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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutzdioden H-Brück für 20A?


Autor: Max (Gast)
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Hallo,

ich habe ein paar H-Brücken, die ich für Motoren, Ventile etc benutze, 
teilweise liegen bis zu 20A auf 12V-Basis und 300HZ-PWM an. Da stellt 
sich mir die Frage, ob meine geliebten SB550 nicht etwas zu 
schwachbrüstig sind?
Hat jemand eine bezahlbare und bekommbare Alternative im Diodenformat 
für mich?
Vielen Dank.

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Vielleicht findest du hier etwas: 
www.mikrocontroller.net/articles/Dioden-Übersicht

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Was für H-Brücken? IGBTs?
Wenns FETs sind, gehen gewöhnlich die internen.

Autor: Max (Gast)
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Nein die internen Dioden reichen nicht. Wurde hier in Forum aber auch 
schon zig mal festgestellt.

Habe mir die Tabelle durchgelesen. Stellt sich aber weiter die Frage, ob 
die SB550 nicht einfach reicht für meine Anforderung.

Autor: Ex-Bahnfahrer (Gast)
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Wenn die H-Brücke mit FET in üblicher Weise gesteuert wird, während 
derEinschaltzeit die internen "parasitären" Dioden durch die jeweils 
parallelen R(DS),on überbrückt. Zusätzliche Dioden würden keine 
Verbesserung mehr bringen, werden daher üblichweise nicht vorgesehen.

Autor: Harald A. (embedded)
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Bei 300Hz sterben die internen Dioden bei entsprechend großen 
Elektromagneten, insbesondere aber bei Elektromotoren. In den PWM-Pausen 
fließt der Strom weiter und eben das können diese Dioden nicht ab. Bei 
eher seltenen Schaltvorgängen sieht das schon besser aus - zumindest für 
die Elektromagneten/Magnetventile.
Meiner Meinung nach kommt man nicht umhin, am besten mit einer 
Stromzange den Strom durch die Dioden zu messen. Dann kann man etwas 
passendes wählen.

Wie wäre es denn mit einer SK86 wenn SB550 nicht reicht?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Harald A. (embedded)

>Bei 300Hz sterben die internen Dioden bei entsprechend großen
>Elektromagneten, insbesondere aber bei Elektromotoren. In den PWM-Pausen
>fließt der Strom weiter und eben das können diese Dioden nicht ab.

Lesen
Denken
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Die Dioden leiten eben NICHT in den PWM-Pausen, sondern der zugehörige 
FET im Inversbetrieb! Die Dioden leiten nur ne Mikrosekunde oder 
weniger, nämlich solange der zugehörige FET noch nicht eingeschaltet 
ist.Wie beim Synchrongleichrichter. Was aber voraussetzt, dass die 
H-Brücke immer voll angesteuert wird, und nicht im "Sparmodus", wo nur 
eine Hälfte aktiv schaltet.

>Meiner Meinung nach kommt man nicht umhin, am besten mit einer
>Stromzange den Strom durch die Dioden zu messen. Dann kann man etwas
>passendes wählen.

Clevere Entwickler denken und rechnen.

MFG
Falk

Autor: Harald A. (embedded)
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>Lesen
>Denken
>Antwort

Danke für die Aufklärung, Max schreibt aber:
>Nein die internen Dioden reichen nicht.

Kann ja nicht jeder so ein begnadeter Entwickler sein wie Du es bist. 
Trotzdem empfehle ich Dir:

Lesen
Denken
Freundlich bleiben
Antwort

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Harald A. (embedded)

>Danke für die Aufklärung, Max schreibt aber:
>>Nein die internen Dioden reichen nicht.

Das schreiben viele. Und es wäre nicht das erste Missverständnis in 
diesem Forum.

Warum glaubt der OP, dass sie nicht reichen?
Was durchgebrannt?
Wenn ja, kann man andere Fehler (Ansteuerung, Kurzschluss etc.) 
ausschliessen?

Das sollte erstmal geklärt werden, eh hier Lösungen für Probleme gesucht 
werden, die gar nicht existieren.

MFG
Falk

Autor: Harald A. (embedded)
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@Falk:

OK, auf so eine Antwort lasse ich mich gerne ein, das klang schon viel 
sachlicher (und freundlicher dazu). Wahrscheinlich meintest Du die erste 
Antwort auch nicht so, aber es kommt gelesen schon etwas 'barsch' 
daher...

Ich habe eine ganze Menge in den vergangenen Jahren mit der Ansteuerung 
induktiver Lasten zu tun gehabt und dabei viel gelernt. Ich habe 
allerdings nie PWM-H-Brücken sondern 'nur' Stromregelungen für 
Magnetventile, Motor-Geschwindigkeitsverstellungen oder 
Chopper-Magnetstößel-Ansteuerungen mit Fast-Decay.

Der Effekt mit der möglichen 'Synchrongleichrichtung' ist mir in dieser 
Applikation glatt entgangen. Für normale Freilaufdioden läßt sich der 
Strom meiner Meinung nach aber nicht immer berechnen da man zum Teil 
'unbekannte' Verbraucher hat. Man kann vielleicht noch die groben 
Parameter wie L und R errechnen, viele weitere Faktoren aus der 
Applikation jedoch nicht (z.B. Schwungmasse am Motor). Und da hilft dann 
doch eine detaillierte Messung.
Was auch noch passieren könnte sind die Stromspitzen im Umschaltmoment. 
Durch die Pulslast kann die interne Diode sterben!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Harald A. (embedded)

>Applikation jedoch nicht (z.B. Schwungmasse am Motor). Und da hilft dann
>doch eine detaillierte Messung.

Sicher. Ich hab ja nicht gesagt dass man nicht messen darf und immer 
ohne Messung auskommt. Aber die grundlegenden Sachen kann/muss man 
ausrechnen.

>Was auch noch passieren könnte sind die Stromspitzen im Umschaltmoment.

Natura non facti salti. Diese Stromspitzen sind meist eine Legende. Denn 
die meisten Schatnetzteile arbeiten mit Drosseln, welche von 
dreieckförmigem Strom durchflossen werden. Nix Spitze.

>Durch die Pulslast kann die interne Diode sterben!

So schnell stirbt die nicht, die ist grössenordnungsmässig meist genauso 
belastbar wie der FET, weil ja praktisch das gleiche Silizium 
durchflossen wird.

Allerdings kann man ein solchen Leistungsendstufen mal fix was 
zerschiessen, auch mit scheinbar kleinen Fehlern. Nur ist bisweilen die 
Analyse des Problems falsch. Und daraus entstehen dann die Urban Legends 
;-)

MfG
Falk

Autor: @TwJ (Gast)
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Also doch keine Freilaufdioden? Ja wie nun?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  @TwJ (Gast)

>Also doch keine Freilaufdioden? Ja wie nun?

Doch, aber die internen reichen in den allermeisten Fällen.

MFG
Falk

Autor: Max (Gast)
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Also doch Dioden, und reichen denn die SB550 aus für Motoren/Ventile bis 
ca 20A und max 300HZ?

Autor: Harald A. (embedded)
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Ich will ja nicht gegenquaken, aber ich setze High-Side-Driver (VN820, 
BTS436, etc.) ein, dessen interne Dioden schon bei Strömen weit 
unterhalb des Nennstroms (in Vorwärtsrichtung) sterben. Und bevor jemand 
sagt das taugt nichts - doch, generell in Verbindung mit einer externen 
Freilaufdiode sind die zig-tausend fach in Anwendung. Und sie sind auch 
für den Anwendungsfall freigegeben.

Aber wie ich ja schon weiter oben ausgeführt habe - in Verwendung in 
einer H-Brücke mögen andere Gesetzmäßigkeiten gelten.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Doch, aber die internen reichen in den allermeisten Fällen.

Sehe ich auch so.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Max (Gast)

>Also doch Dioden, und reichen denn die SB550 aus für Motoren/Ventile bis
>ca 20A und max 300HZ?

Jain.

Nur wenn sie nur ganz kurz für ein paar us leiten und der entsprechende 
FET dazu immer angesteuert wird. Sonst nicht, denn die sind mit 5A 
mittlerem Strom zu klein.

@ Harald A. (embedded)

>Ich will ja nicht gegenquaken,

Quak ;-)

> aber ich setze High-Side-Driver (VN820,
>BTS436, etc.) ein, dessen interne Dioden schon bei Strömen weit
>unterhalb des Nennstroms (in Vorwärtsrichtung) sterben.

1.) Das will ich erstmal in einem klar definiertem Experiment sehen
2.) Es ist ein einfacher High Side Treiber, keine H-Brücke. Da ist der 
Stromweg ein "klein" wenig anders. Ohne externe Freilaufdiode killt dir 
die Induktionsspannung deinen Treiber, aber nicht der Strom. Denn den 
kann die parasitäre Diode gar nicht übernehmen.

>Aber wie ich ja schon weiter oben ausgeführt habe - in Verwendung in
>einer H-Brücke mögen andere Gesetzmäßigkeiten gelten.

In der Tat.

MFG
Falk

Autor: 123 (Gast)
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Altes Thema. Die Strombelastbarkeit der "internen Dioden" ist weniger 
ein problem. Problem bei den "internen Dioden" ist die reverse recovery 
time (trr). Die ist nämlich im Vergleich zu gut gewählten externen 
Freilaufdioden grauenhaft.

Wer nichts mit reverse recovery time anfangen kann eine Erklärung in 
Deutsch:
http://www.krucker.ch/Skripten-Uebungen/AnSys/ELA4-D.pdf (1.6 
Schaltverhalten der Diode).

Autor: Max (Gast)
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>Nur wenn sie nur ganz kurz für ein paar us leiten und der entsprechende
>FET dazu immer angesteuert wird. Sonst nicht, denn die sind mit 5A
>mittlerem Strom zu klein.

Puh, wie kann ich das genau feststellen und wieviel Power sollte die 
Diode haben? Blieben ja nur noch Varianten mit TO220-Gehäuse, richtig?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Max (Gast)

>Diode haben? Blieben ja nur noch Varianten mit TO220-Gehäuse, richtig?

Wahrscheinlich.

Autor: Ex-Bahnfahrer (Gast)
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Ich hatte mal eine H-Brücke mit FET zur Vorserie entwickelt, die auch 
alle vorghegebenen Anforderungen erfüllte ( FET-Transistoren-Batterie 
mit 60A/Transistor, der firmeninterne Patentanwalt meinte seinerzeit, 
dass dieser mein Prototyp nicht patentwürdig sei ...), max. Strom der 
betreffenden Anwendung ca. 1 kA.
Externe Dioden kamen dabei nicht vor.

Wird heute auch nicht anders gemacht.

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