Hallo,
ich will einen DC-Motor per PWM Drehzahlregeln und ich weiß nicht welche
Bauteile dafür in Frage kommen, bzw. ob ein MOSFET bei der Leistung eine
Treiberstufe wegen den Umladeströmen (wenn ja welche? Bipo-Transistor?)
benötigt.
Motorleistung: ca. 250W (48V, 5A)
uC: atmega168 (5V)
geplanter Schaltungsteil:
+48V
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| M | /\
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| uC |---||<
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Also meine Fragen kurz gebündelt:
- welchen Mosfet (hab was von Logik Level und so gehört, was ist da
dran?)
- Vorstufe nötig?
- PWM Frequenz (schon was von 250kHz gehört)?besser mehr? besser
weniger?)?
- Freilaufdiode, etwas zu beachten (wegen Strömen) - außer Schottky?
Ich will möglichst wenig Schaltungsaufwand (aus Platzproblemen) daher
keine fertigen unnötig komplizierten H-Brücken etc. (benötige sowieso
nur eine Drehrichtung).
Freue mich über jede halbwegs quallifizierte Aüßerung :)
Mit freundlichen Grüßen,
Kjartan Ferstl
Hallo,
wenn Du möglichst wenig Aufwand willst setzt dies voraus daß die
PWM-Frequenz möglichst niedrig gewählt wird. (z.B. 100 Hz).
Voraussetzung ist natürlich daß das PWM-Geräusch nicht stört.
Bei hohen Frequenzen brauchst Du Treiberstufen für das Gate um die
Gate-Kapazität schnell genug umladen zu können. (Dafür hört man dies
Frequenzen nicht mehr).
Ich würde bei so einer Last einen Intelligenten FET verwenden, der nicht
gleich "abraucht" wenn Anlaufströme fließen oder der Motor blockiert.
Bei 48V / 5A würde ich mit so was starten:
http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=2484208
Der RDS-ON ist 50mOhm typisch man kommt also gerade so ohne Kühlkörper
aus.
Wenn gekühlt werden kann dann ggf. auch die 10A-Version. (hat ca 3W
Verlustleistung)
Die Diode muß natürlich auch für den Anlaufstrom / Kurzschlußstrom
(kurzzeitig) ausgelegt sein.
Danke Anja,
wusste garnicht, dass es so komplexe MOSFETs gibt:
1
VNP20N07 OMNIFET™
2
* Lineare Strombegrenzung
3
thermische Abschaltung
4
Kurzschlussschutz
5
ESD-Schutz
6
Integrierte Klemme
der Schaltungsaufwand soll zwar gering sein (Bauteilgrößen) aber darüber
steht natürlich eine gute Funktion. Ich wollte damit nur eine 16pin
H-Brücke vermeiden. Als Treiberstufe müsste ja ein Bipo-Transistor
reichen, oder?
Bringt es Nachteile, wenn ich den die PWM schneller pulse (außer Gate
Ströme und Schaltzeiten beachten)?
250kHz PWM Frequenz sind zu hoch, 100Hz sind zu niedrig. Die ideale
Frequenz liegt irgendwo im Bereich 1-20kHz, je nach Motor (L/R
Zeitkonstante der Motorwicklung).
Darunter wird der Stromripple hoch, so dass der Motor unrund läuft,
darüber steigen die Verluste im Eisenkern stark an.
Im unteren kHz Bereich ist das Gehör am empfindlichsten, weshalb man
diesen Bereich auch gerne vermeidet. Oft landet man daher irgendwo bei
um die 10kHz.
Danke für deine schnelle Antwort Benedikt, hat mir sehr geholfen.
Wenn das Geräusch die untere Grenzfrequenz macht, mit welchem Faktor
sollte die Periodendauer über der Zeitkonstante des Motors ca. liegen?
Benedikt K. schrieb:
> 250kHz PWM Frequenz sind zu hoch, 100Hz sind zu niedrig. Die ideale> Frequenz liegt irgendwo im Bereich 1-20kHz, je nach Motor (L/R> Zeitkonstante der Motorwicklung).> Darunter wird der Stromripple hoch, so dass der Motor unrund läuft,> darüber steigen die Verluste im Eisenkern stark an.> Im unteren kHz Bereich ist das Gehör am empfindlichsten, weshalb man> diesen Bereich auch gerne vermeidet. Oft landet man daher irgendwo bei> um die 10kHz.
Hm, im Modellbaubereich sind die PWM-Frequenzen der Fahrtenregler
meistens 1-4kHz. Das hört man deutlich, dafür funktioniert der Motor.
Ich meine, die Hersteller haben sich da schon was dabei gedacht, dass
sie leiber mein Gehör foltern, als eine höhere Frequenz zu wählen...
Gruss Stefan
Die Zeitkonstante der Motorwicklung liegt meist bei rund 1ms. Als
Stromripple wählt man meist <50% des Mittelwerts. Wenn man da Faktor 2
mit der Frequenz über der L/R Zeitkonstante liegt ist das also ok.
Allerdings kommt man damit eben genau in den Bereich wo das Gehör am
empfindlichsten ist.
Man muss daher selbst entscheiden was einem wichtiger ist: Gute
Motordaten aber ein Pfeifen, oder ein geräuschloser Betrieb und dafür
einen etwas schlechteren Wirkungsgrad.
Hier wird das ganze schön erklärt:
http://homepages.which.net/~paul.hills/SpeedControl/SpeedControllersBody.html
>Ist ein Bipo als Treiberstufe empfehlenswert?
Ich würde einen push-pull-Treiber verwenden,
damit beim abschalten nicht die Gatekapazität
vom Fet über einen Widerstand entladen wird
und dadurch die Verlustleistung zu hoch wird.
Danke Conlost,
wenn ich das richtig deute, besteht ein Push-Pull Treiber aus zwei
Transistoren, wobei einer auf +U und einer auf GND zieht. Gibt es sowas
als fertigen Baustein? ansonsten muss ich ja die Schaltverzögerungen
beachten, damit es keinen Kurzschluss und somit starke Verlustleistung
gibt.
Gruß,
Kjartan
PWM-Frequenz 16...20kHz ist OK, nervt Menschen nicht.
Als Treiber für den FET eine Push-Pull-Stufe wie vorgeschlagen.
Hat sich in der Praxis vielfach bewährt, auch die EMV-Prüfung
macht keine Probleme. Ich würde die Leitungen von der Steuerstufe zum
Motor nicht zu lang machen, könnte bei EMV Ärger bedeuten.
Ich hatte mit ca. 1..2m keine Probleme).
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