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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Diskret aufgebaute H-Brücke mit n-Kanal Mosfet


Autor: Peter (Gast)
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Hallo,
ich möchte gerne eine Motorsteuerung für einen Gleichstrommotor bauen. 
Dabei soll eine H-Brücke mit n Kanal Mosfets realisiert werden. Ich 
möchte keien fertigen Treiber einsetzen, sondern alles diskret aufbauen. 
Geht sowas überhaupt? Wenn ja, hat einer einen Schaltplan. Ach ja, ich 
möchte keinen fertigen Treiber haben, weil mal ein Gefühl für die 
Ansteuerung von Mosfets bekommen möchte. Ich habe auf dem Gebiet noch 
sehr wenig Erfahrung.
MfG
Peter

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Je 2x n-Kanal und p-Kanal geht einfacher. Bei 4x n-Kanal brauchst Du 
eine Hilfsspannung für den oberen Zweig.

Autor: adrian (Gast)
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Schaue dir doch vorerst die anderen Beiträge an da sollte eine menge an 
Information für dich drinnen stehen z.b. brauchst du p und n Mosfet.
Warum das so ist steht da drinnen.

Autor: Peter (Gast)
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Danke erstmal für die Schnelle Hilfe!
Ich habe hier schon etwas geschaut, da waren aber nur Brücken mit 
n-Kanal und p-Kanal (gemischt). Ich würde mich aber für eine Schaltung 
mit ausschließlich n-Kanal interessieren. Ich guck nochmal weiter.
Danke!

Autor: Bernd Hallinger (bhallinger) Benutzerseite
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Naja wenn du den Highside treiber nicht auch selber bauen möchtest, dann 
sollte da gehen. Aber für die gatespannung auf der oberen Seite der 
Brücke würde ich schon entsprechende ICs nehmen. Einfach mal unter 
High-side driver suchen.

Welche Spannung hat denn den Motor überhaupt??

Autor: Gonzo (Gast)
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Hi,

ich würde dir auch empfehlen die Treiber für die High/Lowside nicht 
selber zu basteln. Interessante Quellen könnten die Seiten von 
International Rectifier (www.irf.com) oder auch STM (www.stm.com) sein. 
Die beiden bieten kombinierte High- Lowside Treiber an.

Ein paar Daten zum Motor bzw. der HW allgemein wären natürlich auch 
hilfreich wie Bernd schon schreibt.

Gruß,
Ralf

Autor: Uli (Gast)
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Hallo,

wie sieht das eigentlich mit so genannten Logic-Level FETs wie dem 
IRLZ34N aus?

Brauche ich da auch eine hohe Gate-Drain Spannungsdifferenz oder kann 
ich die nicht einfach mit  0/5V befeuern?

Grüße Uli

Autor: Bernd Hallinger (bhallinger) Benutzerseite
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Auf der Low Seite schon.

Aus der High side muss aber irgendwie das Sourcepotentail entkoppelt 
werden.

Außerdem heißt 0/5V noch nicht, dass das Gate keine Kapazitäthat und 
daher einen Ladestrom aufnimmt. Soll heißen, um schnell zu schalten ist 
es erforderlich einen außreichend hohen Strom ins Gate zu treiben. 
(Naturlich nur den Umladestrom.

Autor: Ich (Gast)
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Hi,

Ich weiß nicht warum die Leute immer p Kanäler nehmen wollen. Wenn Du 
richtig Leistung benötigst kommst Du am n-Kanäler nicht vorbei.
Einen Treiber für die HS zu bauen ist kein Problem. Ich würde Dir für 
eine Halbbrücke 2xnFET und einen IR2108 oder ähnliche empfehlen. Die HS 
Versorgung machst Du über eine Bootstrap Diode.
Der Treiber ist logic kompatibel und kann "kleinere" FET (70V,75A) mit 
10kHz auch so treiben. Wenn Du mehr brauchst solltest Du eine externe 
PushPull Stufe dazuschalten.
Vom Prinzip kannst Du das auch diskret aufbauen.
Dann brauchst Du aber:
- Level Shift
- Totzeit (ca 500ns)
- Treiber Stufe
- Versorgung der HS
- Unterspannungserkennung

Wenn es vernünftig gemacht werden soll, solltest Du den FET auch nicht 
unter 12V Gatespannung betreiben. Auch Logic Level Fets haben bei 5V 
einen beschissenen RDSon. Außerdem kommen die 5V meistens nicht am FET 
an.

Gruß

Autor: Uli (Gast)
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Hallo Vorredner,

wenn das deiner Meinung nach mit n-Kanälern leicht(er) ist, dann würden 
sich hier sicherlich einige (incl. mir natürlich) sehr freuen, wenn du 
da mal einen Schaltplan für zeichnen könntest und diesen eventuell gar 
noch ein bisschen erklären.

Grüße Uli

Autor: Ich (Gast)
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Ok, ich versuchs mal.

Anbei findet Ihr das Schaltbild aus dem Datenblatt. Darin sollten auch 
schon alle Bauteile sein, die Ihr braucht.
Die Bootstrap Diode (über dem IR2108) sollte so bemessen sein, dass Die 
Sperrspannung  ein gutes Stück größer als die DC Spannung der Versorgung 
ist. Die Stromtragfähigkeit sollte für die Umladeströme bemessen sein. 
Da diese Diode dann leitend geht, wenn der Low Side FET durchgesteuert 
ist, fließt nur für diese Zeit (abhängig vom Duty Cycle) Strom und lädt 
den Kondensator. Deswegen sollte die diode schnell leitend gehen.

Der BootstrapKondensator (Rechts vom IR2108) sollte ein Kerko sein, ca 
2...10uF. Evt auch mehrerer.

Die Versorgungsspannung hat sich mit 15V bewährt.
Als PWM Frequenz würde ich 10kHz nehmen.

Wenn Ihr so was wie den SUD25N06-45L benutzt, ergbibt sich ein 
Umladestrom pro FET von:
I=40nC*10kHz*2 ~ 1mA

D.h. man kann auch mehrere FET parallel betreiben.

Wenn die Ströme dann wirklich höher werden, solltest Du über Gate 
Vorwiderstände nachdenken. Damit lässt sich das Schaltverhalten beim 
Einschalten und Ausschalten separat einstellen und die FETs ein bischen 
symmetrieren.

Noch Fragen?

Autor: Lukas R. (eckoe17)
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Probiers mit dem Schaltplan. In dem Topic is sie zwar noch nicht ganz 
fertig und du musst sie für dich anpassen aber funktioniert (fast) 
perfekt.

Beitrag "H-Brücke 11A 24V Schaltplan"

Lukas

Autor: Ich (Gast)
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Ja, gind ich auch gut so.
Den Bootstrap C muss man sich mal mit dem Oszi anschauen, nicht das die 
Spg zu weit einbricht.

Autor: Uli (Gast)
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Hallo,

@Ich:ich kann leider keine Bezugsquelle für den SUD25N06 finden, wo 
gibts den IC?

@Lukas: ich werde bei Zeiten wenn ich alle Bauteile zusammenhabe 
versuchen die Schaltung deines Links aufzubauen

Grüße Uli

Autor: BMK (Gast)
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>ich kann leider keine Bezugsquelle für den SUD25N06 finden,
>wo gibts den IC?

Biddeschön:
http://de.mouser.com/Search/Refine.aspx?Keyword=SUD25N06

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Hi!
Ich wollte vor einiger Zeit auch mal einen H-Brückentreiber diskret 
aufbauen. Aber das ist m.E. nach die Arbeit nicht wert. Ich hab mich 
dann mit Begriffen wie "Ladungspumpe" und "virtueller Masse" beschäftigt 
und dachte dann: vergiss es. Dafür gibt es ja schließlich die fertigen 
ICs.
Als Treiber benutze ich darum 2x den IR2110. Der ist günstig und gibts 
bei R****lt. Als Schalter hab ich zwar was größeres (HGTG20N60B3D) aber 
machs dir nicht so schwer. Nimm nen IC :)

VG!

Autor: MaWin (Gast)
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> bei R****lt

Gibt es einen bestimmten Grund, warum du den Namen unkenntlich machst?
Ist es ein Schimpfwort?
Oder soll es für den Uli ein Ratespiel werden.
Vielleicht wiesst du aich nicht mehr, wo du bestellt hast.

Wäre es nicht besser, gleich dir URL zu nennen, sind schliesslich nur 3 
Zeichen mehr.

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Hihi, nee, kein Schipfwort. Aber dachte wenn andere statt Conrad "das 
große C" schreiben wäre es besser die Werbung in Grenzen zu halten :).

Also, Treiber hier:
http://www.reichelt.de und dann nach ir2110 suchen

nur so als Vorschlag. da gibt es aber sooo viele...

Autor: Uli (Gast)
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Hallo,

da ich keine 600V Schalten will, ist der HGTG20N60B3D wohl wirklich 
etwas übertrieben für mich ;)

Was wäre denn zu empfehlen im Bereich für 7 bis 14 Volt bei bisher 
ungefähr 5A Dauerlast und geschätzten 15A Peak im Falle des Blokierens 
des Motors?
Ich hätte zum Beispiel noch Buz11 oder IRLZ34N hier rumliegen, wobei ich 
für die IR2110 eh nochmal eine Reichelt-Bestellung machen muss.
Ich bin auch von SMD-Gehäusen nicht abgeneigt, es soll aber nicht 
zulasten der Wärmeabfuhr gehen (bisher hab ich nur TO-220 Gehäuse 
gehabt) und da habe ich noch keinerlei Erfahrung bei Transistoren und 
Mosfets.

Grüße Uli

Autor: Uli (Gast)
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Hallo,

ich weiß, dass die Angehängte Schaltung so noch keinen Sinn gibt, jedoch 
komme ich alleine einfach nicht vorwärts.
Zum einen fiel mir auf, dass an VCC laut Datenblatt 10 bis 20V anliegen 
müssen - da ich vorallem aber erstmal mit einem LiPo Akku mit 2 Zellen 
(7,4V) testen will, scheint der IR2110 nicht nutzbar für mich zu sein, 
richtig? Was habe ich dann für Alternativen?

Als N-Kanal habe ich mir bei IRF1404 ausgewählt, weil diese mit RDS(on) 
von 4 mOhm einen niederen Widerstand haben, und mir die Spannung bis 40V 
sicherlich ausreicht.
Für die Diode habe ich bisher noch keinen passenden (SMD) Typ gefunden.
Beim bestimmen von R1, R2, C1, C2 hapert es auch.

@Joachim
wie muss die H-Brücke dann genau verschaltet werden wenn ich zwei dieser 
Leistungsteile baue?

Danke schoneinmal für eure bisherige Hilfe.

Grüße Uli

Autor: Lukas R. (eckoe17)
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Step Up Wandler verwenden um die 12V zu bekommen wär ne möglichkeit.

R1, R2 musst du nicht unbedingt einbauen die hab ich drinnen weil ich 2 
MOSFET paralell hab.

C1, 100nF Blockkondensator

C2, Weiß ich jetzt nicht genau

Und für zwei Leistungsteile empfehle ich dir den obig genannten Thread.


Lukas

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