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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM für Ströme > 120A


Autor: Michael Wulz (Gast)
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Ich muss eine PWM bauen, alles gut kein Problem PIC16F876 da kann ich 
mit Timern eine PWM realisieren.

Ich muss jetzt aber einen großen Motor(7,7kW 48V) damit antreiben.

Welche MosFET's kann ich da nehmen?
Ströme werden sicher größer als 120Ampere

Auf was muss ich da aufpassen, denn bei hohen Strömen gibt es sicher 
wieder ein-zwei wichtige Sachen?

danke
Michael

: Verschoben durch Admin
Autor: gast (Gast)
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EMV?
ich würde mehrer große MOS parallel schalten - schau auf niedrigen RdsON 
und verwende einen Treiber für das Ansteuern der MOS damit der Schalt 
bzw Auschaltvorgang zügig voran geht!

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Dicke FETs parallel betreiben, mit schnellem und starkem Treiber 
ansteuern.
PWM-Frequenz nicht höher als nötig.
Dicke und schnelle (Low ESR+ESL) Elkos in den 
Zwischenkreis/Stromzuführung
Kurze Kabel zum Motor.
Wenn keine H-Brücke o.ä.: Freilaufdioden?

Ansonsten sind 120Ampere noch nicht soo wild, das machen die Modellbauer 
noch auf Platinchen im Scheckkartenformat, mit PWM und drei Phasen...

Autor: Michael Wulz (Gast)
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DANKE ;-)

Autor: Fralla (Gast)
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Auch über Synchrongleichrichter nachdenken....

Autor: Michael Wulz (Gast)
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warum Synchrongleichrichter?
http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Synchro...

diese werden a.f.a.i.k. nur bei geringen Spannungen eingesetzt.
Ich hab hier auch beachtliche 48V!!

Da sollten ja Sperrdioden zum Schutz der MosFET's reichen oder?

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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So hab mir nun einen fetten IGBT besorgt.
Sollte ein Imax von 1200 A aushalten.

Okay dieser hat die Freilaufdiode integriert.
(Kühlkörper an der Unterseite, hatte nämlich diesen schon ohne betrieben 
und dann an die Unterseite gefasst, ouch!)

Was mich jetzt nur stutzig macht, ich habe eine PWM Frequenz von 1250 
kHz gewählt. (ist vom µC eingebauten PWM Modul praktisch so vorgegeben).

Wenn ich die PWM Frequenz höher drehe, dann hab ich das Problem das der 
Motor bei ca. 80% auf einen Schlag losläuft.

Bei den ca. 1kHz läuft es ganz gut, von 0 bis 100%.

Warum?

Ich verwende TLP250 als IGBT Treiber. Die können Imax 2A, das sollte für 
den IGBT reichen.

danke
Michael

Autor: Flo (Gast)
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Michael Wulz schrieb:
> ich habe eine PWM Frequenz von 1250
> kHz gewählt.

Ich hoffe du hast dich verschrieben :-)

Mit 1,25 MHz kommt dein IGBT-Treiber gar nicht mehr mit, geschweige denn 
der Motor selbst.

Autor: Andi ... (xaos)
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Michael Wulz schrieb:
> Was mich jetzt nur stutzig macht, ich habe eine PWM Frequenz von 1250
> kHz gewählt. (ist vom µC eingebauten PWM Modul praktisch so vorgegeben).

jenseits von gut und böse....mehr als 100khz sollteste nicht 
nehmen..eher weniger...
> Wenn ich die PWM Frequenz höher drehe, dann hab ich das Problem das der
> Motor bei ca. 80% auf einen Schlag losläuft.

was für ein motortyp ? einfach versorgungsspannung pulsen geht 
nicht..die erregerstromwicklungen brauchen u.U. einen gewissen 
dauerstrom..
> Bei den ca. 1kHz läuft es ganz gut, von 0 bis 100%.
>
> Warum?
weil da der igbt treiber genug strom liefern kann da die schaltzeiten 
lang genug sind...

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Autor: Andreas R. (rebirama)
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Tu dir nen Gefallen und nimm die Tipps der ersten 3 Antworten in deinem 
Thread ernst. Nimm einen oder mehrere MOSFET und mach 
Synchrongleichrichtung!

Es gibt 75V Mosfets mit 1-2mOhm Rdson, sogar als SMD
->22-45W Statische Verluste, parallel noch neutlich weniger
z.B. IRFS3006-7P im D2-Pack-5

Deine IGBTs, haben optimistisch 2V Vsat, das macht schon
300W Abwärme, und das fast unabhängig davon, wieviele du parallel 
schaltest, und ist zudem ein Klotz. Nicht zu vergessen der Kühlkörper, 
so 3 so groß wie von nem alten Pentium4 (Gott hab ihn selig) sollte es 
schon sein.

aktiver Freilauf:
Deine passive Freilaufdiode hat bei 150A bestimmt auch eine 
Flussspannung von
1,xV. Da schneidet der Fet auch deutlich besser ab. Nimm nen passenden 
Halbbrückentreiber, der schenkt die den Freilauf freiwillig ;-)

Grüße
Andreas

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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Michael Wulz schrieb:
> warum Synchrongleichrichter?
> http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Synchro...
>
> diese werden a.f.a.i.k. nur bei geringen Spannungen eingesetzt.
> Ich hab hier auch beachtliche 48V!!
>
> Da sollten ja Sperrdioden zum Schutz der MosFET's reichen oder?

Er (Fralla) meinte die Freilaufdiode durch einen MOSFET zu ersetzen, was 
für die Verluste (sprich Abwärme) interessant ist, da die Flusspannung 
von ~1 V der Diode gegenüber dem Rdson*120A (~0,36 V) des MOSFet doch 
etwas größer ist.
Und es gibt MOSFET für 48 V + Reserve.

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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Hi,

ja hatte mich verschrieben. es sind 1,2 kHz.
Der Motor ist ein Nebenschlussmotor. Was ja eigentlich wurscht sein 
sollte, oder?

300W Abwärme erschrecken mich jetzt nicht. Die treten ja nur von PWM 
1-99% auf. Wenn ich 100% habe, sind diese ja eh hinfällig.

Ich habe schon mit MosFET's experementiert, hab 3 starke FET's 
paralellgeschaltet. Ich hatte aber nur einen Treiber und bin nur mit 
einem Treiber auf die 3 FET's gefahren. Da hat sich dann der Treiber 
verabschiedet....

Wo ich jetzt immer noch nicht mitkomme, warum Synchrongleichrichter. Ich 
speise ja aus einem 24V (testweise) bzw. 48V LiFePo Akku und nicht vom 
Netz!

Das mit der Halbbrücke macht durchaus sinn, muss ich mir mal überlegen, 
aus den FET's eine Halbbrücke zu bauen.

Michael

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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Andreas R. schrieb:
....
> aktiver Freilauf:
> Deine passive Freilaufdiode hat bei 150A bestimmt auch eine
> Flussspannung von
> 1,xV. Da schneidet der Fet auch deutlich besser ab. Nimm nen passenden
> Halbbrückentreiber, der schenkt die den Freilauf freiwillig ;-)

Meinst du damit, einen MosFET entgegengesetzt des Treiber-MosFET's 
einzubauen und mit dem Signal des Treibenden invertiert auf den 
Freilauf-FET zu fahren?

danke
Michael

Autor: andreas r. (Gast)
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ich verstehe nicht, was du mit "entgegengesetzt des Treiber-MosFET's" 
meinst.
Ich meinte, dass es besser wäre, die Freilaufdiode, die du zusätzlich zu 
deinem Schalter brauchst (parallel zum Motor) durch einen aktiv 
angesteuerten FET zu ersetzen - eine Vollständige Halbbrücke eben, nicht 
nur einen einzelnen Schalter + Freilaufdiode.

anstatt:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/60576/Mo...

so:
http://www.infineon-designlink.com/images/article/...
und die FETs dann gegephasig Ansteuern.

Mit nem IGBT geht das natürlich nicht. Unter anderem deshalb nimmt man 
sie sinvollerweise erst ab ca 200V, wo sich mit Synchrongleichrichtung 
nicht mehr viel gewinnen lässt.

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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Michael Wulz schrieb:
> Hi,
>
> ja hatte mich verschrieben. es sind 1,2 kHz.
> Der Motor ist ein Nebenschlussmotor. Was ja eigentlich wurscht sein
> sollte, oder?

Sorry, Reienschlussmotor!

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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andreas r. schrieb:
> ich verstehe nicht, was du mit "entgegengesetzt des Treiber-MosFET's"
> meinst.
Genau dass was du auch meintest ;-)

Der 2te FET also die Spannung wieder sofort auf MASSE zieht.

> Ich meinte, dass es besser wäre, die Freilaufdiode, die du zusätzlich zu
> deinem Schalter brauchst (parallel zum Motor) durch einen aktiv
> angesteuerten FET zu ersetzen - eine Vollständige Halbbrücke eben, nicht
> nur einen einzelnen Schalter + Freilaufdiode.
>
> anstatt:
> http://www.mikrocontroller.net/attachment/60576/Mo...
>
> so:
> http://www.infineon-designlink.com/images/article/...
> und die FETs dann gegephasig Ansteuern.
>
> Mit nem IGBT geht das natürlich nicht. Unter anderem deshalb nimmt man
> sie sinvollerweise erst ab ca 200V, wo sich mit Synchrongleichrichtung
> nicht mehr viel gewinnen lässt.
Is klar!

danke
Michael

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Michael Wulz schrieb:
> So hab mir nun einen fetten IGBT besorgt.
> Sollte ein Imax von 1200 A aushalten.

Der scheint eine ganz schön lange Lieferzeit gehabt zu haben ;-)

> 300W Abwärme erschrecken mich jetzt nicht. Die treten ja nur von PWM
> 1-99% auf. Wenn ich 100% habe, sind diese ja eh hinfällig.

Die 300W sind nicht die Schalt-, sondern die statische Verluste im Ein-
Zustand. Ok, bei dem Monster-IGBT, das du dir da ausgesucht hast, ist
VCEsat bei 120A veilleicht auch nur etwa 1,2V, dann kommen aber immer
noch fast 150W zusammen. Mit einem großen Mosfet (oder mehreren kleinen
parallelgeschalteten) bleibst du da sehr deutlich darunter.

IGBTs haben gegenüber Mosfets erst bei etlichen Hundert Volt nennenswer-
te Vorteile.

> Ich habe schon mit MosFET's experementiert, hab 3 starke FET's
> paralellgeschaltet. Ich hatte aber nur einen Treiber und bin nur mit
> einem Treiber auf die 3 FET's gefahren. Da hat sich dann der Treiber
> verabschiedet....

Bei nur 1kHz PWM-Frequenz aber sicher nicht an thermischer Überlastung.
Wahrscheinlich war ein Fehler in der Schaltung, der bspw. dazu geführt
hat, dass der Treiber böse Spannungsspitzen abbekommen hat.

Der Weg mit der Halbbrücke erscheint mir bzgl. der Verlustleistung mit
Abstand der beste zu sein.

Autor: Günther N. (guenti)
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Michael Wulz schrieb:
> Ich muss jetzt aber einen großen Motor(7,7kW 48V) damit antreiben.

Die Motornennleistung wird offensichlich nicht gebraucht,da wären 160 A 
nötig,bei Schweranlauf sogar noch erheblich mehr(kurzzeitig).

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Axel Rühl schrieb:
> Beitrag "Re: vernünftige IGBT Ansteuerung?"
>
> ;))
>
> Gruß
> Axelr.

kann man sich mal, von oben angefangen, durchlesen. Die 
Halbbrückensteuerung hatte ich seinerzeit aufgebaut. Ging in der 
Testphase ganz gut, allerdings nicht mit der vollen Spannung.
Die Mosfets sollten doppelte U_ds "haben". Die 75Volt Typen sind bei 48V 
schon knapp. Udn bitte kein TO220. Sieh nach, ob Du MOSFETs im TO247 
oder TOP-3 bekommst. IRFP2907 zum Beispiel ist ein ausgezeichneter 
Kandidat. Den Treiber ruhig mit "Nachbrenner"
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Kapitel8. Seite 17/18 (Den Kondensator "CF" in Fig.15 unbedingt 
beachten)
versehen.

Viel Erfolg, wenig Lehrgeld wünsch ich

Axelr.

Autor: oszi40 (Gast)
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Senf dazu:
-Ob die 120 A zum Anlaufen wirklich reichen? Bei Richtungswechsel??
-Inwieweit wirkt dieser Motor auch als Dynamo?

Autor: Michael Wulz (mwulz)
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oszi40 schrieb:
> Senf dazu:
> -Ob die 120 A zum Anlaufen wirklich reichen? Bei Richtungswechsel??
> -Inwieweit wirkt dieser Motor auch als Dynamo?

Hi,

ja sicher!
der Motor wirkt garnicht als Dynamo, ist ein fremderregter 
Nebenschlussläufer. (Universalmotor genannt).

Hab jetzt eine Halbbrücke aufgebaut. Hab dabei 5 Treiber IC's 
zerschossen. grrrrrr

Bin jetzt dabei geblieben einen Mos-Fet in HighSide mit einem TLP250 zu 
betreiben. Das funktioniert ganz gut.
Ich werde zur Sicherheit noch eine externe Freilaufdiode dazugeben. Mit 
der internen läuft es aber auch nicht schlecht. Der MosFet wird halt 
etwas warm.

Als MosFet hab ich jetzt den: FB180SA genommen. Den kann man direkt am 
Kühlkörper anschrauben. Die Anschlüsse sind 4 Stück M4 Schrauben.

Gruss
Michael

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Michael Wulz schrieb:
> oszi40 schrieb:
>> Senf dazu:
>> -Ob die 120 A zum Anlaufen wirklich reichen? Bei Richtungswechsel??
>> -Inwieweit wirkt dieser Motor auch als Dynamo?
>
> Hi,
>
>...
> Als MosFet hab ich jetzt den: FB180SA genommen. Den kann man direkt am
> Kühlkörper anschrauben. Die Anschlüsse sind 4 Stück M4 Schrauben.
>
> Gruss
> Michael

Den hast Du hoffentlich nicht bei Conrad gekauft und dann auch noch 
bezahlt?!?

Autor: Christian (Gast)
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Michael Wulz schrieb:
> oszi40 schrieb:
>> Senf dazu:
>> -Ob die 120 A zum Anlaufen wirklich reichen? Bei Richtungswechsel??
>> -Inwieweit wirkt dieser Motor auch als Dynamo?
>
> Hi,
>
> ja sicher!
> der Motor wirkt garnicht als Dynamo, ist ein fremderregter
> Nebenschlussläufer. (Universalmotor genannt).

Wie willst du den Motor denn verbieten, als Generator zu wirken? ;-)


> Hab jetzt eine Halbbrücke aufgebaut. Hab dabei 5 Treiber IC's
> zerschossen. grrrrrr
>
> Bin jetzt dabei geblieben einen Mos-Fet in HighSide mit einem TLP250 zu
> betreiben. Das funktioniert ganz gut.
> Ich werde zur Sicherheit noch eine externe Freilaufdiode dazugeben. Mit
> der internen läuft es aber auch nicht schlecht. Der MosFet wird halt
> etwas warm.

Es geht um einen Tiefsetzsteller mit Highside-Schalter? Wie kann der 
Mosfet da eine integrierte Freilaufdiode haben?

Autor: Fralla (Gast)
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>Und es gibt MOSFET für 48 V + Reserve.
richtig, Synchrongleichrichtung nur für geringe Spannungen, das war 
einmal, wird immer behauptet ist aber Unsinn. Es gibt 150V fets mit 
7.5m, ideal für 48V Anwendungen.
Geräte für +54 Telecom Verteilerspannung sind im Einsatz, mit 
Synchrongleichritern am Flußwandler.

MFG

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