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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2,5kw Motor Steuerung


Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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Hallo,
ich wollt ne pwm Steuerung für ein 2,5kw 12V Gleichstrommotor aufbauen. 
Mein Problem ist dabei nur der hohe Strom von dem Motor. Ich wollt das 
ganze mit Mosfet's machen nur weiß ich nicht welchen Typen ich brauche 
und weiß auch nicht wie ich den finden soll. Kennt vll. jemand ein Typen 
der ein Dauerstrom von 100A verträgt oder weiß wie man sowas am besten 
findet, oder hat vll.jemand ne bessere lösung als ne pwm?

Danke im vorraus

Autor: holger (Gast)
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>Kennt vll. jemand ein Typen
>der ein Dauerstrom von 100A verträgt

12V * 100A = 1,2kW

Du musst 200A schalten.
Lass die Finger davon wenn dir dein Leben
lieb ist.

Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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ich würde auch dann mehrere paralel schalten... ich denk mal einer mit 
gut 250A Dauerstrom zu finde ist schwieriger als ein kleinerer, wenn 
250A ausreichen wegen anlaufstrom...
Das ganze dürfte nicht gefährlicher sein als Schweißen.

Autor: Trafowickler (Gast)
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Parallelschaltung von MOSFET's geht.

=> Typen im Gehäuse TO 220 sind relativ günstig, siehe Datenblätter der 
Hersteller.

Wichtig ist:

Äusserst induktivitätsarmer Aufbau ( mehrere Elkos mit niedrigem ESR, 
parallel mit Folienkondensatoren "ganz nahe" dran),
gute Symmetrierung der FET's ( AUCH der Ansteuerung ! ),
"richtige", d.h. kurze/dicke Verkabelung.

Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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Danke für die Tips, aber von wo bekomm ich die datenblätter?
Ich könnt jetzt ganz http://www.datasheetcatalog.com/ durchsuchen aber 
das wäre ein bisschen aufwenidg...

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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ah, danke, sowas hab ich gesucht das wird mir weiterhelfen

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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einige IRFP064N wären eine preiswerte Möglichkeit.
Kein TO220 bei diesen hohen Strömen!
unter anderem zu empfehlen: 
Beitrag "Re: Drehzalregelung für Autoanlasser :-)"

Autor: Thomas W. (wagneth)
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Was spricht gegen TO220 ?

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Sieht man im Datenblatt im SOAR Diagramm. "IDrain limited by Package" 
oderso.
TO220 hat einfach zu wenig Fläche um die Wärme loszuwerden, zu dünne 
Beinchen um den Strom richtig durchzulassen usw.
Glaub mir bitte, ich habe schon Erfahrungen sammeln 
können/dürfen/müssen...

Hatte ich hier auch schonmal gepostet. unterschiedliche 
Sourceinduktivitäten führen zu unterschiedlichen Schaltzeiten einzelner 
Transistoren, also schön im Kreis anordnen und alle Anschlüsse 
gleichlang ausführen usw. Finde ich jetzt auf die Schnelle nicht, den 
Beitrag.

Eigentlich gehört bei der geringen Spannung von 12Volt eine ganze 
Batterie an MOSFETS parallel, um den RDS_on so klein wie möglich zu 
machen.
Wenn die Mosfets ein M5-Gewinde haben sollten (sprich: SOT-227; um so 
besser!!

http://de.farnell.com/ixys-semiconductor/ixfn200n1...
http://de.farnell.com/ixys-semiconductor/dss-2-x-1...

Um die Ansteuerung sollte man sich ebenso Gedanken machen und nicht den 
gleichen Fehler begehen wie ich und einen 200Ampere Modellbauregler 
verwenden wollen ;-))
http://ixdev.ixys.com/DataSheet/9200-0231.pdf

>Was spricht gegen TO220 ?

Nun, was spricht noch gegen TO220?
Mach mal die Motorhaube auf und sieh Dir selbst an, wie der Anlasser 
beim KFZ geschaltet wird. Beachte die Kabelquerschnitte, die dort 
verlegt sind und überlege, was passieren würde, wenn Du dort einen TO220 
zwischen schalten würdest... Meine Versuche mit den IRFP064N haben 
gezeigt, das es bei TO247 schon schwierig ist, den hohen Strom in den 
Chip "hinein" zu bekommen. Ich habe beim ersten Versuch gleich 4 x 
2.5mm² hochflexibel auf die Platine direkt an die Beine gelötet undbin 
dann mit 10mm² weiter.
Der Car-Hifi Spezialist deines Vetrauens hilft da gern mit Verteilern, 
Kabeln und Schellen :-))

Denn 100 milliohm bei 200 Ampere ist richig Verlustleistung! (I²xR)
wären theoretisch 4KW, die in der KLemmstelle bleiben würden...

Allerdings fallen bei 200Ampere und 0.1 Ohm 20Volt ab. Bei 12 Volt 
Versorgung eigentlich unmöglich, klar. Soll aber nur zeigen, dasss es 
hier tatsächlich auf JEDES Milliohm ankommt. Das geht TO220 schon mit 
den Beinchen und den Abständen der Beinchen zueinander unter 
Berücksichtigung der Leiterbahnbreite nicht. Wobei: Leiterbahn hiesse 
Leiterplatte. Für die Ansteuerung JA, fürs Leistungsteil wegen der 
Übergangswiderstände NEIN. Die (vergoldeten) Schellen nicht löten, 
sondern vernünftig crimpen und mit Beilege- UND Zahnscheibe sichern.
Macht sich bei 12 Volt und derart hohen Leistungen wirklich 
erforderlich.

Leider habe ich die abgebrannten IRF MOSFET Batterien nicht mehr da zum 
zeigen. Wenn die nicht wirklich gleich schalten und ihre Wärme nicht 
rechtzeitig loswerden, istst aus.

Letztendlich lief dann der Motor nicht mehr mit 12V, sondern es gab zwei 
neue mit 120Volt (je 2.5PS) und etwas weniger Strom. Als 
Transistor"batterie" kam zu guter letzt ein einzelner 300A-IGBT zum 
EInsatz (Bei der hohen Spannung durchaus ok), welcher von einem TLP250 
getrieben und von einem Tiny15 seine PWM bekam.

Viel Spass beim Basteln
Axelr.

Hätte es die Mosfetmodule dmals schon für 20Euro gegeben, hätt'ich 
welche gekauft. Somit ist der Post mit den IRFP064N eigentlich 
hinfällig.
Also sieht man zu, das man einen IXFN200N10P oder den 340N070 bekommt 
und gut. Freilaufdiode nicht vergessen ;-))

Autor: Trafowickler (Gast)
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Mit einigen parallelen MOSFET SMP60N06 ( im TO-220-Gehäuse ) hatte ich 
einmal ein H-Brücke für mehrere 100 Ampere gebaut, für unterschiedliche 
Motorlasten.
Funktionierte, das Schaltungskonzept ging später in verschiedenen 
Ausführungen in Serie.

Lt. Datenblatt: Dauerstrom 60 A, Pulsstrom ( bis über 100 µs ) 240 A ...

Drainstrom bei diesem Typ offensichtlich nicht entscheidend durchs 
"Package" begrenzt ...

Problem "Freilaufdiode": Dafür zweckmässig eine Halbbrücke mit 2 
MOSFET-Zweigen vorsehen.

Autor: Max (Gast)
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Hallo!

Ich habe soetwas vor kurzem aufgebaut.
Stufenlose Drehzahlregelung für einen Startermotor für eine Elektrowinde 
im Modellbau.
Bei mir kommen 10 Stück IRFZ46N im TO220 Gehäuse zum Einsatz, also 
nichts besonderes und ganz billige Typen. Die 10 Stück sind alle 
nebeneinander auf einer 100x160mm Platine angeordnet.
Im normalen Betrieb kommt es bei mir zu einer Stromaufnahme von bis zu 
200A, die Schaltung steckt aber auch höhere Ströme kurzeitig weg. Habe 
den Motor auch testhalber mal blockiert, natürlich nur für kurze Zeit - 
kein Problem.
Dazu habe ich diskret einen Treiber dazu aufgebaut. Niedrige 
PWM-Frequenz, ca. 800Hz. Angsteuert über einen Attiny26. Die Fets sind 
miteinander auf einen Aluwinkel geschraubt, der wird unter Last nicht 
mal handwarm. Viel wichtiger ist eine ausreichend dimensionierte 
Freilaufdiode für den Motor. Ich habe eine BYT200PIV400 ebenfalls mit 
Kühlblech verwendet, und diese erzeugt ordentlich Wärme, ist ja auch 
eine ordentliche Induktivität vorhanden.
Ich habe ein paar Bilder von der Schaltung angehängt.
Anmerkungen:
- Statt den im Plan eingezeichneten BUZ11 sind IRFZ46N drinnen.
- Auf der Platinen mit den FETs sind die dicken Leiterbahnen jeweils mit 
reichlich Kupfer verstärkt.
- Das Gatter in der Ansteuerung ist eigentlich unnötig, jedoch wollte 
ich eine Schutzschaltung in Hardware haben, dass ich nicht beide 
Treibertransistoren durchsteuere.
- Die Widerstände an den Gates habe ich mit 50R ausgelegt.

Wie gesagt, ich wollte die Schaltung so einfach wie möglich halten, und 
es sind mit Sicherheit ein paar Unschönheiten drinnen, aber ich bin mit 
der Funktion sehr zufrieden.
Interessant ist, was Halbleiter eigentlich für einen Lärm machen können 
- Wenn man unter starker Last anfährt, horcht es sich an wie wenn eine 
Straßenbahnn aus der Haltestelle wegfährt  :-)

Die Idee für die Schaltung hatte ich übrigens von folgender Seite:
http://www.aero-hg.de/winde.htm
Durch den höheren Widerstand der BUZ11 wurden in diesem Fall etwas etwas 
mehr verwendet.


Vielleicht sind ja ein paar Anregungen dabei.

Viele Grüße

Max

Autor: Goldfinger (Gast)
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>Du musst 200A schalten.
>Lass die Finger davon wenn dir dein Leben
>lieb ist.

Schwächling.

Komm mal zu in in den Modellbau.
Mit Brushlessmotoren und LiPo oder LifePo4 Akkus sind 200A "nichts 
besonderes". Es gibt Brushlessmotoren mit ca 300Gr Gewicht die 4kW (für 
10 Sek) und mehr verkraften.

Es gibt Modellboote die mit 400A regeln.

Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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Also denke ich würden 2 von den IXFN200N10P wohl ausreichen oder würde 
einer ausreichen denn bei 2.5kw komm ich rechnerisch auf 210A. Der Motor 
wird sehr oft und stark in seiner drehzahl geändert. Das würde doch eig. 
heißen das es öfters zu spitzenströmen kommt und somit würde sich dann 
auch ein größerer mittlererdauerstrom einstelllen oder?
Angenommen der Dauerstrom würde bei 230A liegen allerdings halte ich die 
Temeperatur bei angenehmen 30grad dann würde der Transistor sich 
zwangsläufig irgendwann verabschieden da sich die 200A auf 25°C beziehen 
oder?

Autor: Trafowickler (Gast)
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"Es gibt Brushlessmotoren mit ca 300Gr Gewicht die 4kW (für
10 Sek) und mehr verkraften."

Hoffentlich sind die dann nicht entmagnetisiert ...

Autor: Daniel Ross (jackdaniels)
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Kann ich den IXFN200N10P mit einer einfachen pwm Schaltung bestehend aus 
einem NE555 ansteuern wenn der Treiber für den IXFN200N10P ein BUZ11 
ist? Aus dem datenblatt bin ich noch nicht sehr schlau geworden wie groß 
müsste der Gate vorwiederstand bei dem IXFN200N10P sein?

Autor: Jens G. (jensig)
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>Also denke ich würden 2 von den IXFN200N10P wohl ausreichen oder würde
>einer ausreichen denn bei 2.5kw komm ich rechnerisch auf 210A. Der Motor

also einer reicht definitiv nicht - Grenzwerte sind  nun mal auch als 
Grenzwerte zu betrachten - also mindestens zweie

>wird sehr oft und stark in seiner drehzahl geändert. Das würde doch eig.
>heißen das es öfters zu spitzenströmen kommt und somit würde sich dann
>auch ein größerer mittlererdauerstrom einstelllen oder?

eben, deswegen mindestens zwei

>Angenommen der Dauerstrom würde bei 230A liegen allerdings halte ich die
>Temeperatur bei angenehmen 30grad dann würde der Transistor sich
>zwangsläufig irgendwann verabschieden da sich die 200A auf 25°C beziehen
>oder?

jo - zumal ohne größeren technischen Aufwand die Rückseite des Mosis 
kaum auf 25°C zu halten ist ...

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