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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik H-Brücke (IC) für Ultra-Low-Power gesucht


Autor: Dennis (Gast)
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Vielleicht hat jemand schon dieses Problem gehabt:

In einem batteriebetriebenen Gerätchen soll ein kleiner DC-Motor hin- 
und wieder für ein paar Sekunden eingeschaltet werden. Geplant ist ein 
Betrieb über mehrere Jahre mit d. selben Batterie (Lithium-Batterie, 
Voll: 3V), daher sollte die Lösung sehr stromsparend sein, und die 
Batterie auch möglichst vollständig verbrauchen. Es werden beide 
Drehrichtungen benötigt, daher komme ich um eine H-Brücke leider nicht 
rum. Momentan ist das Ganze diskret aufgebaut (BC857C/BC847A), aber so 
richtig zufrieden bin ich damit noch nicht. Kennt jemand vielleicht ein 
entsprechendes IC, oder eine elegante (auch diskrete) Lösung?

Onkel google`s Ergebnisse brachten trotz intensiver Bemühung bisher 
nicht weiter. Hauptproblem ist meist, dass die Treiber zuviel Spannung 
brauchen.

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Zwei Operationsverstärker?

guude
ts

Autor: Roland (Gast)
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L 293 D

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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CMOS Schaltung und den Motor direkt zwischen zwei Ausgängen..?

Meine Glaskugel sagt, dass
>kleiner DC-Motor
direkt betrieben werden kann.

Autor: Dennis (Gast)
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@lippy

> Meine Glaskugel sagt, dass "kleiner DC-Motor" direkt betrieben werden kann.

:-) ja, dein Glaskugel hat recht, es ist ein recht kleines Motörchen, 
etwa vergleichbar mit einem Handy-Vibrationsmotor, vielleicht eine 
Nummer größer.

Können normale CMOS-Logikgatter wirklich soviel Strom treiben?

@Roland

Dieser IC ist bekannt, ist aber schon böse überdimensioniert, außerdem 
bräuchte ich nur die Hälfte davon.

@tsalzer:

Nach etwas googeln fand ich diesen Link:

http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=38412

Meinst du soetwas? Welchen Vorteil hätte diese Lösung gegenüber einer 
H-Brücke?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Können normale CMOS-Logikgatter wirklich soviel Strom treiben?

Irgendwas zw. 10 und 20mA können die. Parallelschaltung ist möglich.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Eventuell ein ZXMHC6A07T8, gibt's sogar bei Tante Reichelt, allerdings
wird die Schwellspannung nur mit 3 V garantiert, das könnte knapp
werden.  Weiß nicht, ob du dir ein Ausmessen einzelner Exemplare
erlauben kannst.

Autor: Dennis (Gast)
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> Ausmessen einzelner Exemplare

eher nicht, das fertige Gerät es soll auch in (eine kleine) Serie gehen.

In der Zwischenzeit habe ich den SN74LVC1G14DCKR von Texas Instrument 
gefunden. Geht bis 1.65V runter und liefert ausreichend Strom. Kostet 
bei farnell 0,10 EUR bei Einzelstückzahlen.

Wenn ich nichts übersehe, ist dieses IC die perfekte Lösung. Was haltet 
ihr davon?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wenn Du einen kleinen AVR-Controller nimmst, kannst Du den Motor mit 
einem kleinen Strombegrenzungswiderstand (z.B. 33 Ohm) direkt zwischen 2 
Portpins klemmen. Dann kannst Du Dir alle gewünschten Funktionen in den 
Controller programmieren, die Du brauchst. Auch verschiedene 
Geschwindigkeiten über PWM und Softstart und alles so´n Kram.

Autor: Johnny (Gast)
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Ich würde es diskret mit vier kleinen, separat angesteuerten 
Feld-Wald-und-Wiesn FET's realisieren. Man ist dann nicht auf 
irgendwelche exotischen IC's angewiesen.
Beim direkten Anschliessen an den uC hätte ich Bedenken, weil sich der 
uC wegen der Störungen aufhängen/resetten könnte. Im speziellen, wenn 
man den Motor per PWM betreibt.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Beim direkten Anschliessen an den uC hätte ich Bedenken, weil sich der
>uC wegen der Störungen aufhängen/resetten könnte. Im speziellen, wenn
>man den Motor per PWM betreibt.

Das geht, wenn der Motor sparsam ist. Im Verbund mit dem Vorwiderstand 
werden die Störungen für den Controller minimiert. Direkt am Motor kann 
noch ein 100nF Keramik-C Sinn machen. Der Controller selbst muß gut 
abgepuffert werden - wie sonst auch.

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Wenn Du die Innenbeschaltung eines OP siehst erkennst Du, dass mit den 2 
OP praktisch eine H-Brücke aufgebaut wird. Sollte auch kurzschlussfest 
sein, allerdings ist der Strom gering, so ca. 20 mA.

guude
ts

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Genau solche Endstufen haben AVRs auch, nur halt digital und mit etwas 
mehr Strom (40mA).

Autor: Dennis (Gast)
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@travelrec

AVR fällt leider aus, der MSP430 verbraucht viel weniger Strom.

"Luxusfunktionen" wie Soft-Start brauche ich nicht :-)

So richtig traue ich mich aber nicht, direkt an den MSP einen Motor 
ranzuhängen. Es ist ja eine induktive Last, und auch beim blockieren 
könnte es problematisch werden...

@Johnny

Das Problem sind die sehr kleinen Spannungen, wenn die Batterie schon 
einige Monate gelaufen ist. Kennst du Wald-und_wiesen FETs die als 
H-Brücke bei unter 1,6V noch sauber funktionieren? Bei FET sind schon 
3V3 logic-level was besonderes :-)

Mein Prototyp ist momentan mit smd-Transistoren aufgebaut, aber so 
richtig glücklich bin ich damit nicht. Funktionieren tut es jedoch 
anstandslos.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Dennis wrote:

> AVR fällt leider aus, der MSP430 verbraucht viel weniger Strom.

Gerücht.  Aber hier ging's ja nicht um Controller-Bashing.

Ich glaube, hier ging's eher darum, einen zusätzlichen AVR zu
spendieren, der dann als ,,intelligente H-Brücke'' agiert und von
deinem MSP430 gesteuert wird.  Wenn er nicht gebraucht wir, wird
er einfach schlafen gelegt, dann braucht er nur den Leckstrom.
(Das kann der MSP430 auch nicht besser -- wird eher geringfügig
mehr sein, da er in einer kleineren Strukturgröße gefertigt wird,
und die Strukturgröße recht direkt auf den Leckstrom durchschlägt.
Ist aber in jedem Falle weit unterhalb der Selbstentladung der
Batterien.)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>AVR fällt leider aus, der MSP430 verbraucht viel weniger Strom.

Guck Dir den Tiny13P an. Spaziell die Sleep Modes.

>So richtig traue ich mich aber nicht, direkt an den MSP einen Motor
>ranzuhängen. Es ist ja eine induktive Last, und auch beim blockieren
>könnte es problematisch werden...

Keine Entschuldigung, kann per Software abgefragt und abgefangen werden.
Die Induktivität des Motors ist für Push-Pull-Endstufen kein Problem.

Autor: Johnny (Gast)
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> Die Induktivität des Motors ist für Push-Pull-Endstufen kein Problem.

Um mit PWM zu arbeiten müssen die Ausgänge aber auch hochohmig 
geschaltet werden können, sonst bremst man in der 0 Phase ja den Motor 
ab. Und genau dann induziert sich eine hohe Spannung.

@ Dennis
> Bei FET sind schon 3V3 logic-level was besonderes :-)

Inzwischen gibts aber schon eine ganz schöne Auswahl. Aber hast 
natürlich recht, bei unter 1.6V siehts schlecht aus ohne 
Trickschaltungen um die Gatespannungen höher als die Speisespannung zu 
kriegen. Du könntest eine kleine Ladungspumpe basteln, welche direkt von 
einem MSP430 Portpin gespiesen wird um die benötigten Gatespannungen zur 
Verfügung zu stellen.

Autor: Uwe ... (uwegw)
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BA6845FS, 1,10€ bei Reichelt.

Autor: Johnny (Gast)
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> BA6845FS

Das Ding scheint nicht für Batterieanwendungen gedacht zu sein. Es 
benötigt 55mA Strom.

Das wäre besser, Allegro A3903:
http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbe...

Aber läuft erst ab 3V, scheidet also leider auch aus.

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Wir benutzen bei einer Motorsteuerung so 2 kleine Halbbrücken Si5518 
(wenn ich mich recht entsinne). Wird auch von MSP430 angesteuert (3,3V 
Vcc). Kannst hier ja mal durchschauen:
http://www.vishay.com/mosfets/n-and-p-pair/
Da sind einige wo in der Rdson Spalte bei 1,8V noch was angegeben ist.

Privat hab ich mir ne Vollbrücke aus BSS123 und BSS84 zusammengabaut die 
auch problemlos per MSP430 angesteuert wird (3,0V).

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