Hallo, ich stehe vor einem kleinen Problem: Ich habe für eine Modelleisenbahn eine PWM-Schaltung mit Hilfe des 555er-Bausteins aufgebaut. Das Vorbild stammt von: http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_ne555.htm In meinem angehängten Schaltplan befindet sich rechts eine LED, die damit gedimmt wird und eigentlich nur als Betriebsanzeige dient. Der Zug ist dann parallel dazu angeschlossen. Die Schaltung funktioniert soweit eigentlich prima. Nur leider kommt es nach gewisser Zeit dazu, dass sich der 555er mit einem Zischgeräusch verabschiedet. Den ersten Fehlschlag konnte ich mir noch erklären, da ich den MOSFET direkt an Pin3 des 555ers gehängt hatte. Ich hoffte eigentlich das Problem durch die Transistortreiberstufe zu beheben. Das sah auch eine ganze Weile gut aus, bis es jetzt am Wochenende wieder rauchte. Wo liegt also noch der Fehler begraben? Ist vielleicht C15 doch etwas zu klein und damit die Frequenz zu hoch? Ich habe den eigentlich bewusst so gewählt, da ich mal gelernt habe, dass man versucht die PWM-Frequenz aus dem hörbaren Bereich zu bringen, um das lästige Fiepen der Motoren wegzubekommen. Ich hoffe ihr könnt mir hier weiterhelfen. Dafür möchte ich mich bereits im Voraus bedanken. Viele Grüße Gunter
Angehängte Dateien:
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PWM.png
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Ich würde spontan darauf tippen, dass die Induktionsspannung auf dem Motor beim Fahren bzw. PWM-machen dir deinen NE555 schrottet. Wird er davor warm? Wenn ja, dann hast du noch andere Fehler drin.
C15 ist etwas klein gewählt. Die Dimensionierung rund um den Mosfet ist auch nicht perfekt: R17 ist etwas zu groß, falls die Frequenz mehr als ein paar 100Hz beträgt. Eine 1N4148 ist für den Snubber viel zu schwach. Die Diode muss mindestens soviel Strom abkönnen wie der Motor braucht.
Vielen Dank für die schnellen Antworten tipppp schrieb: > Ich würde spontan darauf tippen, dass die Induktionsspannung auf dem > Motor beim Fahren bzw. PWM-machen dir deinen NE555 schrottet. Wie meinst du das mit der Induktionsspannung? Eigentlich sollte die ja durch D9 eliminiert werden, aber dazu später. > Wird er davor warm? Wenn ja, dann hast du noch andere Fehler drin. Warm wird er nicht. Ich habe das mal eine Stunde oder länger im Dauerbetrieb bei Teillast laufen lassen und konnte keine Erwärmung feststellen. Ich habe auch alle Verbindungen noch mal geprüft, sodass ich nicht von einer fehlerhaften Verbindung ausgehe. Benedikt K. schrieb: > C15 ist etwas klein gewählt. > Die Dimensionierung rund um den Mosfet ist auch nicht perfekt: > R17 ist etwas zu groß, falls die Frequenz mehr als ein paar 100Hz > beträgt. Kannst du die "etwas'" etwas präzisieren? ;-) > Eine 1N4148 ist für den Snubber viel zu schwach. Die Diode muss > mindestens soviel Strom abkönnen wie der Motor braucht. Ohwei....böser Fehler. Kann das dazu führen, dass die Induktionsspannung nicht mehr kurzgeschlossen wird und mir deshalb den 555er zerstört? Ich suche gleich mal eine neue Diode raus. Viele Grüße Gunter
> Die Diode muss mindestens soviel Strom abkönnen wie der Motor braucht. oh doch noch etwas unsinn gefunden. die diode muß nur stark genug sein um die störspitzen aus der motorwicklung zu killen, mehr nicht. eine 1N4148 ist aber wirklich zu schwach, aber eine schnelle 3A diode sollte mehr als genug sein - außer du willst eine PWM mit etlichen kHz, dann wird auch die warm. R17 ist viel zu groß. ich hasse passive gatetreiber sowieso, für eine anständige flankensteilheit wie bei PWM eigentlich erforderlich brauchts was aktives. geh mit diesem widerstand nicht unter 1kOhm.
Entfern mal R16, T3 und R1T und schliess den MOSFET direkt ohne Vorwiderstand an den LM555 an (die Drehrichtung des Potis verändert sich dadurch, eventuell Anschlüsse umlöten). Ersetze die 1N4148 durch etwas kräftigeres (muss so viel Strom abkönenn wie dein MOSFET schalten muss, und schnell sein, also z.B. SB1040, keine 1N5404) Ersetze den 47pF Kondensator durch einen deutlich grösseren, z.B. 47nF (oder 100nF) damit die PWM deutlich langsamer wird.
Ben _ schrieb: > der NE555 ist schon so alt, der funktioniert nur bei dampfloks... SCNR > ;) Wird derzeit nur mit Dampfloks betrieben. Das kann es nicht sein ;-) MaWin schrieb: > Entfern mal R16, T3 und R1T und schliess den MOSFET direkt ohne > Vorwiderstand an den LM555 an (die Drehrichtung des Potis verändert sich > dadurch, eventuell Anschlüsse umlöten). So hatte ich es vorher ja schon mal, aber habe dann gelesen, dass man das nicht machen sollte, da der Umladestrom des Gates zu groß sein kann. > Ersetze den 47pF Kondensator durch einen deutlich grösseren, z.B. 47nF > (oder 100nF) damit die PWM deutlich langsamer wird. Wie sieht es dann eigentlich mit der Geräuschentwicklung aus? Ich möchte halt ungern, dass die Loks so ein hässlichen Fiepen produzieren. Viele Grüße
>etwas zu klein und damit die Frequenz zu hoch? Ich habe den eigentlich >bewusst so gewählt, da ich mal gelernt habe, dass man versucht die >PWM-Frequenz aus dem hörbaren Bereich zu bringen, um das lästige Fiepen >der Motoren wegzubekommen. in Verbindung mit: >R17 ist viel zu groß. ich hasse passive gatetreiber sowieso, für eine >anständige flankensteilheit wie bei PWM eigentlich erforderlich brauchts >was aktives. geh mit diesem widerstand nicht unter 1kOhm. Da hoert man das Fiepen dann im Radio. PVW mit "anstaendiger" Flankensteilheit und dann eine Antenne dran - da erzielt man auch ordentliche Reichweiten. Gast
> muss so viel Strom abkönenn > wie dein MOSFET schalten muss nochmal: das ist unsinn. die muß doch nicht den motorstrom tragen, sondern nur die induktiv erzeugten störspitzen aus der motorwicklung beim abschalten der spannung durch den mosfet kurzschließen. das sind nur ganz kurze impulse, richtig strom kommt da erst bei einer PWM mit etlichen khz raus weil der motor dann mehr als drossel arbeitet. bei sowas ist einen PWM mit 100Hz, höchstens 1kHz genug und dann schaffen das auch kleinere dioden problemlos.
sorry wenn ich zu erwähnen vergaß, daß man sowas entstören sollte. und bei 100Hz PWM frequenz fiept da nix im radio, so steilflankig daß es bis in die 80MHz vom radio stört bekommt man das dann doch nicht hin.
Ben _ schrieb: >> muss so viel Strom abkönenn >> wie dein MOSFET schalten muss > nochmal: das ist unsinn. die muß doch nicht den motorstrom tragen, > sondern nur die induktiv erzeugten störspitzen aus der motorwicklung > beim abschalten der spannung durch den mosfet kurzschließen. Informier dich mal über Grundlagen Induktivitäten... Wenn man eine Induktivität abschaltet möchte der Strom weiterfließen. Dazu ist die Freilaufdiode da. Der Strom ist genau so groß, wie er zu dem Zeitpunkt vor dem Abschalten war. Wenn das Tastverhältnis klein ist, übernimmt der Mosfet zu z.B. 10% den Strom und zu 90% die Diode. Diese bekommt also nahezu den gesamten Strom ab der durch den Motor fließt.
ist er. aber er fließt bei einem motor der nicht dafür ausgelegt ist elektrische energie in einem magnetfeld zu speichern nur eine verdammt kurze zeit.
> nochmal: das ist unsinn.
Nein Ben, der einzige, der uninformierten Unsinn schreibt, bist du.
Der Motor als Induktivität führt zu einer Glättung des Stromes, in der
PWM-Ein-Zeit steigt der Strom (und fliesst dabei durch den Transistor),
in der PWM-Aus-Zeit fällt der Strom (und fliesst dabei durch die Diode).
Da bei hoher PWM-Frequenz der Strom sich nur um ein paar Prozent ändert,
fliesst in der Diode derselbe Strom wie durch den Transistor und durch
den Motor. Bei 50% PWM nur die Hälfte der zeit, aber genau so lang wie
durch den Transistor.
Simulier' es einfach mal in Spice, oder bau es auf und schliess ein
Oszilloskop an, aber red hier nicht von Unsinn.
deswegen nimmt man ja eine möglichst geringe PWM-frequenz um diesen step-up-drosselwandler-effekt im motor zu verhindern. oder willst du mit damit heizen? das wäre auch einfacher möglich. übrigens müßte die gegenspannung des motors unmittelbar nach dem (durch die diode zu killenden) stör-spike diese sofort wieder sperren lassen, sodaß da überhaupt kein weiterer strom fließen kann. wenn ich hier in meiner bastelkiste noch einen motor für 12V finde der mechanisch kommutiert ist probier ichs bei gelegenheit mal aus.
> deswegen nimmt man ja eine möglichst geringe PWM-frequenz um diesen
Nein, nimmt man nicht.
Sag einfach, daß du keine Ahnung hast, das ist nicht schwer, das tut
nicht weh, wenigstens nicht so weh wie deine falschen Aussagen hier.
Grosse Objekte (E-Loks etc.) haben niedrige (hörbare, pfeifende) PWM
Frequenz weil die Schaltelemente (Thyristoren, GTOs etc.) nicht
schneller schalten konnten, ohne dass die Verluste zu hoch wurden.
wer hier von uns beiden keine ahnung hat möchte ich jetzt nicht ausdiskutieren. was bitte hat ein modellbau-motörchen mit einer megawatt-starken antriebsmaschine zu tun? egal. ich kann nur sagen daß ich schon eine funktionierende motor-ansteuerung gebaut habe die mit einer PWM von 200 Hz läuft. merkwürdig daß die funktioniert wo ich ja keine ahnung von habe... hören wird man eine PWM bei sowas immer ein wenig. ein paar kHz am lautsprecher hörst du ja auch. wenn das stört brauch ich halt einen echten step-down-wandler und gleichspannung am motor. aber wenn ich stattdessen eine 20kHz PWM in so einen motor (oder auch spule) jage brauch ich mich nicht wundern wenn ich wieder 50% verlustleistung habe und dadurch die besagte diode verdampft.
Ich würde die hitzige Diskussion gern wieder auf den Kern lenken. Klar ist es grundsätzlich wichtig, wie hoch die Stromspitzen jetzt wirklich sind. Aber ich bewege mich in einer Leistungsklasse wo man für wenige Cent eine Diode bekommt, die den Strom aushält. Ich habe gerade noch mal die Anleitung aus oben genanntem Link angeschaut. Dort steht, dass 100nF zu einer Frequenz von ca. 10Hz führt. Das wäre für eine PWM dann doch etwas wenig, oder? In welchem Frequenzbereich sollte man sich denn für eine Modelleisenbahn ungefähr bewegen? Aus dem von MaWin genannten Grund habe ich mir Mühe gegeben, die Frequenz hoch zu bekommen. An EMV habe ich dabei zugegebenermaßen nicht gedacht. Viele Grüße
Bei RC-Modellbau-Reglern sind Frequenzen von 1-4 KHz üblich. Bei 10 Hz wird die Lok ganz schön zittern.
Ben _ schrieb: > ich kann nur sagen daß > ich schon eine funktionierende motor-ansteuerung gebaut habe die mit > einer PWM von 200 Hz läuft. merkwürdig daß die funktioniert wo ich ja > keine ahnung von habe... Es funktionierte nur deshalb weil du vermutlich nur einen Mosfet mit Freilaufdiode verwerdet hast und keine H-Brücke. Dann kehrt sich der Stromfluss nämlich um was zu einem hohen Strom (aufgrund der Bremsung) und zu einem Ruckeln des Motors führt. Aber selbst bei dir dürfte der Motor etwas geruckelt haben. Lies dir daher das mal durch: http://homepages.which.net/~paul.hills/SpeedControl/SpeedControllersBody.html
die 200Hz merkt man natürlich als leichtes "brummen" am motor, allerdings recht wenig. er dreht aber sanft und langsam los, läßt sich ausgezeichnet durch den kompletten drehzahlbereich fahren und bringt selbst bei kleinen drehzahlen schon ordentlich bumms. was will man mehr? 1kHz würd ich das das maximum sehen, 3kHz erzeugen ein ziemlich ätzendes fiepen. 10 Hz sind um den faktor 10 zu wenig, das gibt nur ruckeln und keinen sauberen motorlauf. eine H-brücke ist eine ganz andere geschichte, sowas brauchst du nur wenn du vorwärts/rückwärts fahren willst. und dann darfst du halt den motor über die H-brücke nicht kurzschließen, dann bremst da auch nichts. die diode am motor ist dann ebenfalls unnötig bzw. würde beim umpolen des motors für rückwärts fluchtartig ihren posten verlassen. die parasitären dioden der mosfets übernehmen diesen job ganz automatisch und leiten die spikes ab.
hallo, ich würde dir auch raten in einem niedrigen frequenzbereich zu bleiben Durch hohe Schaltfrequenzen kommt es zu einer vorzeitigen Alterung der Isolierung, wenn diese nicht dafür ausgelegt ist wird dir der Motor deiner Lok schnell vor die Hunde gehen. LG Smarti
Hi! Was sind denn das für 12V? Richtig stabilisierte oder nur so aus dem Eisenbahntrafo? Der 555 hat eigentlich eine Ub von 16V! Da ist man schnell drüber, wenns nicht ordentlich gemacht ist. Viel Erfolg, Uwe
Uwe schrieb: > Hi! > Was sind denn das für 12V? Richtig stabilisierte oder nur so aus dem > Eisenbahntrafo? Der 555 hat eigentlich eine Ub von 16V! > Da ist man schnell drüber, wenns nicht ordentlich gemacht ist. > > Viel Erfolg, Uwe Die 12 V stammen aus nem Computernetzteil. Da gehe ich jetzt von einer ordentlichen Stabilisierung aus.
So, mal ein kleines Update: Ich habe die Diode und den Pullup-Widerstand am MOSFET getauscht. Bei dem Kondensator, der die PWM-Frequenz bestimmt kam ein Stück Buchsenleiste rein und es wurden verschiedene Kapazitäten und damit Frequenzen getestet. Am Ende kam wieder der alte Kondensator rein, da das Geräuschergebnis mit den restlichen nicht zufriedenstellend war. Die ersten Versuche sind aber sehr vielversprechend. Vielleicht lag es doch einfach an der schwachbrüstigen Freilaufdiode. Viele Grüße und vielen Dank noch mal Gunter
Ich muss diesen alten Thread noch einmal ausgraben. Leider hat nämlich der Tausch der Diode und des Pullupwiderstands nur kurzzeitig Besserung gebracht. Also irgend ein anderer Fehler muss noch drin stecken. Sieht den vielleicht jemand? Alternativ wäre natürlich auch eine komplett andere Schaltung oder gar ein kaufbares Bauteil eine willkommene Hilfe.
Gunter N. schrieb: > Ich muss diesen alten Thread noch einmal ausgraben. Leider hat nämlich > der Tausch der Diode und des Pullupwiderstands nur kurzzeitig Besserung > gebracht. Ich weiss das die Zeit heut'zutage schnell vergeht, aber wenn 21 Monate bei dir kurzzeitig ist ;-) > Also irgend ein anderer Fehler muss noch drin stecken. Sieht > den vielleicht jemand? mach doch in die Versorgungsspannung des '555 einen 9V Spannungsregler. Sascha
Ich gebe zu, dass ich selbst überrascht bin, wie lange das schon her ist :-D. Aber da die Schaltung immer nur zur Weihnachtszeit zum Einsatz kommt ist es in Summe schon kurz :-). Das mit dem Spannungsregler werde ich mal überdenken. edit: Wenn ich es dem Datenblatt richtig entnehme dürften sogar 5V reichen, oder? Denn so ein Spannungsregler ist für andere Zwecke auf der Platine schon vorhanden. Und ich müsste dann links von dem Abgang für R17 die Spannungen trennen, oder?
Gunter N. schrieb: > edit: Wenn ich es dem Datenblatt richtig entnehme dürften sogar 5V > reichen, oder? Ja > Denn so ein Spannungsregler ist für andere Zwecke auf der > Platine schon vorhanden. Und ich müsste dann links von dem Abgang für > R17 die Spannungen trennen, oder? wenn du die Treiberstufe in dieser Form noch drin hast - Ja Sascha
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