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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik L298 ersatz für bipolaren Schrittmotor mit 4,2A


Autor: David W. (seemuhkuh)
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hallo erstmal ^^

ich habe einen Schrittmotor der 4,2A pro Phase brauch, von dem her kann 
ich die L298er geschichte vergessen.

jedoch habe ich noch eine Platine rumliegen, die funktioniert und mit 
3xL297 arbeitet also fehlt mir nur noch die durch den Strom 
ausgeschlossenen L298er auf einer Platine für die Motoren.

Ich hab mir gedacht das ich das mit Mosfets lösen könnte außerdem sind 
die von der Technik her wesentlich moderner als die alten L298.

Die schaltung hab ich mir überlegt aber da ich fast noch nie mosfets 
verbaut hab und mich nur wenig mit mosfets auskenne wollte ich das sie 
von euch mal gegenkontrolliert wird.

achja wie man dem schaltplan entnehmen kann will ich mein schrittmotor 
bipolar schalten und ich weiß die mosfets brauchen mehr Spannung als die 
logischen and/nand sachen ausgeben deshalb müsste ich da noch ein 
Mosfettreiber dazwischenschalten

der in der Schaltung verbaute Mosfet muss nicht unbedingt sein wenn ihr 
ne bessere alternative habt nur raus damit ^^

Autor: MaWin (Gast)
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L6203, gut gekühlt. LMD18200 macht nur 3A.

Autor: David W. (seemuhkuh)
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was heitßt gut gekühlt für dich?^^
reicht da V 6716Z für 2 zusammen oder sogar nur einzeln?

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=C85;G...

hab den schaltplan mal fertig gemacht

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

für T1, T5..die oben, solltest Du dann P-Channeltypen nehmen.
Damit die 7667 "richtig" funktionieren sollten da auch C's ran.

In meiner Ansteuerung nehme ich den 7667 und den IRF7389 in SO8 für ca. 
3,5A.

MfG
Pieter

Autor: Pieter (Gast)
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Nachtrag:
0R56 bei 4A...ein Grill. Ich  habe da 0R022 in SMD drin.

Autor: MaWin (Gast)
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> was heitßt gut gekühlt für dich?^^

Nun, das IC verträgt 4A, die 4.2 liegen im 10% Toleranzbereich, laut 
Datenblatt verträgt das IC auch kurzfritsig 5A, die 4A sind also ein 
Limit der Kühlung.

Da bei 4.2A ca. 17W Verlustwärme entstehen, das Gehäuse 90 GradC heiss 
werden darf, bei 40 GraC Umgebungstemperatur, muss der Kühlkörper 2.8 
K/W haben.

Das Reichelt-Teil ist mit 3.6K/W deutlich unterdimensioniert, zumal die 
Angaben immer im besten Fall sind (Kühlrippen senkrecht als Kamin bei 
freiem Luftzug).

Nimm für ein IC was mindestens doppelt so grosses, oder Zwangskühlung 
per Lüfter.

Autor: David W. (seemuhkuh)
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ich hab die 0R56 noch von dem L298er drin, den müsste ich natürlich 
tauschen.

@ pieter
ich meinst du das so wie ich es jetzt als ausschnitt geschaltet hab?

@ Mawin
so große Kühlkörper will ich eigentlich nicht benutzen und ich hab gerne 
noch nen weng Luft nach oben und der L6203 ist da schon am maximum.

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

nee ohne C4,C5 dafür habe ich neben C6 noch einen SMD-Tantal 10µF/16V 
direkt unter den PIN vom 7667.
Sieh dir die Schaltung mit 2x 2x IRF7389 an, da reicht bei mir die 
Leiterplatte als Kühlfläche, ca. 2cm^2, allerding sitzt auf dem Modul 
ein kleiner 12V-Lüfter (40x40mm) der mit 5V betrieben wird.

Mit Gruß
Pieter

Autor: David W. (seemuhkuh)
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Pieter schrieb:

> Sieh dir die Schaltung mit 2x 2x IRF7389 an, [...]

wo denn ??^^

Pieter schrieb:

> nee ohne C4,C5 dafür habe ich neben C6 noch einen SMD-Tantal 10µF/16V
> direkt unter den PIN vom 7667.


Ich dachte den C4/C5 brauch der Mosfett damit er schnell schalten kann.

Autor: MaWin (Gast)
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> so große Kühlkörper will ich eigentlich nicht benutzen und ich hab gerne
noch nen weng Luft

Ich möchte auch eine Ferrari aber ihn nicht bezahlen, weil ich gern 
schneller in Rom wäre.

Autor: David W. (seemuhkuh)
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schon klar ^^

aber ich mein warum ned Mosfets selbst verwenden die kleinere Kühlkörper 
brauchen als nen L6203 überlasten und nenn Monsterkühlkörper ?

Autor: David W. (seemuhkuh)
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so hab mir mal weil Pieter gesagt hat das ich für den oberen teil P 
Mosfet´s brauche und für den unteren Teil N Mosfet´s brauche geeignete 
rausgesucht

da ich ja schließlich 4,2A und 24V habe

IRF 7416
IRF 7463

ich hab nun die 10uF ergänzt, weiß zwar ned wofür die gut sind und wie 
du auf 10uF kommst aber ok^^

hier die aktuelle schaltung

wie gesagt ich weiß nicht ob es funktioniert wie ich mir das vorstelle 
wenn ihr fehler findet nur raus damit ^^

des weiteren weiß ich ned ob ich die transistoren kurzschließe in der 
umschaltphase wie kann ich das verhindern?

Autor: David W. (seemuhkuh)
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Nachtrag:

brauche ich bei den Mosfets eigentlich diese dioden oben auch wie beim 
L298 oder können die weggelassen werden?

Autor: MaWin (Gast)
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Wenn Enable und In1 high ist, liefert IC2A high und der ICL7667 liefert 
0V an den oberen PMOSFET der daraufhin leitet. IC2b liefert low und der 
ICL7667 legt 24V an den NMOSFET, der daraufhin leitet. Merkst du was?

> des weiteren weiß ich ned ob ich die transistoren kurzschließe in der
umschaltphase wie kann ich das verhindern?

In dem man einen ordentlichen MOSFET-Treiber verwendet, der gleich obere 
und untere Seite treibt und sich um die Totzeit kümmert, wie IR2110 oder 
HIP4080, die kommen dann auch mit NMOSFETs klar.

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

>>und sich um die Totzeit kümmert..

NÖ, der Treiber kennt die Totzeit nicht und kann sich daher um nichts 
kümmern.
Für den IR2110 wird nur angegeben, das die Laufzeitunterschiede <10ns 
sind.

Den IRF7389 habe ich wegen SO8 und der Nutzung des breiten Leiterzuges 
als Kühlfläche für beide FETs genommen.

>>ich hab nun die 10uF ergänzt, weiß zwar ned wofür die gut sind und wie
du auf 10uF kommst aber ok^^

SMD-Elkos sind i.d.R. low-ESR, können also Stromspitzen gut puffern. 
Tantal in Bauform TAJ-B passt genau zwischen die PINs des ICL7667.
Im Datenblatt ICL7667 sind 4,7µF angegeben.

Wenn Du P und N Fets verwendest, passe bei der Ansteuerung auf.

MfG
Pieter

Autor: MaWin (Gast)
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> Für den IR2110 wird nur angegeben, das die Laufzeitunterschiede <10ns
sind

Stimmt nicht. Der Hersteller spricht von "delay matching" und nennt eine 
Einschaltzeit von 120ns und eine Ausschaltzeit von 93ns, also eine 
dead-time von 27ns die auf garantiert 10ns genau eingehalten wird. Nicht 
ohne Grund enthält der Chip eine Flip-FLop Verriegelung zwischen LO und 
HI und einen Funktionsblock namens DELAY und zeigt die Auswirkungen in 
einigen Diagrammen. Schau halt einfach mal ins Datenblatt, bevor du das 
nächste mal was schreibst.

Autor: Pieter (Gast)
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>>Flip-FLop Verriegelung zwischen LO und HI

wodenn?

Autor: David W. (seemuhkuh)
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ok und wie mach ich es dann wenn nicht mit dem treiber?

eigene logik deadschaltung mit full-nand schaltung oder so in die 
richtung oder spannung prüfen und erst schalten wenn kein durchfluss 
mehr von dem oberen Mosfet kommt?

aber nochmal zum eigentlichen thema ^^:

Die schaltung wie ich sie aufgezeichnet habe mit allen C´s und Mosfets 
und Treibern würde bis auf das Problem mit der Totzeitschalt 
funktionieren?

nochmal zur kühlung von den
IRF 7416:
Rsd(on)= 0R02
I = 4,5A (einfach mal aufrunden von 4,2A auf 4,5A^^)
Spannungsabfall dem nach = 0,09V
Verlustleistung demnach =0,405W

Rsd(on)= 0R011
I = 4,5A (einfach mal aufrunden von 4,2A auf 4,5A^^)
Spannungsabfall dem nach = 0,0495V
Verlustleistung demnach =0,22275W

also praktisch auch nix für beide
also gar kein kühler für 4,5A ??? O.o
das wär ja zu schön um wahr zu sein^^
oder hab ich mich irgendwo verrechnet?

Autor: Michael (Gast)
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Verrechnet hast du dich scheinbar nicht, problem ist aber auch nicht der 
statische Fall sondern der dynamisch, also wenn geschaltet wird. Und 
dann kann es schon bis in den zweistelligen Wattbereich wandern mit der 
Verlustleistung ;)

Autor: MaWin (Gast)
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> Die schaltung wie ich sie aufgezeichnet habe ... funktionieren?

Nein, du hast die Ansteuerung der oberen PMOSFETs nicht im Griff, wie 
schon aufgezeigt. Liest aber scheinbar kein Schwein. Ich weiss nicht, 
was dich z.B. an einem HIP4080 stört.

Die kleinen IRFs sind schon ganz nett, aber wieso fragst du "kein 
Kühler" ? Nie ins Datenblatt geguckt ? Die sind SO8, die lassen sich gar 
nicht auf einenn Kühlkörper schrauben. Die knapp 0.5W die du 
ausgerechnet hast, sind schon ganz ordentlich für auf die Platine 
gelötete Bauteile.

Autor: David W. (seemuhkuh)
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sry hatte mir nur den IR2110 angeschaut vom datenblatt her, weil ich den 
HIP4080 ned bei reichelt/conrad fand :(

Der HIP4080 ist ja genau das was ich brauch ^^
aber im Datenblatt ist der mit full n Mosfets beschalten,
also doch keine p Mosfets für den oberen Teil?

Autor: MaWin (Gast)
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DER verwendet klugerweise NMOSFETs, denn die haben halben Widerstand bei 
gleichem Preis, und so was interessiert kommerzielle Anwender.
So lange man PWM macht, erzeugt er auch die Spannungen zur Ansteuerung 
der obene MOSFETs.
Ein HIP4080 ist durchaus ein knackiger IC, nicht so gutmütig wie ein 
LM324 oder 7805. Siehe HIP4080 in
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.1

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