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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet wahl H-Brücke modellbau fahrtregler


Autor: Hugo (Gast)
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Hallo,
ich möchte einen Fahrtregler (Vorwärts/Rückwärts möglicherweise auch 
Bremse) für einen Modellbau e-motor (Speed 600 oder sowas in der 
Richtung) bauen. Das ganze soll effizient aber auch kostengünstig sein.
Mir kam da die H-Brücke gesteuert über einen Mikrocontroller (PWM) in 
den Sinn.
Wie sollte man das am besten angehen?
Welche Form der H-Brücke ist für diesen zweck die Beste?
N und P fets verwenden? Über Transistoren die fets ansteuern, einen oder 
zwei Transistoren für einen fet verwenden, Treiber ics verwenden, nur N 
fets verwenden, logiclevel fets verwenden?
Wie Kühlkörper für die fets etc. dimensionieren?
Welche PWM frequenz für solche Motoren?
Die Rahmenbedingungen sind das der Blockierstrom solcher Motoren 
(80-100A) ausgehalten werden muss bzw eine Abschlatung oder sowas 
passieren soll.
Die Ansteuerung der H-Brücke narrensicher sein sollte.
Den Einsatz von SMD ICs möchte ich auch gerne vermeiden.

Autor: Leon (Gast)
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Hallo Hugo,

da hast du ja ne ganze Menge Fragen. In anbetracht deiner Fragen und den 
Anforderungen (100A Blockierstrom) würde ich dir raten einfach eine 
Regler zu kaufen. So günstig kannst du ihn nicht selber basteln. Falls 
du es doch versuchen willst:

- Nur N-Kanal FETs
- unbedingt Treiber IC verwenden, z.b. IR2183
- auf integrierte Deadtime achten, sonst gibts schnell ein Feuerwerk
- Fets zum Beispiel IRF1404
- 1-8 kHz PWM

Den Rest findet man über die Suchfunktion.

Viel Erfolg!

Grüße Leon

Autor: MaWin (Gast)
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Nimm lauter möglichst niederohmige N-Kanal-MOSFETs, Beispiel IRF3205, 
die brauchen keinen Kühlkörper.
Steuere sie mit Treibern an, die eine Kurzschlusstrombegrenzung haben, 
und die positive Ansteuerspannung für die oberen MOSFETs erzeugen. 
Beispiel LT1158.

Zwar hast du so einen Kutzschlussschutz und eie Schaltung geht dir bei 
versehentlichem Kurzschluss nicht sofort kaputt, aber keinen 
Überhitzungsschutz der MOSFETs. Befestige sie also auf einer Aluplatte 
deren Temnperatur du kontrollieren kannst, z.B. per Halbleitersensor.

Autor: Björn R. (sushi)
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Ich habe im Moment ein ähnliches Projekt in der Pipeline. Ich verwende 
als Mosfets IRF2804(R_DS(On)=2mR)und als Treiber IR2110. Knackpunkte an 
einem solchen Projekt sind die bei Modellen teilweise üblichen 
Spannungen. Beispiel: 6-Zelliger NiXX-Akku. Denk dran, dass der Steller 
auch noch funktionieren muss, wenn der Akku fast leer ist. Das sind bei 
oben gennantem Akku ca. 5V. Aus dieser Spannung musst du nun einerseits 
eine ordentlich belastbare Empfängerspannung gewinnen(kommt drauf an wie 
viele Servos in dem modell vorhanden sind und ewas für welche), z.B. bei 
meinem Projekt wirds ein Boost/Buck-Schaltregler mit Ausgangsspannung 
5V, belastbar mit 5A. Außérdem brauchst du eine Spannung um die Gates 
der Mosfets aufzuladen, die zwischen 10 und 20 Volt liegen sollte.

Taktfrequenz kommt auf die Anwendung an, meistens ist man mit 1-3kHz gut 
bedient. Am besten variabel: Hohe Taktfrequenz bei kleinen Drehzahlen, 
niedrigere bei Volllast. Soll der Steller in ein Funktionsmodell(Schiff 
oder Truck), ist das Fiepen, dass durch die Taktung hervorgerufen wird, 
äußerst unerwünscht. Hier kommen häufig Soundmodule zum Einsatz, und das 
fiepen im Dieselgeräusch klingt nicht gut. In dem Fall solltest du 
>=16kHz gehen, da hören die meisten Menschen das nicht mehr.

LG, Björn

Autor: Hugo (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten,
hmm ok sagen wir mal ich würde die HBrücke mit den LogicLevel IRF2804 
bauen, würde es denn nicht reichen anstelle des treibers einfach den pwm 
pin an input von nem uln2803 oder sowas und 1 bis 2 Ausgänge von dem 
über 100 Ohm auf das gate des fets? Weil so wie ich das verstehe 
benötigen die logiclevel -fets ja max nur 5V um voll durchzuschalten 
anstelle der normalen fets mit 10V oder 20V und die 100 Ohm plus der 
ULN2803 müssten doch ausreichen um das gate bei den 1..3KHz pwm schalten 
zu können und man hätte die Belastung nicht direkt am controller pin.

Autor: MaWin (Gast)
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Ein ULN2803 ist nicht mal ansatzweise schnell genug, zu dem ist er nur 
ein LowSide Treiber, kein Push-Pull.

Da wir bis heute nicht wissen, welche Spannungen du schalten musst und 
als Versorgungsspannungen zur Verfügung hast, kann keiner wissen. ob ein 
LogicLevel MOSAFET dir was ersparen würde.

Der Tip ging klar Richtung MOSFET-Treiber und Kurzschlussschutz, du 
kannst natürlich die Tips igorieren.

Autor: Thomas K (Gast)
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Hallo!

Tja... wenn das MOSFET keine Gate-Kapazität hätte würde es auch mit dem 
ULN gehen..

Gruss
Thomas

Autor: Hugo (Gast)
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Oh, also keine gute idee, war ja nur so ein Gedanke...

Akkupannung sollte im Bereich 7,2V - 14V liegen können.
Bei welchen Spannungen  würde sich denn nun ein logiclevel fet lohnen?
Die Empfängerschaltung wird wohl über nen schaltregler mit vom normalen 
akku versorgt wie Björn es vorgeschlagen hat, spart gewicht und raum für 
nen zusäzlichen akku.
Ok, also doch Treiber für die Fets benutzen!

Autor: Björn R. (sushi)
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Wie kommst du darauf, dass der IRF2804 ein Logic-Level Mosfet ist? Der 
macht erst bei 10V richtig auf.

LG, Björn

Autor: Modellbauer (Gast)
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ich nehme gern den IRL3803. Einer der stärksten übergaupt. Und LL. !

Autor: MaWin (Gast)
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> Akkupannung sollte im Bereich 7,2V - 14V liegen können.

7.2V klingt ja nach Nennespannung,
d.h. so ein Akku hat 5.4V wenn am Entladeschlukss,
wobei Modellbau gern noch tiefer entlädt weil ja Hochstrom.

Es reicht knapp für die 5V einer Fernsteuerung, und diese Spannug hat 
man dann auch zur Ansteueung des MOSFETs.

14V sind noch nicht mehr als 20V, werden also von MOSFET-Gates 
ausgehalten.

Ja, das klingt danach, also ob ein MOSFET, der bei 4.5V Ansteuerspannug 
schon im Datenblatt genannt durchschaltet und 20V am Gate aushält, die 
passende Wahl wäre, da braucht man nur einen MOSFET-Treiber.

Aber Achtung, macnche von denen haben UVLO, eine 
Unterpsannungsergelnnung die über 4.5V liegt. Solche gehen natürlich 
nicht.

Zur Ansteuerung der oberen MOSFETs braucht man eine Ladungspumpe. 
Theoretisch kann man die verwenden, die in entprechenden MOSFET-Treibern 
drin ist. Allerdings hat die mindestens 1 Diodenverlust, macht also aus 
4.5V nur 3.8V. Es kann sinnvoll sein, eine externe ladungspumpe zu 
spendieren.

Aber wie immer. Die Auswahl passender Bauteile nennt man Entwicklung, 
die bleibt dir nicht erspart, du wolltest sie ja machen und nicht fertig 
kaufen.

Autor: Hugo (Gast)
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Naja kaufen hat den Nachteil das der Bastelspaß fehlt, man nix lernt und 
50€ für so einen regler mehr ist als die 20 die ich max einrechne für 
die fets, treiber und sonstiges "Hühnerfutter"

Autor: Thomas K (Gast)
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Hallo!

Für "nur" Bastelspass hast Du dir aber einen Brocken ausgesucht, an dem 
sich schon sehr viele die Zähne ausgebissen haben :) Solltest Du eine 
funktionierende 100A-H-Brücke zustande kriegen der auch noch wenig Platz 
beansprucht und ab 5V läuft, lasse es mich bitte wissen! Den kaufe ich 
dir u.U. ab :)

Gruss
Th.

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