Rechts- und Linkslauf
bauen.
Der Motor wird mit 24V betrieben und hat 100W Leistung.
Als Stromversorgung haben wir ein Netzteil,dass 24..48VDC liefert.
Am Ausgang zum Motor sollen 0..48VDC ankommen.
Die vier Gates T1-T4der MOSFETS sollen mit einem Arduino angesteuert
werden.
Als MOSFETS haben wir bisher den IRL3705N ausgewählt.
Müssen wir zusätzlich noch Freilaufdioden parallel schalten?
und müssen wir noch Pulldown Widerstände einbauen damit sich die MOSFETS
entladen können?
Muss man sonst noch etwas beachten?
Die Steuerung über den Arduino wird von einer anderen Gruppe übernommen.
Ich hoffe ihr könnt uns weiterhelfen :)
@Devin (Gast)
>Der Motor wird mit 24V betrieben und hat 100W Leistung.>Als Stromversorgung haben wir ein Netzteil,dass 24..48VDC liefert.>Am Ausgang zum Motor sollen 0..48VDC ankommen.
Das macht man mit PWM.
>Die vier Gates T1-T4der MOSFETS sollen mit einem Arduino angesteuert>werden.
;-)
>Als MOSFETS haben wir bisher den IRL3705N ausgewählt.>Müssen wir zusätzlich noch Freilaufdioden parallel schalten?
Nein, die Bodydioden der MOSFETs reichen hier.
>und müssen wir noch Pulldown Widerstände einbauen damit sich die MOSFETS>entladen können?
Ihr braucht noch DEUTLICH mehr als das ;-)
>Muss man sonst noch etwas beachten?
Vier MOSFETs machen noch lange keine solide H-Brücke. Nehmt was
fertiges. 100W bei 48V sind gerade mal 2A, das schafft ein L6203 oder
einer seiner modernen Brüder.
H-Brücken Übersicht>Die Steuerung über den Arduino wird von einer anderen Gruppe übernommen.
Die Armen, die dürfen dann immer die abgerauchten Arduinos wechseln ;-)
Danke erstmal für die schnellen Antworten.
Wir dürfen für dieses Projekt leider keine fertige H-Brücke benutzen und
müssen diese daher selber bauen.
Was genau fehlt denn noch?
PWM geht doch auch über den Adruino oder nicht?
Eine H-Brücke aus MOSFETS ist machbar aber etwas heikel wegen der High-
Low Übergänge. Einfacher wäre eine Brücke aus bipolaren Transistoren
wegen der Selbstverriegelung (keine Kurzschlüsse durch Nadelimpulse).
Bei 48V und 2A können die Spannungsabfälle und die Verlustleistung an
den Transistoren in Kauf genommen werden.
Am einfachsten ist eine H-Brücke aus zwei Relais-Wechselkontakten. Die
PWM kann dann mit einem N-Kanal-MOSFET in der Plusleitung realisiert
werden. (Falls das erlaubt ist).
2 Halbbrücken wie die BTN7960 dürft ihr auch nicht nehmen?
Auf jeden Fall müssen noch Treiber vor jeden Leistungs-Mosfet, damit der
satt schalten kann und ihr müsst euch Gedanken machen wie ihr einen
Kurschluss beim umschalten verhindert. Das ganz grob. Am besten das
Internetz auslesen zu dem Thema. Damit seit ihr nicht die ersten.
Devin schrieb:> PWM geht doch auch über den Adruino oder nicht?
Bestimmt. Aber nicht einfach so.
Zunächst einmal kann euer Arduino das Gate der High-Side FET niemals
einschalten. Der kann 0V und 5V, aber nicht 48V+xV, wie es nötig ist. Da
will man eine Bootstrap-schaltung, Gatetrafos oder Ladungspumpen sehen.
Oder ihr nehmt oben PMOS.
Dann kann euer Adruino bestimmt auch nicht genug Strom liefern, um den
FET schnell genug zu schalten. Also werdet ihr Gatetreiber brauchen.
Dann wird es mit der mistigen Arduino-IDE bestimmt nicht ganz so
hopplahopp gehen, das Timing richtig hinzubekommen. Da brauchts
Totzeiten oder so. Kann sein, dass der AVR es kann, aber die IDE? Habe
da Zweifel.
Ich würde das hier nehmen:
https://toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=28810&prodName=TB6569FG
Da kann man wenig falschmachen.
Wenn ihr nicht dürft, dann lasst euren Lehrer mal hier mitdiskutieren,
dem ist die Problematik offensichtlich auch nicht klar, wenn er euch das
als Aufgabe gibt...
Nur Mut, natürlich krigt man das mit einem Arduino hin !!!
evtl. halt via c und nicht mit den arduino-libs ...
was ihr braucht:
4 FETS
4 Freilaufdioden
2 Halbbrückentreiber mit Todzeit (um zu verhindern, dass die FETS
gleichtzitig leiten)
ein Arduinoboard mit beliebiger HW (auch ein atmega8 würde reichen ...)
und noch kleingemüse ... (Widerstände, Kondensatoren, DCDC Wandler usw
...)
gruss soundso
So wir haben uns oben jetzt für zwei P-Ch Mosfets entschieden.
Diese werden über zwei Gatetreiber angesteuert.
2x IRLZ 34N für die unteren beiden
2x IRF 5305 für die oberen
2x BC 638 für die Gatetreiber
Totzeiten sind hier doch gar kein Problem, man will doch nicht
ununterbrochen die Richtung wechseln.
Man schaltet die gewünschte High-Side ganz gemütlich ein, wartet
notfalls eine halbe Sekunde und macht dann mit dem schräg
gegenüberliegenden Low-Side-FET die PWM. Dann muss der
High-Side-Gatetreiber nicht schnell sein.
Devin schrieb:> So wir haben uns oben jetzt für zwei P-Ch Mosfets entschieden.> Diese werden über zwei Gatetreiber angesteuert.>> 2x IRLZ 34N für die unteren beiden> 2x IRF 5305 für die oberen> 2x BC 638 für die Gatetreiber
Mit 1,2V wird euer PMOs nicht glücklich werden, auch mit 10k am Gate
wird es nichts mit schnell schalten. Auch die 1N4007 sind ungeeignet,
weil viel zu lahm. SS24 oder so wären sinnvoller.
Mit Gatetreiber meinte ich eher sowas:
http://www.ti.com/product/lm5109b-q1
Ihr müsst das Gate aktiv schalten. Nicht über gigantisch große
Widerstände.
Die Frage ist halt:
Wollt ihr den Motor nur Richtungsumschalten?
Oder auch die Drehzahl mittels PWM steuern?
Falls ersteres, probiers aus.
Falls letzeres: Mööp.
Devin schrieb:> So wir haben uns oben jetzt für zwei P-Ch Mosfets entschieden.> Diese werden über zwei Gatetreiber angesteuert.>> 2x IRLZ 34N für die unteren beiden> 2x IRF 5305 für die oberen> 2x BC 638 für die Gatetreiber
Wenn bei euch die Geschwindigkeit keine Rolle spielt und ihr nur
demonstrieren wollt, dass man mit einer H-Brücke die Drehrichtung eines
Motors wechseln kann, dann brauchst du mMn. keinen Treiber.
Die Geschwindigkeit ist nicht relevant.
Es geht nur um den Richtungswechsel, also können wir die zwei
Transistoren doch weglassen und müssen nur die Pull up und Pulldown
Widerstände mit berücksichtigen?
Devin schrieb:> Die Geschwindigkeit ist nicht relevant.> Es geht nur um den Richtungswechsel, also können wir die zwei> Transistoren doch weglassen und müssen nur die Pull up und Pulldown> Widerstände mit berücksichtigen?
Äh nein, du musst dennoch einen P-Mosfet nehmen. Also die zweite
Schaltung aus deinem Post direkt mit Arduino ansteuern.
Und damit ihr keinen Kurzschluss verursacht könnt ihr im Programm
einfach delayen, sagen wir mal für ne halbe Sekunde.
Dann seid ihr auf der richtigen Seite.
Devin schrieb:> Muss man sonst noch etwas beachten?
Nein, bestimmt nicht, den Rest machen doch die anderen.
Deine Schaltrung ist höchstens eine Prinzipschaltung, nicht
funktionierendes.
Immer noch eine Prinzipschaltung
https://www.mikrocontroller.net/attachment/331088/Bildschirmfoto_2017-05-23_um_13.08.40.png
Wenn du schreibst:
Devin schrieb:> Der Motor wird mit 24V betrieben und hat 100W Leistung.> Als Stromversorgung haben wir ein Netzteil,dass 24..48VDC liefert.> Am Ausgang zum Motor sollen 0..48VDC ankommen.
dann heisst das, bei 48V am Eingang werden die Motoren überlastet und
dürfen höchstens mit halber Leistung versorgt werden, in dem man schnell
ein und ausschaltet, also PWM betreibt.
Ganz nebenbei würde ich erst mal rausfinden, wie viel Strom denn so ein
100W Motor beim anlaufen braucht. Nein, das sind keine 4.2A. Eher 42A.
Und die MOSFETs sollten die Aushalten. Man kann den Strom leicht
ausrechen: Betriebspannung (bei euch 48v max) / Innenwiderstand des
Motors (mit Milliohmmeter ausmessen).
Mit etwas Glück dient bei euch das Netzteil als Strombegernzung gegen
Überlastung des Motors beim Blockieren, aber beim Anlaufen kommt der
Strom aus den Ausgangselkos des Netzteils, einige (kurze) Zeit fliesst
also wirklich so viel wie oben ausgerechnet.
Dann überlegt man, welche Störungen an den Leitungen auftreten, wenn der
MOSFET den Motor ausschaltet. Dazu baut man
1
+48V
2
| |
3
+-|I (M)
4
| | |1N4148
5
+--+--+--|>|--+----+-- U messen
6
| | |
7
--|I 10nF 1MOhm
8
|S | |
9
GND GND GND
mit dem originalen Motor an dem originalen Netzteil mit der originalen
Zuleitung zum Motor, und misst sie Spannung an U. So viel muss der
MOSFET aushalten. Der obere MOSFET dient nur als Freilaufdiode.
Devin schrieb:> So wir haben uns oben jetzt für zwei P-Ch Mosfets entschieden.
Gute Wahl, aber bei 24V Betriebsspannung musst Du
zusehen, dass Du die Gate-Source Spannung nicht
überschreitest. Z-Dioden,Vorwiderstände ...
Ich kann Dir eine H-Brücke mit Darlingron zeigen,
die Du leicht auch MOS umstricken kannst.
Diese betreibe ich am Arduino Nano.
Die Sache mit dem "gleichzeitig Schalten über den
Arduino zu verhindern", kannst Du knicken.
Rechne mal damit, dass beim Einschalten oder einem
Reset alle Pins HIGH oder LOW sein können.
Im Falle HIGH hast Du ein Problem.
LG
old.
Hier eine altmodische aber robuste Schaltung für nicht allzu hohe
Ströme. Selbst bei einer Fehlansteuerung durch den Arduino oder durch
eine falsche Programmierung, kann hier nichts zerstört werden. Die PWM
muss allerdings entweder invertierend programmiert werden, oder mit
einem Transistor in Emitterschaltung invertiert werden (nicht
eingezeichnet).
Ralf schrieb:> Hier eine
zumindest für den PWM-Tranisitor hättest Du einen
PNP nehmen können. Mit Emitterfolgern kommst Du nicht
vernünftig an die Plus-Schiene.
Aber auf jeden Fall eine positive Bewertung von mir.
Im krassen Gegensatz zu Softwarefragen wird sich bei
der Hardware richtig ins Zeug gelegt.
LG
old.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Mit Emitterfolgern kommst Du nicht> vernünftig an die Plus-Schiene.
Doch, einfach vor dem BD139 noch einen BD139 davor schalten und der
offene Kollektor wird mit 10k an Plus geschaltet.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> zumindest für den PWM-Tranisitor hättest Du einen> PNP nehmen können.
Das ist richtig. Dann wäre aber der Emitter am Netzteil dran und der
Basisstrom wäre verloren, was in der Tat nicht schlimm wäre. Immerhin
hätte ich durch Deine Idee die Inverterstufe gespart.
Ralf schrieb:> Doch, einfach vor dem BD139 noch einen BD139 davor schalten und der> offene Kollektor wird mit 10k an Plus geschaltet.
Verstehe ich jetzt nicht wirklich wie Du so die BD243
der H-Brücke weiter durchsteuern willst.
Zeichne das doch bitte mal ein.
LG
old.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Verstehe ich jetzt nicht wirklich
Die zweite Schaltung dient nur zum Verständnis. Deswegen ist die erste
Schaltung auch vorzuziehen, eben weil man die Programmierung auch invers
machen kann, damit der Transistor eingespart werden kann.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Die Sache mit dem "gleichzeitig Schalten über den> Arduino zu verhindern", kannst Du knicken.> Rechne mal damit, dass beim Einschalten oder einem> Reset alle Pins HIGH oder LOW sein können.
Nein.
Die Pins floaten im Reset-Zustand und fungieren als Eingang und die
Pullups sind aus.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Und ein Transistor um im Programm zu sparen?> Echt jetzt?
Echt.
Jetzthabensieihn I. schrieb:> H-Brücke:> Beitrag "Re: Elektrische Rollosteuerung"
Wo? Wo ist der Schaltplan?
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Soviel zu Theorie und Praxis.
Eher: Soviel zu Effekten, die nichts miteinander zu tun haben. Ich sehe
hier nirgendwo einen Kondensator im µF-Bereich, der von einem der
Portpins geladen werden würde.
Aber egal -Du hast die Erfahrung, die manch Einem fehlt.
Teddy schrieb:> Ralf schrieb:>> Bei dieser Schaltung kann das invertierte Programmieren entfallen.>> Wofür soll der Transistor BD243 gut sein?
Wohl für PWM
Kurt
Moin,
Was macht Ihr denn hier? H-Brücke aus den 70ern bauen?
Vor allem die Schaltung von Ralf ist ja gruselig.
Die Mosfets wie im ersten Beitrag sind mit 55V etwas knapp, lieber einen
75V-Typen wählen. 2x IR2111 dran und gut.
Gruß,
Norbert
Norbert S. schrieb:> Was macht Ihr denn hier? H-Brücke aus den 70ern bauen?
Natürlich! Auch wenn der Wirkungsgrad schlechter ist. Ist doch Egal.
Norbert S. schrieb:> 2x IR2111 dran und gut.
Und gut? Du bist gut. Wie sollen denn die MOSFETs ohne großen
Bauteileaufwand von Schülern (Laien) vernünftig angesteuert werden, ohne
dass die oben genannten Probleme entstehen (Treiberstufe, Totzeit,
etc...). Für den Lehrer reichts doch erstmal und das Erfolgserlebnis
kommt auch schneller.
Moin,
Ralf schrieb:> Wie sollen denn die MOSFETs ohne großen> Bauteileaufwand von Schülern (Laien) vernünftig angesteuert werden, ohne> dass die oben genannten Probleme entstehen (Treiberstufe, Totzeit,> etc...).
Genau das macht doch der IR2111. Totzeit, Potentialtrennung für die
oberen Mosfets, alles drin.
Der Eingang steuert die Mosfets komplementär an.
Was ich allerdings vergass: Geht nur mit PWM beim Highside mit simpler
Bootstrap-Schaltung.
Gruß,
Norbert
Moin,
Nee, das verstehe ich jetzt nicht:
Jetzthabensieihn I. schrieb:> Norbert S. schrieb:>> Was macht Ihr denn hier? H-Brücke aus den 70ern bauen?>> Vor allem die Schaltung von Ralf ist ja gruselig.>> H-Brücken sind zeitlos. Der Ralf hat schonmal den> Enable Anschluß für die PWM. Was machst Du denn hier?> Mit einem d-Amp einen Motor ansteuern?
Klär mich mal auf.
Gruß,
Norbert
20170523_112124.jpg
(210 KB)
