Hallo!
Hat jemand eine getestete und für gut befundene Schaltung für eine
H-Brücke mit MosFets auf Lager?
Ich würde mich ja mit dem bts780 anfreunden, aber die verbaut Ratber
alle in seinen BMWs ;-) darum sind die DInger auf dem amrkt nicht zu
bekomen. Der Rest endet immer bei 3A oder ist mit bipolaren
Transistoren aufgebaut.
Ich habe irgendwo schon mal gelesen, dass es nur mit NMos und einer
entsprechenden Ansteuerung gehen soll. Bevor ich jetzt lange
rumexperimentiere würde ich lieber auf bewähretes zurückgreifen.
fw
Tja, so wird das wohl nichts...
Du musst Dir schon überlegen für welchen Spannungsbereich, maximaler
Strom, maximale Frequenz Du eine H-Brücke brauchst. Wie klein muss sie
sein, wieviel Leistung darf sie selbst verbrauchen usw.
Ich würde zwar glauben, das das nur eine Frage für die Dimensionierung
der Fets ist, die ja im Fall einer diskreten Brücke variabel sein
müßte, weil ja kein Strom für die Basis erforderlich ist sondern die
Spannungssteuerung in Kraft tritt, aber daran solls ja nicht scheitern
Ub = 40V (DC)
Ia = 6A
Imax = 40A (100ms)
f = 0 - 50Hz
Das Ding auf die Platine zu bringen soll mein Problem sein und der
Eigenverbrauch wird, wenn zu hoch, einfach abgeschaltet, wenn Sie nicht
gebraucht wird.
fw
Hallo Flyingwolf,
ich glaube, die Suche hat ein Ende. Dies ist ein Geheimtip!!
Schau mal bei INFINEON. Ich benutze eine H- Brücke mit der Bezeichnung:
TLE 5206 in meinen Segelwinden und Antriebsmodulen. Ein wirklich feines
kleines Ding, 6A Spitze, 40Volt, 7Beinchen und total einfach zu
betreiben.
im andren thread haben wir über die Si9986 gesprochen. Macht nicht so
viel Strom, aber ist im SO8. Prinzipiell also das selbe.
Habe mal das Datenblatt vom TLE5206 angenangen (200K). Das tolle am TLE
ist, dass beide PIN's High, kein Kurzschluss entsteht, sondern der
Motor gebremst wird.
Und wo gibt es den TLE5206?
BTS780 ist durch den BTS 781 ersetzt worden, jedenfall als Empfehlung
angegeben.
AxelR.
Ich bin auch sehr an so einem Teil interessiert - in einem anderen Forum
hat man mir als Empfehlung dieses Bauteil genannt: TDA2002.
Was haltet ihr davon?
Die Frage, wo man den TLE5206 herbekommt ist wirklich gut! Ich habe mal
ein wenig gegooglet und nichts in der Nähe gefunden - lüfte mal das
Geheimnis!!!
...Das tolle am TLE
ist, dass beide PIN's High, kein Kurzschluss entsteht, sondern der
Motor gebremst wird....
Ich bin geschockt. Ich hatte das eigentlich als Grundvoruassetzung
erwartet, weil ich sonst das Prinzip der H-Brücke nicht erkenne. Den
Motor offen zu lassen ist doch nicht Sinn der Sache und Kurzschlüsse
darf es schon garnicht geben? Immerhin ist das Ding am µC dran und soll
dem Betreiber nicht um die Ohren fliegen, wenn der µC mal einen Reset
ausser der Reihe einlegt. Ich habe heute Abend warscheinlich die
Schaltung diskret ferig. Ausprobieren kann ich sie aber erst morgen,
weil ich vergessen habe Fets zu kaufen.
fw
Das ist bei normalen H-Brücken Schaltungen aber so! Wenn du den einen
Transistor so schaltest, dass +VSS auf den Motor gegeben wird und einen
anderen so, dass der Strom über die Motorwicklung gegen Masse fließt,
dann dreht er sich. Wenn du aber VSS direkt gegen Masse schaltest, dann
gibts halt einen Kurzschluss - das ist normal, oder?
Ne! Weil der untere zugeht, wenn der obere aufgeht und umgekehrt auf
diese Weise kann es nie zu einem Kurzschluss kommen ausser im
Umschatmoment durch die Umschatzeit in der der eine NOCH offen ist und
der Andere SCHON offen ist. Das kann man mit einem R und einem L etwas
abfangen, gehr aber trotzdem zu Lasten des Transistors. Darum diskrete
Anschatung, die die Umschatung verzögert, so das der Eine erst auf
geht, wenn der andere zu ist, Sonst könnte man ja auch einfach jeden
Transistor an einen Port hängen. Aber das ist eben Schei... weil man so
durch Fehler Reset unkontrollierbare Zustände auf die Brücke
bekommt.
10 Motor dreht rechts
01 Motor dreht links
11 00 Motor steht Kein Kurzschluss.
Wenn die fertigen Brücken das anders handhaben habe ich definitiv an
der falschen Stelle gesucht und hätte vermutlich die Dinger ins Nirvana
geschossen.
Also unter diesen Bedingungen nehme ich doch lieber meine diskrete
Ansteuerung.
Tzzz Kurzschluss bei 11! Wer kauft sowas?!
Hi,
Sowas kauft man nicht nur sondern baut es auch selber.
Aktiven Freilauf nennt man das, wenn man bei PWM den unteren FET
ausschaltet und den oberen dieser Seite ein. In dem Fall sind also
während der off-Zeit der PWM beide obere Fets eingeschaltet.
Also wie eine aktive Freilaufdiode, nur für beide Richtungen und ohne
den Spannungsabfall einer Diode.
Schaltest Du bei PWM nur den unteren Fet aus, sucht sich der Strom den
Weg durch die Freilaufdiode des oberen offenen Fet, mit dem
entsprechenden Spannungsabfall.
Ansonsten sind diese kleinen Brücken für Servoanwendungen gedacht, da
will man beim Stoppen immer bremsen.
Ernsthafte Brücken sind wieder diskret, aber mit entsprechenden
Brückentreibern aufgebaut. Wenigstens ein Treiber für einen unteren und
einen oberen Fet gemeinsam. Der nimmt einem dann das Crossconducting
Problem ab (delay beim Umschalten und Kurzer unmöglich) und man ist
trotzdem flexibel bei der Ansteuerung.
Logischerweise können die High Treiber auch gleich N-Fets treiben, das
lebt allerdings von PWM oder einem Drehfeld.
Der Boostcap muss eben immer wieder aufgeladen werden.
Für eine 3-Fach Brücke habe ich da so gelöst: Ein Treiber für alle 6
Fets, drei low und drei high.
Je ein Controllerausgang für jeden Fet.
Damit mache ich dann per Soft das Drehfeld.
Da ich für die PWM alle 6 Eingänge schalten müsste, musste ich mir was
einfallen lassen. Ansonsten bräuchte man 6 PWM Ausgänge an einem
Timer.
Ein extra PWM-Ausgang steuert ein wenig Extralogik an.
Die Logik macht folgendes: PWM ein: Alle 6 Signale 1:1 durchgereicht.
Aus: Alle unteren Fets generell aus (low vom Controller "und" PWM)
Wenn unterer Fet vom Controller ein, dann statt dessen der
entsprechende obere ein (Freilauf).
Also mache ich mit den 6 Ausgängen mein Drehfeld (das ist recht
langsam) und die PWM rödelt mit nur einem Ausgang im Hintergrund, den
Rest machen ein paar Gatter.
Für solches Kleinzeugs wäre das natürlich viel zuviel Aufwand.
Gruß,
Norbert
@Norbert
"Sowas kauft man nicht nur sondern baut es auch selber."
Einer von uns Beiden hat Problem emit dem lesen. ALso ich weiß nicht
warum man ein Brücke bauen sollte, die bei 11 Ansteuerung einen
Kurzschluss verursacht und in Deiner Beschreibung wird auch kein
Schluss gebaut sondern die Brücke über einen Pfad geschlossen, so dass
der Motor nicht freiläuft, was für Positionieranwendungen praktisch
ein Muss ist.
Hab ich jetzt irgendwas nicht verstanden?
fw
Hi,
Richtig, Du hast irgendwas nicht verstanden ;-)
Es geht um den Freilauf bei PWM, nicht um den frei auslaufenden Motor.
Ich beziehe mich jetzt nur mal auf ne H-Brücke:
In der Aus-Zeit der PWM sind dabei beide oberen Fets geschlossen, eben
wie bei 11. PWM wäre also 10-11-10-11-10.
Fets L1, H1 links, L2, H2 rechts.
PWM ein: H1 ein, L2 ein. Strom von +, H1, Motor, L2, -
PWM aus: H1 ein, L2 aus, H2 ein. Strom von +, H1, Motor, H2, +
Lässt man H2 dabei aus, fliesst der Strom durch die Freilaufdiode in H2
nach +. Das sind 0,7V U-Abfall, die man nicht will.
Also schaltet H2 ein, ein Fet leitet eingeschaltet in beide Richtungen
gleich gut!
Got it?
Gruß,
Norbert
Hallo Leute,
damit wir auch wissen, wovon jeder spricht, wäre es sinnvoll, wenn
jeder mal seinen H-Brücken-Schaltplan postet. Im Anhang befindet sich
meine H-Brücke, die schon seit einigen Monaten erfolgreich im Einsatz
ist. Die Eingänge werden (wie sollte es anders sein) mit einem AVR
gesteuert.
Ich verstehe ehrlichgesagt noch nicht, wie ihr den Motor bremsen bzw.
stoppen wollt!? - Ist das mit meiner Schaltung überhaupt möglich?
Naja, aber was heißt bremsen: Bei mir würde es einen satten Kurzschluss
geben, wenn ich 11 schalte! Wenn überhaupt müsste ich alles Fets
einzeln schalten, dann ginge das vielleicht.
@Benjamin
Deine H-Brücke scheint genau das zu sein, was ich nicht als H-Brücke
verwenden würde. Du kannst halt jeden Fet einzeln ansteuern und somit
also auch auf z.B. der linken Seite beide Fets in den leitenden Zustand
versetzen. Das gibt dann in der Tat einen satten Kurzschluss.
Finde ich aber denkbar unpraktisch, weil z.B. der 80537 beim reset alle
Ports auf High legt und wenn man dann die Brücke direkt an den µC legt
freut sich der Distribtor.
Langsam komme ich auch dahinter was Norbert mir sagen will aber in dem,
was ich mir unter einer ordentlichen H-Brücke vorstelle, geht es eben
nicht, das
"Lässt man H2 dabei aus,..."
Hi,
Also eine H-Brücke ist genau dann ordentlich wenn sie das tut was man
braucht.
Bei der Ansteuerung die ich beschrieben habe, muß ich auch alle
ausschalten können weil ich den Motor eben nicht bremsen darf.
Bei einer gemeinsamen Anseuerung geht das eben nicht.
Dazu brauche ich den Treiber sowieso, weil es da etwas mehr zur Sache
geht. So habe ich z.B. die Gatewiderstände auf 33 Ohm, das hat
gegenüber 100 Ohm gut was gebracht. Bei weniger wurden die Störungen zu
heftig.
Professionell würde keiner heute eine solche Endstufe ohne Treiber
bauen. Einfacher und sicherer kann man des Crossconductings nicht Herr
werden.
Benjamin hat nur Glück, daß es nicht qualmt.
Wenn das zeitlich nicht passt ist der eine noch nicht aus während der
andere schon leitet.
Höhere Frequenzen verbieten sich mit so einer Ansteuerung mit 1k
Pullups sowieso.
Komplett integrierte Brücken haben natürlich auch eine deadtime, da
braucht man sich darum auch nicht kümmern.
OK! Ich will den Motor aber schon kurzschließen, nicht nur um die
Induktionsspannung loszuwerden, sondern auch weil mir sonst die
Genauigkeit meiner Positionierung flöten geht.
Benjamins Brücke funktioniert bei 12V eigentlich ganz gut, obschon ich
nicht verstehe wozu er 4 Transistoren zur Anstuereung genommen hat. Die
Stromspitze hält sich bei 12V in erfreulichen Grenzen. Bei 20 sieht das
allerdings ganz anders aus und ich spiele mit 40. Das macht der Fet
dann nicht mehr mit. Darum brauche ich eine Anlaufstrombegrenzung und
ein System um eine Totzeit zugenerieren, die unabhänging vom µC erzeugt
wird, ohne das eine Einzelansteuerung der Transistoren statt findet.
Noch mal eine andere Anregung: In einem anderen Forum wurde ich darauf
aufmerksam gemacht, dass man den TDA2002 als Halbbrücke benutzen
könnte. Im Anhang habe ich eine art H-Brücke für einen
5-Phasen-Schrittmotor gepostet. Wenn man den TDA2002 nur 2x statt 5x
benutzt sollte das als H-Brücke funktionieren - was meinte ihr dazu?
Da tendiere ich eher zum L298. Der ist in etwa genauso alt, hat aber
warscheinlich bessere technische Daten, kann mehr Strom liefern,
verträgt eine höhere Spannung und hat eine geringere
Sättigungsspannung.
Nur er schwingt nicht von selbst auf 10MHz, wenn man das Platinenlayout
etwas ungünstig auslegt...
Hallo,
der L298 ist natürlich eine gute Idee für Uni- und Bipolare
Schrittmotoren, aber für 5-Phasige würde ich doch den TDA2002
vorziehen, da er weniger Platz auf der Platine wegnimmt und ich weniger
unnütze Teile aufbaue.
Die Technischen Daten sind vom TDA2002 sogar noch besser:
Strom: 3,5A
Spannungsausgang: 8V
Schau ihn dir einfach mal an.
Ich kenne das IC, liefert 8W an 12V, ausreichend für normale Emdstufen.
Allerdings schwingt das Ding gerne. Ich hatte es mal auf 1W @ 10MHz
geschafft...
Man kann es durchaus machen, aber ich würde dann doch lieber zu einer
MOSFET Endstufe greifen. Warum ? Na weil ich alles viel kompakter bauen
kann:
Am TDA2002 fallen bei 2A rund 2V an jeder Seite ab, macht also 2V*2A=4W
pro IC. Bei 5 Kanälen also 20W !
Nehme ich dagegen billige MOSFETs im SO8 Gehäuse oder was anderes
kleines als SMD, komme ich mit 0,1OhmRDSOn*2A*0,2V auf 0,4W Verlust,
macht also 0,4W*5=2W insgesamt. Und da kann ich mir ganz gut den
Kühlkörper sparen, den ich für die TDA2002 Endstufe brauchen würde.
Sowas gab es aber wirklich mal: Aus einer 20MB Festplatte hatte ich mal
eine 2x 12V Audio Endstufe ausgebaut, die als Motortreiber diente.
Kommt ganz auf die Bedingungen an.
Meistens verwende ich sowas wie den L293, L298, L6202 oder ähnliches.
Wenn es mal etwas stärker sein muss, dann auch mal irgendwelche IR21xx
MOSFET Treiber und z.b. IRF740 für 400V 10A. Damit steuere ich zum
Beispiel einen 250W 300VDC Motor.
Ich verwende meistens das was gerade so rumliegt, wenn es passt. Ich
habe eine Menge schöner ICs aus alten Druckern und Festplatten, da ist
fast immer was brauchbares dabei.
@Benedikt
Du wirst Doch aber zugeben dass die Ausschlachtung von Druckern und
Festplatten nicht das geeignete Werkzeug für die Produktion von 7500
H-Brücken ist.
Bei den OPv-Lösungen muss ich einfach passen. Ich weiss nicht warum,
aber ich hasse die Dinger!
fw
@flyingwolf
Das habe ich auch nie behauptet.
Die TDA2002 Lösung ist ebenfalls wohl kaum für sowas geeignet, ebenso
die diskrete Lösung.
Ich würde mal bei ST schauen, die haben ganz nette Sachen.
Klar, aber im Moment bin ich noch nicht zu frieden. Bei 30V und einer
Taktung über 100 Hz fliegen mir immer die Transistoren auseinander.
Offenbar sind die Spannungsspitzen im Totmoment zu hoch ich kann sie
bloß auf dem Scope nicht sehen! Langsam gehen mir die Fets aus.
Solche Probleme hatte ich nicht, als ich die Stufe mit einem fetten
Vorwiderstand betrieben habe. Die Totzeit hat ganz offensichtlich
schwere Nachteile.
Ich hab leider kein so schönes Schaltplan-Malprogramm, darum hab ich
nur eine Hälfte der Brücke gemalt, die Andere sieht dann natürlich
genauso aus.
Hat jemand eine bessere Idee?
wollte eigentlich gerade ins Bett...
Zum Malen also schon zu spät. Die Gatter, die mit"D" gezeichnet sind,
sind D-Flipflops?
Hast Du die Gatespannung begrenzt? Oder ist die Schaltung nur
vereinfacht gezeichnet?
Ich male morgen(nachher) mal was auf, was auch funktioniert.
Die ganze Sache mit den Logikgattern ist zwar vom ablauf her
nachvollziehbar, aber total unnötig.(nur meine persönliche Meinung)
Bis morgen
AxelR.
Sind wir nun eigentlich schon zu einer Lösung gekommen? Ich suche ja
immer noch dringend nach einer H-Brücke (5-fach) genauer gesagt 5
Halbbrücken für meinen 5-Phasen-Schrittmotor. Was könnt ihr mir
wirklich empfehlen?
Übrigens habe ich gestern meine H-Brücke (s.o.) unter Laster (2A)
längere Zeit laufen gelassen - funktionierte tadellos - wurde nur
leicht warm, aber das sollte normal sein.
12V und 2 A sind nich unbedingt eine besondere Herausforderung. Wir
reden hier von 40V und 10A. Das ist eine andere Liega. Lass mal schauen
was Axel da auf Lager hat. Ich warte ja auch schon den ganzen Tag
drauf.
Wenn Du noch nicht so genau weißt, worüber wir hier verhandeln, häng
Deine Brücke mal ohne Last an 24-30V! Falls Du sie bis morgen brauchst,
solltest Du aber noch in paar Fets rumliegen haben.
Ach so war das gemeint, ich dachte, dass die Funktion von meiner
H-Brücke generell angezweifelt wurde. 40V und 10A - alter Finne das
sind 400W - Wie groß muss der Kühlkörper sein bzw. was für Fets gibt
es da überhaupt?
Weil wir gerade beim Klarstellen sind: Ich habe nichts gegen
integrierte Lösungen - im Gegenteil - ich könnte gut eine art
Halbbrücken-IC bis 2A dauerlast gebrauchen. Da blöde beim L298 ist ja,
dass dort gleich 4 Halbbrücken drin sind - ich brauche aber 5 - da
würden bei 2x L298 3 Halbbrücken brach liegen.
@Benjamin
Das ist ja der Hammer. Bei Bipolaren transistoren hast Du 2x0,7V = 1,4V
* 10 A = 14W Verlustleistung. Beim Fet hast Du einen Rdson 0,1 Ohm und
weniger, macht I*I*R = 2W Verlustleistung, wenn da nicht der Kurzschluß
beim umschalten wäre...
@Fliegender wilder Hund:
Wäre schade drum.
Benjamin hat nach Halbbrücken bis 2A gefragt. Gut, sind keine echten
Halbbrücken-IC's sondern nur DoppelMOSFETs, tun ihre Arbeit mit ein
paar Widerständen im Bereich bis 2A ganz gut. Können auch höhere
Impulsströme ab.
Für dein Hochleistungs-Projekt gehen die natürlich nicht.
...
Ich bin da ja nun auch nicht so der Experte - wie würdest du dieses IC
an einen Mikrocontroller anschließen (Widerstandsmäßig) - kannst du mal
einen Schaltplan posten bzw. erklären?
Kommt drauf an, was die Brücke tun soll...
Soll sie "bremsen" (Positionierantrieb), dann wäre hier ein
Beispiel:
http://www.brummbaerhannes.de/hannes/avr/servo/servotab.html
Wird der IRF mit höherer Spannung betrieben, werden Transistoren und
ggf. Spannungsteiler an den Gates erforderlich.
Für die andere Grundschaltung habe ich jetzt kein Beispiel griffbereit.
Diese lässt den Motor frei laufen. Es dürfen aber nicht beide Zweige
gleichzeitig angesteuert werden.
Da meine PWM-Frequenzen im sinnvollen Rahmen bleiben, habe ich keine
Probleme mit den Umladeströmen und den Querströmen beim Umschalten.
...
@HanneS
Hast Du auch noch was elegantes für mich auf Lager? Die einfache Brücke
hab ich mit nem fetten 4Ohm Widerstand ganz gut unter Kontrolle, auch
sterben mir die FETS nicht weg. Ist aber nicht sehr elegant.
Bei der D-FlipFlop Variante halten sich die Ströme in Grenzen, aber die
FETs verrecken in Windeseile. Ich denke es liegt an der
Induktionsspannung.
@Fliegender...:
Nööö, in deiner Leistungsklasse leider nicht.
Da sind die EMV-Probleme komplexer als die eigentliche
Grundbeschaltung. Das überlasse ich den Fachingenieuren. Und die
greifen dann meist auf spezielle Brückentreiber-IC's zurück.
...
Ich hatte am WE keinen Zugang zum PC -> Familie hat Ihr Recht
eingefordert... So mit Spazierengehen usw. Sorry
Dir werden die oberen Fet's sterben, weil die Gatespannung zu hoch
ist. Prinzipiell kannst du den Shotthrought, also den
Querstromgeschichte beseitgen indem Du den Gatewiderstand mit einer
Diode überbrückst. Dann Dauerts etwas, bis der Mosfet einschaltet,
ausschalten hingegen geht sehr schnell. Die Gatespannung des oberen Fet
(wenns ein N-Kanal ist) muss über der Betriebssapnnug liegen, damit der
Ausgang sicher schaltet. Mal sehn, ob in der Mittagspause bissel Zeit
ist.
Axel
Ja, ja die liebe Familie ...
http://www.bei-gertrud.de/dw/dw_hetero.html
Jetzt wo Du es sagst... Ich hatte ein bisschen mit RC-Kombinationen
rumgebastelt, aber der FET kommt ja mit einer Sperrschichtkapazität
daher.
Die Gatespannung zu hoch? Ich habe oben P-FETs damit sie sich
gegenseitig verriegeln. Sie sterben auch nicht bei 1 oder 2 Hz. Sie
sterben bei 50 und 100Hz. Kann da an der Gate-Spannung liegen?
Gibts da was einfaches, fertiges um die Spannung zu begrenzen oder muss
ich wieder selber denken und haufenweise z-Dioden entjungfern?
NUn, ummen paar Z-Dioden wirst Du nicht umhinkommen. Besser wird
vielleicht doch schon ein integrierter Treiber IC von Reichelt
IR2102(?) habe ich jetzt nicht genau im Kopf.
Du kannst aber auch HIP4080 / HIP4081 zum Ansteuern der Fet's
verwenden. http://groups.yahoo.com/group/osmc/
Ich habe nebnher nach ner FünferBrücke ausschau gehalten (darum ging es
wohl primär) aber nichts integriertes gefunden.
Axel
Nein, die 5er Brücke war mehr das sekundäre Thema dieses Threads.
HIP4080 sieht doch mal nicht schlecht aus. Mal schauen ob sie
beschaffbar ist. Trotzdem würde mich interessieren wie sowas diskret
aussehen kann.
Parallel zum Motor eine Reihenschaltung von 100nF63VKerKo/10Ohm.
Parallel zur Betriebsspannung 4x100nF/63VKerKo und die eingezeichnete
Suppressordiode(15KPA40A).Die macht den Job. Wichtig noch: wenn Du
hauptsächlich PWM fährst, etweder die High-LowSide abwechseld schalten
oder aber (dicke)SchottkyFreilaufdioden zusätzlich über die Fet's
löten. Die Verlustleistung in den Bodydoden wird sonst zu groß.
Ich dachte mir sowas. Ich hab die verdammten Dinger am Wochenende das
erst Mal weggelassen, weil grad nicht zur Hand und hab so an die 15
FETs zerrissen. Das werden wir doch gleich nochmal ausprobieren.
Du lebst auch nach dem Motto: "Try and Error, wa?" lol
Für einen Schüler (fast Stundent) wie mich wäre das etwas kostspielig -
das ist Elektronik ja so schon. Ich habe mich nun doch durchgerungen
eine Diskrete Lösung für meine Schrittmotorsteuerung zu nehmen (s.
Anhang). Wenn ihr noch Fehler entdeckt, meldet sie mir bitte. Das
Vorbild dieser Schaltung stammt übrigens von
http://www.bobblick.com/techref/projects/hbridge/hbridge.html - habe
ich ja oben schon einmal gepostet.
Wenns nun doch bipolar sein soll, bittesehr.
Du musst doch minmum2Phasen von den fünfen stromlos halten? Wie willst
Du das machen? Du kannst mit deiner Schaltung nur High oder Low
Schalten. Stromlos geht garnicht( Die Schaltung funktioniert so eh'
noch nicht ganz). Ich habe Dir mal eine Schaltung für eine Halbbrücke
angehangen, bei der Du beide hälften steuern kannst. Bräuchtset dann
allerdings 10 Portpins. :-(
Die, für die Bipolartransistoren notwendigen,
Basisbeschleunigungelemente zum Ausräumen der Basis habe ich erstmal
weggelassen...
Kann es sein, das ICH die Threads durcheinander bringe??
Axel
@Axel
"Kann es sein, das ICH die Threads durcheinander bringe??"
Geringfügig, ist aber schon OK, weil der Thread inzwischen ungeahnte
Ausmaße angenommen hat. Mal sehen ob am Ende sogar was sinnvolles dabei
rauskommt.
@Benjamin
"Du lebst auch nach dem Motto: "Try and Error, wa?" *lol*"
Bitte! Wir sind Akademiker! Da heißt es successive Approximation! ;-)
Auch, aber hauptsächlich gehe ich das Problem so an, dass ich mich
frage warum es nicht funktioniert und dann einen Weg suche das Problem
zu umgehen.
Wenn ich mit einem Kondensator und einem Widerstand erreiche, wofür
mein Mitbewerber einen OPV benutzt, bin ich im Vorteil.
Und Meier-Tiere sollte man generell vermeiden
fw.
Wow! Das geht in diesem Thread ja rasend! Das finde ich super!
@HanneS: "Oder wie machst du die Darlingtons auf?" - wie meinst du
das? Was muss ich verändern, damit es funktioniert? Ich möchte ja
möglichst wenig Bauteile verwenden, damit die Platinenausmaße nicht so
riesig werden. Im Anhang ist noch einmal die Vorlage, die ja auf jeden
Fall funktioniert - habe ich da etwas übersehen?
@AxelR: Laut dieser Seite sollte das aber gehen:
http://www.bendrich.com/SM-Ansteuer.htm#bipolar
Ich habe die einzelnen Schritte auf einem Zettel mal durchprobiert -
das sollte schon gehen.
wie du siehst, sind die Bases der transistoren einzeln gezeichnet. Nicht
ohne Grund.
Deine Schaltung (*.gif) funktioniert bei braven Motoren im 100mA
Bereich. Hier wird vorrausgesetzt, dass, wenn der Motor durchgesteuert
ist, an einer Seite Low-Pegel und an der anderen Seite vom Motor high
Pegel anliegt. Durch die Spannung, die der Motor selbst
erzeugt(BackEMF) ist dem lange nicht so! Ebenso spielen die 4Anderen
Spulen hier mit rein. Der Motor wirkt ja auch wie ein Transformator. Da
die diagonalen Transistoren in deiner Brücke vom Mototrstrom abhängig
sind(Spannungsabfall der Transistoren im nicht gesättigten Bereich)
wird die Schaltung bei Belastung verrückt spielen, Sowas kann man bei
kleinen Modellbauservos sicher nich machen. nicht bei dem, was Du
vorhast. Die Transistoren müssen rückwirkungsfrei einzeln sicher
geschaltet werden können. Das ist gerade bei BipolarTransistoren nicht
einfach, da die Stromverstärkung ebenso stark vom Kollektorstrom
abhängt. Du musst im Treiberkreis schon einiges an Strom fliessen
lassen und die Basis mit einem kleinen Kondensator überbrücken, der die
Stromspitzen für die Basis bereitstellt. Ich sage mal, die Schaltung,
die Du Dir als Vorlage ausgesucht hast, ist nicht so doll geeignet,
leider.
Gruß
axel
@Ben...
Meine Frage, wie du die Darlingtons auf machst, bezog sich nicht auf
"hb.gif" sondern auf "H-Bridge.jpg" einen Beitrag vor meinem
Kommentar.
Und dort ziehst du mit den Treibertransistoren die Basen der
Darlingtons zu den Emittern, was die Darlingtons in den Sperrzustand
versetzt. Ich kann aber keine Bauteile erkennen, die den Darlingtons
einen Basisstrom geben. Also werden diese niemals in den leitenden
Zustand kommen.
"hb.gif" habe ich mir kopiert, werde ich für FET (IRF7389)
umstricken, denn die Idee ist gut. Es handelt sich um eine ganz normale
Brücke (für freilaufenden Motor bei 00 am Eingang), die mit einer
zusätzlichen gegenseitigen Verriegelung "nachgerüstet" ist. Diese
Verriegelung sorgt dafür, dass die Ansteuerung des Lowside-Transistors
"kurzgeschlossen" (oder "abgeleitet") wird, wenn der zugehörige
Highside-Transistor aktiv ist. Bei Verwendung bipolarer Transistoren
(für den Lastkreis) ist das "nur eine Verriegelung", die den
Brückenkurzschluss bei 11-Ansteuerung verhindert.
Ich werde dieses Prinzip mit FET nutzen, da bekomme ich eine
"zuschaltbare" Bremse:
00 - Alle Transistoren aus, ungebremster, freilaufender Motor,
10 - Eine Richtung,
10 - Andere Richtung,
11 - beide Highside aktiv, beide Lowside gesperrt, also Bremse
(wirkt nur bei FET als Brücke)
Die Ideale Brücke für kleinere Fahrantriebe um die 1A...
...
@Hannes: Also müsste ich an die Basen noch 1k gegen +Vss setzen, damit
das funktioniert? Aber: In Hb.jpg ist das auch nicht so gemacht!
...jetzt bin ich leicht verwirrt...
Die Lösung mit 00 finde ich auch gut - ist aber bei meinem Vorhaben
unlogisch - nur für Vollbrücken (H-Brücken). Meinst du, dass die
Schaltung für meine Zwecke ausreichen würde - ich habe endlich ein
Datenblatt meines Schrittmotors gefunden, in dem steht, dass der Motor
mit 24V bei 1,4A betrieben wird!
@Ben:
Überleg mal...
Was passiert, wenn du die Lowside-Transistoren mit Widerständen nach
Plus schaltest? - Sie steuern bei unbeschalteten Eingängen durch...
Willst du das?? - Ich glaube nicht...
Du willst einen 5-Strang-Schrittmotor betreiben. Ich kenne die nicht,
ist mir noch nicht untergekommen. Ich hatte bisher nur 4-Strang, meist
unipolar, aber auch schon bipolar.
Was musst du den 5 Strängen des Steppers anbieten, damit er steuerbar
ist?
- Braucht er nur 5 "Strippen"? (interner Sternpunkt)
- Oder sind es 10?? (Jeder Strang 2 Enden?)
- Wenn ja, was machst du mit den zweiten Enden?
- Zu Sternpunkt zusammenfassen?
Wie gesagt, ich kenne deinen Motor nicht und kann daher auch nicht
wissen, wie du ihn ansteuern musst. Ich könnte nun nach
5-Strang-Stepper googeln und mich sachkundig machen, aber wozu? Ich
habe doch keinen solchen Motor...
Dein Schaltungsentwurf sieht aber so aus, als hättest du 10 Leitungen
vom Motor, von denen du 5 steuerst und 5 (die "Spulenenden") irgendwo
"versickern". Ich kann nicht erkennen, wo TP3...TP7 angeschlossen
sind... Übrigens erkenne ich erst jetzt, dass der MC die
Highside-Transistoren doch ansteuert. Ich hatte übersehen, dass die
oberen Treiber NPN sind und deren Emitter GND führen. Es ist auch
unüblich GND als obere "Schiene" zu führen. Außerdem fehlt die
Verbindung zum Motor-GND, ohne die nix funktionieren würde.
Also, wenn der Motor 10 Strippen hat, was machst du dann mit den
anderen 5??? - Denn steuern willst du ja nur 5...
Fasst du sie zu einem Sternpunkt zusammen? Legst du diesen an Vcc? -
Dann brauchst du nämlich keine Brücke, sondern nur Transistoren an der
Lowside. Willst du die Spulen aber bipolar bestromen, dann brauchst du
5 Vollbrücken, von denen jede 3 Zustände hat: offen, H, L.
...
Hmm... H-Brücken-Sammlung???
Da kann ich auch etwas dazu beitragen. Allerdings eine etwas exotische
H-Brücke. Und zwar für ein paar Milliampere bei 200 Volt. Angesteuert
wird das Teil mit 5 Volt Pegel.
Das Prinzip kann man natürlich für andere Spannungsbereiche adaptieren.
Z.B. für 24 Volt Motoren oder so. Je nach dem eben...
Wichtig ist nur, dass die zu schaltende Spannung mindestens 6 Volt oder
höher ist, und dass die Brücke mit 5 Volt Pegel angesteuert wird. Wenn
sie mit 3.3 Volt Pegel angesteuert werden soll, müssen R1 und R2
entsprechend verkleinert werden. Das ist ja aber logisch, oder? ;-)
Viel Spaß damit! ;-)
Guten Morgen,
@...HanneS...
Sieh mal aufs Bild, was ich angehangen habe. Ist aus dem Link, der oben
schon mal gepostet wurde.
nennt sich 5Eck-Schaltung. Habe ich vorher noch nie gesehen...
@Ben.
Verkauf' deinen Stepper wieder. So ein stress...
Moinmoin Axel...
Jou, als Ring geschaltet, wie im guten alten Gleichstrom-
(Trommelanker-) Kollektormotor.
Mag auch (in Anlehnung an das "Vorbild") sehr gut anzusteuern sein,
man lässt (um "fast" 180° versetzt) Plus und Minus "umlaufen"
(entspricht den Kollektorbürsten des Originals, relativ gesehen), also
10 Takte pro Umdrehung, in denen man wechselweise Plus und Minus
"weiterschaltet" oder 20 bei Halbschritt.
Das dürfte eine sehr gute Möglichkeit für einen bürstenlosen
(kontaktlosen) Antriebsmotor sein, der recht rundlaufend "antreiben"
soll. Zum Beispiel für Antriebsrollen von Scatern? ;-)
Zum Positionieren (die klassische Stepper-Aufgabe) würde ich diese
Schaltung nicht favorisieren. Ich halte es auch für möglich, dass
solche Motoren keinen magnetischen Rotor (Synchronmotor) haben, sondern
einen Kurzschlusskäfig (Asynchronmotor wie Kurzschlussläufer).
Ist jedenfalls interessant und vor Allem auch nachvollziehbar,
zumindest wenn man mal in den guten alten Elektromaschinenbau
reingerochen hat.
Ich hatte das Glück 1965/66, das war ein "spezial-UTP für angehende
Elektri(n)ker", ein Jahr lang einmal die Woche eine volle Schicht in
der Ankerwickelei (Industriemotoren, Drehstrom und sehr viel
Gleichstrom). War die zentrale E-Werkstatt des Mansfeld-Kombinates.
Solche Spezialisierungs-Experimente gab es auch für andere
Berufsgruppen wie Autoschlosser, Küche & Lebensmittel bzw. Friseure.
(es war nicht alles schlecht!)
Gruß...
...HanneS...
Diese bipolaren Brücken wundern mich etwas.
Ist da nicht die Verlustleistung enorm hoch?
Die Idee mit den Sperrschichtkapazitäten war übrigens gut. Die
Transistoren werden zwar bannig warm, wegen der Verlustleistung bei der
Umschaltung, aber es scheint besser zu funktionieren, als die
TTL-Totzeit, die ich mir überlegt habe.
probier mal Freilaufdioden parallel zu den Fet's zu löten.
Die interne Diode im Fet hat eine Flußspannung von bis zu einem Volt
bei entsprechendem Strom. Dieser Strom fliesst genau dann, wenn Du den
Motor im PWM modus Ausschaltest. Während die Verluste sich im
eingeschalteten Zusatnd mit R_on x I_max^2 beschreiben lassen, sind die
Verluste im/nach dem Ausschalten mit I_max x U_fdiode wesentlich höher!
Daher schnelle ParallelDioden zum Fet und der wird dann auch nicht mehr
warm.
Axel
TTL Ansteurung:
Freilaufdiode am FET / TAZdiode über dem Motor noch ein C um die
Spitzen wegzufischen und ein kleines L in Reihe um die schnellen
Spitzen zu erwischen und 2 tote FETs nach nur ein paar Sekunden 200Hz
Impulsbetrieb. Ich weiß nicht was es ist und ich kann es nicht messen,
aber was immer es ist, es muss mit der Totzeit zu tun haben.
Verschiebung durch Sperrschichtkapazität:
Die Wärme kommt von der Verlustleistung wenn der FET leitend wird.
Durch den "langsamen" Anstieg (ausgenutzte Sperrschichtkapazität) und
die hohen Motorströme fallen ja bis zu 150W Verlustleistung an meinem
Fet an. Das er da bei 200Hz schon wärmlich wird ist schon ok, oder?
Nur wenn die Z-Dioden die Gate-Spannung begrenzen will da Konstrukt
nicht so wie es soll, da muss ich mir noch mal die Zustände anschauen.
Bei einer Untersetzuung von 1:90000 wird ist aber eh fraglich ob ich
die PWM überhaupt noch brauchen werde.
Also die Diode und der R im Gate haben es voll gebracht. R muss man sich
ausrechnen, damit die Totzeit nicht zu lang wird. Z-Dioden zur
Begrenzung der Gatespannug bringen es überhaupt nicht. Die ganze Brücke
fängt an zu schwingen und wird bei verschiedenen Frequenzen instabiel.
Bei großen Strömen empfihlt sich ein kleines R im Hauptstrompfad um die
Rückwirkungen der Anlaufströme zu begrenzen. Ein c 100 - 200 nF am Motor
und zum Schutz noch mal direkt hinter den Transistoren fängt Pikes.
Optional kann noch eine unipolare Transildiode herhalten, hat aber bei
mir nichts mehr gebracht. Die Schaltiung hasst leerlaufende Motoren.
Für lastloste Tests ist es ratsam ein R paralel zur Last zu schalten.
(Kühlen nicht vergessen!)
Die Taktfrequenz ist der kritische Punkt, weil je nach RGate und
Strombelastung viele Watt anfallen, die der Kristall kurzzeitig
schluckt, aber bei schneller Wiederholung wollen die irgendwann
weggekühlt werden.
1000 Dank für die Unterstützung.
mach ich! Ich denke aber das Euch meine gescannte Papierskizze zu
altbacken ist. Ich mach grad das Layout fertig, dann gibts die fertige,
galvanisch entkoppelte Motortreiberstufe für direkten Anschluss an µC
direkt auf diesem Kanal
noch nen Tip zum Abschluss.
Ich habe gerade mal in die Serviceunterlagen meiner AutoEndstufe
gesehen (jaa, ich habe für mein CarAmp eine Servicemanual!). Dort ist
zwar keine H-Bruecke für ein Motor drinn, aber im Transverter ist ein
"dicke" Halbbrücke drinn(2x12Fet's) für jede Spannung;Je ein
Ringkern mit Mittelanzapfung. Dort sind den Fet's je eine
Reihenschaltung von 2,2n63V/100Ohm0.5Watt parallel geschaltet, um die
delta_u/delta_t zu begrenzen(?). Nebenbei (hier uninteressant) parallel
zu den GleichrichterFet's auf der sekundärseite wurde das auch gemacht.
Ein C als Entstörung alleine braucht wahrscheinlich auch wieder zu viel
Strom, wenn die Last zu gering ist, daher vielleicht der Widerstand.
Such mal nach "Snubbernetwork" im google.
Den Trick mit der Diode ist in der Schaltung mit einem PNP zur
Vollendung gebracht worden! Sieht auf den ersten Blick falsch aus,
macht nach näherem hinsehen aber doch Sinn. Wenn ich drann denke. scann
ich das mal ein.
Auch eine handgemalte Skizze können wir lesen! Nix mit "altbacken".
Allemale besser, als mit Word nichtssagende Striche...
Gruß Axel
Ich meine mich zu erinnern, dass das mit dem C-R parallel zum
Hauptstrompfad des FET in der Audiotechnik gemacht wird, weil die
Sperrschichtkapazität die hohen Frequenzen abschneidet bzw verzerrt.
Also wird mit einer kapazitiven Kopplung nachgeholfen. Aber wie gesagt,
das ist nur eine blasse Erinnerung aus grauer Vorzeit. Keine Ahnung ob
das stimmt.
Wie siehts aus, hast du mal einen Schaltplan erstellt?
Hat sich deine Schaltung schon bewährt?
Ich habe mir nun eine Schaltung mit dem L298 gebaut - mal sehen, wie
die funktioniert - sollte aber gut laufen, da das Ding bis 50V und 4,5A
pro Ausgang betreiben kann.
Ich hab heute das Layout fertig gemacht, werde sie morgen bestücken und
dann mal schauen, was das System so hergibt. Warscheinlich am
Wochenende. Dann gibts hoffentlich die passenden Oszi-Bilder obendrauf.
Immerhin hat der Thread wohl viele Interessenten gefunden, wenn man sich
mal die Downloads der einzelnen Dateien so anschaut.
fw
Hier ist nun die viel versprochene H-Brücke
Getestet mit Dauerstom 10A 35V und PWM bis 1000Hz
Nach einer halben Stunde ist dann leider der Motor verreckt und ich
habe den Verdacht, dass meine Stromversorgung gelitten hat.
Z-Dioden zur Begrenzung der Gate Spannung haben sich nicht bewährt. Die
OKs können durch Transistoren ersetzt werden, aber dann habe ich
Rückkopplungen in den µC bekommen.
Die Motorspitzen können optional mit einer unipoleren Schutzdiode
abgefangen werden, ich habe aber keinen Unterschied mit und ohne
festgestellt.
Bei 10000 Hz käpft der Motor mit den Anlaufströmen und erwärmt sich
"leicht". Auch die Brücke fängt dann an zu dampfen.
Die Leiterwege des Hauptstrompfades unbedingt kurz halten, die
Transistoren so dicht aneinander wie möglich, die Leiterzüge so dick
wie möglich. Jedes unnötige R versaut die Spannung.
Auf primäre Absicherung achten.
Die Brücke macht keinen Kurzschluss bei 11, also keine Probleme bei
Reste-Condition oä.
Über die Tarnsistoren kann noch in Sperrichtung eine Schutzdiode
geschaltet werden. Die physikalisch im Fet enthaltene ist bei manchen
Typen etwas schwach.
Bei den Transitoren auf kleines Rds(on) achten. Die durchgeschalteten
Fets müssen die Induktionsspannung des Motors abfangen. Je größer der R
um so größer das U!
Die Schaltung produziert mit Sicherheit riesige Umschaltverluste. Die
Fets sollten so schnell wie möglich durchgesteuert werden. 1M-Ohm ist
da viel zu viel. Ohne Mosfettreiber (bzw. diskret aufgebaute Push-Pull
Stufe) wird das meiner Meinung nach nix.
Wie hoch kommst Du nun eigentlich mit der Frequenz? 1.000Hz oder
10.000Hz?
Steffen
Nun, wenn ich die Rs unter 1MOhm dimensioniere kommt es beim umschalten
der Fets dazu, dass kurzzeitig beide durchgeschaltet sind und somit ein
Kurzschluss zwischen VCC und GND entsteht.
Werden die Rs zu groß dauert die Umschaltung zu lange, der Motor baut
eine gigantische Induktionsspannug auf und die FETs verrecken.
Natürlich hängt die genau größe der Rs vom Gate-C ab. Am einfachsten
geht es wenn man sich tau austechnet, aber genauer scheints damit nicht
zu werden.
1kHz geht super, ist aber auf Dauer nicht zu empfehlen, weil mir der
Motor dabei verreckt ist.
10kHz geht auch, ist aber definiv für die Brücke nicht mehr so gut. Die
Wärmeentwicklung ist dann schon erheblich und ich denke die Brücke
verreckt dann recht bald.
Für definierten Kurzzeitbetrieb mit ausreichenden Ruhephasen könnte es
aber noch ok sein.
Bezüglich der Umschaltverluste hatte ich auch meine Bedenken, ist aber
nicht.
Mit 1MOhm Vorwiderstand hast Du einen maximalen Strom von 12µA zum
Umladen der Gatekapazität. Ich bin jetzt zu faul die Zeit an einem
Beispiel auszurechnen aber das dauert ewig. Bei 10kHz werden die Fets
wohl nie voll durchschalten und daher kommt auch die riesige
Verlustleistung, die die Fets verbraten. Die Gegeninduktionsspannung
des Motors hat mit dem Ableben der Fets nicht viel zu tun
(vorrausgesetzt man verwendet externe Shottky Dioden).
In der Praxis werden zum Umladen Ströme von 1A und mehr verwendet. Den
Kurzschluss im Umschaltmoment muss man dann eben anders verhindern.
Dass der Motor durch 1kHz PWM den Geist aufgibt, dass kann ich mir
eigentlich nicht vorstellen. Sind die 10A der Maximalstrom bei
blockiertem Motor?
Steffen
Das ist ja alles ganz prima was Du hier einrechnest, und es ist schade,
dass Du Dich an der Diskusion nicht schon ehr beteiligt hast, aber beim
Umschalten mit künstlich generierter Pause (siehe Schaltung weiter
oben) habe ich gigantische Spannungen auf der Leitung gehabt und nach
wenigen Sekunden Pulsbetrieb mit 10 Hz hats die FETs zerrissen, trotz
zusätzlicher, externer Shottkydioden und unipolarer Taz-Diode über dem
Motor. Du magst sagen, dass es nicht an der induzierten Spannug lag,
aber woran liegt es dann??
Was immer Deine Rechnung dazu sagt, die Zeit bis die volle VCC bzw 0 V,
am Gate anliegen, liegt unter 250ns. Genau konnte ich es noch nicht
messen, weil mein Scope es nicht hergibt. Ich bekomme aber die Tage
eins mit dem ich es nachmessen kann.
Und wenn ich bei 8A Dauerstrom die Transistoren nicht voll durchsteuern
würde, würde wohl auch die Brücke schnell warm werden. Wird sie aber
nicht. Ich messe zur Sicherheit aber heute abend noch mal den
Unterschied zwischen Uin und Uout nach.
Ach ja!
Das der Motor nach einer Stunde PWM Betrieb bei 1kHz, den Geist aufgibt
ist für mich schon nachvollziehbar, weil die Induktinosspannung, die
durch die Gegeninduktion hervorgerufen wird und der dadurch entstehende
Strom, der ja nur durch Rcu+2xRDson begrenzt wird zusammnen mit dem
Betriebsstom deutlich über der Spezifikation der Dauerstrombelastung
für den Motor liegt und somit die Wicklungen um einiges überlastet
werden. Das sie da warm werden und kaputt gehen ist nachvollziehbar,
finde ich.
Der Thread ist mir erst letztens aufgefallen. Sonst hätte ich mich schon
eher beteiligt.
Hier findest Du einen Monsterthread zu dem Thema, der eine ganze Menge
Infos enthält: -->
http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=1730&highlight=hbr%FCcke
Ich kann mir beim besten Willen nicht vorstellen, dass die Schaltung so
zufriedenstellend arbeitet. Lasse mich aber gern eines besseren
belehren.
Die Oszi-Bilder würden mich sehr interessieren. Welche Fets setzt Du
eigentlich ein?
MfG
Steffen
was hältst Du von der Idee, die Brücke einfach mal auf einem Steckbrett
nachzubauen? Oszi-Bilder kommen Anfang de Woche
ach ja. Transistoren habe ich verschieden ausprobiert, solltest Du
immer nach Anwendungsfall in Spannung ung Strom dimensionieren. Ich
habe gerade IRF 9540 und IRF540 im Einsatz
Keine schlechte Idee, momentan sieht es aber zeitmäsig nicht so gut
aus.
Ist dir eigentlich aufgefallen, dass es zu dem Thema fast nichts an
Literatur gibt? Auch an Leuten mit Erfahrungen bei höheren Frequenzen
(1kHz sind meist relativ unkritisch) sind hier und in anderen Foren
leider recht rar.
Ich habe hier eine einfache Steuerung (nur Drehzahl, keine
Richtungsumschaltung über einen FET) für einen 36V 250W Motor mit rund
16kHz PWM Frequenz. Bis ich das einigermaßen zum Laufen gebracht habe
sind mir einige Fets in Rauch aufgegangen.
Möchte meine Brückenvariante auch noch in den Topf werfen. Die
verwendeten FETs halten sehr viel aus und die verwendete Spannung kann
deutlich über 40V liegen.
Das habe ich auch schon festgestellt.
Ich habe es am Wochenende übrigens mal ausprobiert. So ab 2kHz tut sich
komisches und ab 8kHz muss ich Dir Recht geben, steuern die Fets nicht
mehr voll durch, darum werden sie dann wohl auch so warm. Auf der
anderen Seite ist vermutliech ein Anwendungsfall für 16kHz PWM auch
sehr rar.
Ich könnte mir vorstellen dass ein Großteil der Anwendungen nur einen
Bereich bis 1kHz abdecken muss, vieleicht zwei, aber dann ist schon
Feierabend. Es quält sich die gemeine Gleichstommaschine bei 1kHz schon
sehr und bei 10kHz fängt sie schon nach kurzer Zeit an übel zu stinken.
Das sollte man dem gewöhnlichen Motor nicht auf Dauer zumuten, nehme
ich mal an und die Leiche vom letzten Dauerlaufbetrieb scheint mir
Recht zu geben.
Das Problem ist die Umschaltzeit an sich. Ich hab es halt mit der Logic
versucht, aber bei 400kHz Takt hat mein Transistor zur Invertierung
leider die Umschaltflanke abgeschnitten. Erstaunlich war, dass die
Totphase ja unter 1,25µs lag, das die Zeit aber ausreichte, um die
Transisoren mit der Induktionsspannung zu zerschießen. Also wenn man es
über Logig schaltet, wird das timing verflixt kritisch sein. Ich glaube
sogar, dass es Vorteilhaft sein könnte, wenn sich die Schaltflanken
kurzzeitig am Ende überschneiden. So ist der Kreis nie ganz offen und
die Induktionsspannung kann sich nicht ungehindert aufbauen.
fw
Das mit der Ansteuerung ist so eine Sache für sich. Es gibt hier auch
schon einen Thread genau zu dem Thema. Ergebnis war aber, dass es
notwendig ist bei höheren Frequenzen den Fet auch mit hohen Strömen
durchzusteuern. 16kHz sind nicht unbedingt ein Sonderfall. Es gibt
genügend Anwendungen, wo die PWM nicht als Pfeiffen oder Brummen hörbar
sein darf. Bei der Steuerung von Brushless Motoren wird mit wesentlich
höheren PWM Frequenzen gearbeitet (10*Maximaldrehzahl). Das ist aber
wieder eine Sache für sich, wo die Entwickler sich anscheinend nicht
gern in die Karten schauen lassen
Was das Ableben des Motors anbetrifft, das kann ich mir immer noch
nicht so richtig vorstellen. Die Motorinduktivität glättet ja den
Verlauf der PWM. Je höher die PWM-Frequenz desto geringer müssten
theoretisch die Stromripples sein. Der Strom durch den Motor müsste
ziehmlich konstant sein.
Bei deiner Schaltung werden die Fets aber hochohmig angesteuert, was
meiner Meinung nach einen "schleichenden" Übergang der Zustände
Leitend und Nichleitend zur Folge hat. Evtl. wird dadurch der Motor
gegenpolig angesteuert, was dann die Zerstörung zur Folge hat. Alle
PWM-Controller die ich kenne haben entweder eine fest eingestellte oder
programmierbare Totzeit zwischen der Umschaltung der High- und Lowside
Fets.
Wo koppelst Du eigentlich die PWM ein? Es würde ja völlig reichen, den
einen High-Side Fet voll durchzusteuern und nur den Low-Side FET per
PWM anzusteuern. Die Verlustleistung wäre auf jeden Fall geringer.
Für den Schutz der FETs würde ich generell zusätzliche Shottky Dioden
einbauen. Die Body-Diode des FETs ist dafür eigentlich nicht gedacht.
MfG
Steffen
Hallo zusammen,
ich verfolge die Diskussion auch schon ne Weile, weil ich für meine
Diplomarbeit auch demnächst eine solche Brücke brauche (100V/8A).
Eins verstehe ich nicht, warum soll es für die Gleichstrommaschine
schlechter sein, eine hohe Schaltfrequenz zu benutzten. Der Strom wird
doch viel glatter, einziges Problem bei sehr alten Maschinen war wohl
die Isolierung, die die Spannungsspitzen nicht abkonnte. Ansonsten
betreiben wir hier einen Umrichter mit 250V und 25KHz ohne Probleme.
Ist allerdings keine Vollbrücke, sondern nur für eine Richtung, sollte
an dem Prinzip jedoch nichts ändern.
Ich will für meine Brücke vermutlich die Treiber IR2121 und IR2125
(Low- bzw. Highside) einsetzten, da ich ausdrücklich den
Kurzschlussfall berücksichtigen muss, und diese Treiber Strombegrenzung
und Abschaltung bieten.
Das mit dem Widerstand von 1MOhm kommt mir allerdings auch komisch vor,
ich kenne als Widerstandwerte eher 20-50 Ohm. Ein Hochsetzsteller aus
unserm Labor hat eine Transistor-Treiber-Stufe und dann einen 33 Ohm
Widerstand. Die Spannungsspitzen am Schalter liegen bei etwa 20V bei
100V Betriebsspannung, sind für die eingesetzten 200V MOSFETs also kein
Problem.
Aber Oszi-Bilder würden mich auch interessieren.
Nun, die 1MOhm Widerstände nutzendie Gate-Kapazität aus. So können, je
nach Transistor, die Elektronen via Diode schnell ab/zufließen, um den
Transistor zu sperren, der entsprechende Gegentransistor muss aber
"warten" bis er aufgeladen ist, weil hier nur der Elektronenfluß über
den Widerstand zu Stande kommt. Dadurch wird verhindert, dass beide
Transistoren beim Umschalten gleichzeitig leitend sind. Wenn man den
1MOhm Widerstand nur geringfügig verkleinert,(800k) überschneiden sich
die Kennlinien bereits und es kommt beim umschalten zum besagten
Kurzschluss. Vergrößert man den Widerstand auf 1,5 MOhm kommt es zum
genannten Problem, das die Fets nichtmehr voll durchsteuern.
Die Sache mit den Treiber IC-s fand ich nicht so ausgereift. Irgendwer
schrieb, dass die ICs beide Seiten durchsteuern können und einen
Kurzschluss bauen. Das ist Mist. Nimmte der Prozessor irgendwelche
undefinierten Zustände an, oder setzt, wie beim 8051 üblich, zum reset
alles auf 1, fliegt einem die Brücke um die Ohren. Das kann nicht der
Weisheit letzter Schluss sein.
Ach ja. Ich pulse natürlich nur eine Seite der Brücke, bei zweisitigem
pulsen würde der Motor ja in der anderen Richtung drehen
<Für den Schutz der FETs würde ich generell zusätzliche Shottky Dioden
einbauen. Die Body-Diode des FETs ist dafür eigentlich nicht gedacht.>
Das ist natürlich richtig. Ich hoffe mal ihr könnt mir verzeihen, das
ich sie in der Darstellung weggelassen habe.
Wie gesagt, bis jetzt musste ich immer nur eine Richtung ansteuern.
Wenn ich jetzt aber keinen Denkfehler habe, dann passiert bei deiner
Schaltung folgendes:
Angenommen OK1 PWM, OK2 nicht durchgesteuert, dann ist der Low-Side Fet
rechts unten leitend.
PWM=Low --> Fet links unten leitend damit Motor über die Low-Side Fets
kurzgeschlossen --> Bremsbetrieb
PWM=High --> Fet links oben leitend damit Motor an Betriebsspannung
Der Motor wird also ständig zwischen Betriebs- und Bremsmodus hin und
her geschaltet und damit recht schnell überlastet. Deswegen brennt er
auch durch.
Richtig wäre es den rechten Low-Side Fet durchzusteuern und nur den
linken High-Side Fet per PWM anzusteuern (oder besser andersherum).
@Birger*
Nicht dass es jetzt so aussieht als wollte ich nur an euren Schaltungen
rummeckern aber auch bei Logig-Level-Fets (gehe mal davon aus, dass es
welche sind) würde ich sagen, die Ansteuerung ist für höhere Frequenzen
immer noch zu hochohmig.
@Steffen: Hab das so mal geätzt, mit den genannten Bauteilen aufgebaut
und rumgespielt. Finde, das geht wunderbar. Fahre damit eine
Bierflasche auf meinen Schreibtisch rauf und runter. Ein im Motor
integriertes Poti gibt meinem ATmega128 die Position zurück. Das Teil
gabs mal bei Pollin. Wenn die PWM lange am rumfiepen ist, werden zwar
die ansonsten kalten FETs ohne Kühlkörper ein wenig warm, aber das
juckt mich nicht. Ich finde die Zenerdioden wichtig für V+ >> 12V, denn
sonst wird meiner Meinung nach VGS überschritten. Schließlich soll
dieser Aufbau in einen langjährigen Einsatz kommen (Türsteuerung im
Hühnerstall).
Das mit den Zenerdioden ist so auch OK. Bei geringen Strömen wird es mit
der Verlustwäre auch keine Probleme geben. So viel wird dein Motor auch
nicht an Strom verbrauchen oder?
Bei höheren Leistungen wird man aber um einen Mosfet-Treiber oder eine
diskret aufgebaute Push-Pull Stufe nicht herumkommen.
MfG
Steffen
Hi zusammen,
wenn denn nur der linke HighSide Fet zur PWM genutzt wird(rechter
LowFet immer an), würde beim Abschalten des HighSideFet's automatisch
die BodyDiode des linken LowSide Fets leitend werden, da der Motor
versucht, seinen Stromfluß aufrech zu erhalten. Da ist es schon besser,
den gesamten Fet durchzusteuern, als nur die Bodydiode als Freilaufdiode
herzunehmen, oder? Passiert aber andersrum genauso, also wenn der
P-Kanal durchgesteurt bleibt, und man PWM mit den NFet's macht. Hier
ist die Motorspannung beim Abschalten der N.KanalFet's größer als die
Betriebsspannung und die BodyDiode des diagonal gegenüberliegenden PFet
würde anfangen zu leiten und den Motor nun "oben rum" kurzschliessen,
also auch Bremsen. Nur das jetzt in der BodyDiode knapp 1VoltxStrom
verbraten wird und damit der Fet auf dauer abkocht. Dann lieber in der
Zeit den betreffenden PKANAL Durchsteuern, dann verbrät man nur
IxRds_on x Strom an Leistung. Das der Motorstrom bei PWM ANSTEIGT ,
ist ja klar - steht das noch zur Diskussion?
Viele Grüße
Axel
<Richtig wäre es den rechten Low-Side Fet durchzusteuern und nur den
linken High-Side Fet per PWM anzusteuern (oder besser andersherum).>
Um Himmels Willen!
Das Ding wiegt ne Tonne! Bis der sich ausgetüdelt hat, hat die
Induktionsspannug die ganze Elektronik zerrissen und die Positionierung
ist auch zum Teufel. Nee nee dat ist man schon gut so!
@Axel
Du hast es natürlich schöner auf den Punkt gebracht ...
@Birger*
1A, das ist ja noch nicht so viel. Da ist deine Schaltung mit
Sicherheit OK. Bei 10A und mehr sieht das schon anders aus.
@Axel
OK, Denkfehler erkannt. Du hast doch einige Erfahrungen bzgl. der
FET-Ansteuerung. Was würdest Du zu den bisherigen Varianten sagen?
Offen ist aber immer noch, warum der Motor bei höheren Frequenzen
durchbrennt. Dass der Strom durch den Motor bei PWM-Betrieb ansteigt
ist klar aber in dem Maß?
MfG
Steffen
Hmm, ich habe es ja i.d.R. mit 3Phasen Motoren zu tun. Da gibt es schon
einige verschieden "Patterns" (um mal das englische Wort zu
verwenden), wie die Ansteuerung solcher Motoren stattzufinden hat.
Sitchwort: aktiver freilauf.
Der Motorstrom steigt schon um einiges. Die Motorbelastung ist nun auch
im PWM-Betrieb genauso hoch, wie bei Vollast. Wielange das der Motor
mitmacht hängt vom Motor ab, würde ich sagen. Hängt auch mit der
Konstruktion des Motors zusammen (Gegeninduktion, Gleichstromwiderstand
der Spulenwicklung)
Ist aber sehr komplex das Thema.
Ich habe bei den Treiberherstellern viel in den Appnotes gelesen bei
st.com und auch bei microchip ist da einiges zu finden.
Axel
@Axel
OK, die Muster(auf deutsch) sind freilich unterschiedlich. Das es ein
komplexes Thema ist, das ist auch klar.
Zitat:
"Ich habe bei den Treiberherstellern viel in den Appnotes gelesen bei
st.com und auch bei microchip ist da einiges zu finden."
Vor allem bei letzterem (bin PIC-User) habe ich auch einige Stunden
verbracht, aber nicht das gefunden, was ich eigentlich gesucht habe.
Ich persöhnlich habe bisher einmal einen Fet für eine Steuerung von
36V/24A(max) eingesetzt und damit ein paar Erfahrungen gesammelt. Die
sind aber meiner Meinung nach etwas notdürftig (fubktioniert zwar aber
die Verlustleistung sollte sich minimieren lassen).
Zur eigentlichen Frage zurück, was sagst Du zur Ansteuerung?
MfG
steffen
1Mohm im Gate ist zuviel. Definitiv. das Gate zügig umschalten max.
100Ohm serienwiderstand. Schnell ausschalten ist wichtiger. Im
zündspulenfunkenthread finden sich uintersseante parallelen. Varistor
parallel zum Fet?
Axel
Bei 1k hab ich böse Kurzschlüsse beim Umschalten, ganz ohne Last. Das
will ich nicht. Da knallen mir bei 24V die FETS weg. Das ist nicht der
Sinn meiner Anwendung. Ich komme mit den 1MOhm prima klar. Die Brücke
tut ganz genau das, was sie soll.
Scope Bilder schicke ich später. Mein letzter Scope-Borger brauchts
grade noch selbst.
naja, die P-Kanal werden ja auch nur mit 10Kohm entladen.
Und die Gatespannung ist genausohoch, wie deine Betriebsspannung.
Da wird der Pfeffer begraben sein... Ich krame mal, was ich an Teiolen
da habe, vielleicht löte ich mal was zusammen.
Aber wenn Du sagts, das es nun geht - nunja. dann lass'es halt so.
Stört die hohe Gatespannung nicht?
axel
nun, mit den Erfahrungen aus diesem Forum habe ich einfach mal
angefangen zu experimentieren. Die Z-Dioden haben es voll versaut. Da
ist dann ganz genau das passiert, was oben beschrieben wurde. Die Fets
haben nicht mehr voll durchgesteuert und die Verlustleistung am Fet war
Gigantisch. Ohne Z-Diode klappt es super.
Man kann die 1Mohm und die Dioden auch ganz weglassen, so wie ich es
früher gemacht habe, aber dann muss man mit einem dicken Widerstand den
Strom beim Umschalten begrenzen und im Dauerbetrieb fällt natürlich auch
immer mordsmäßig Leistung daran ab.
Ich habe auch mal versucht, der ganzen Brücke einen Fet zum schalten
vorzuschalten, den mit einem 10k Widerstnd zu überbrücken, dass an der
Brücke immer noch ein Potentialunterschied entsteht und dann lastfrei
umzuschalten, hat aber garnichts gebracht. War nur sinnlos aufwendig.
Hallo ich verfolge auch schon seit einer weile diesen Thread!
Habe mal eine Prinzipielle Frage zur PWM und Brushless!
Braucht man denn wirklich 3 einzelne PWM-Kanäle oder würde es nicht
reichen, wenn man die 3 lowside's an normale Pins und über logik
Transistoren auf einem PWM Kanal legen würde??? (Theorie: 6 normale Pins
und 1 PWM Port )
Ich bin auch damit beschäftigt, einen Brushless Controller zu entwickeln
und benutze nur N-Fets mit Treiber IR2102s!
Gruß TeraByte
>Hallo ich verfolge auch schon seit einer weile diesen Thread!
Wo bei die Betonung auf "eine Weile" liegen dürfte.
Die "oberen" als Logikports und die "unteren" als PWM.
kann jeder Atmega48/88/168 (z.B.) ohne Klimmzüge, selbst alle sechs als
PWM auszulegen, wäre überhaupt kein Problem.
Ich darf aber trotzdem davon ausgehen, das das Thema hier im Forum
erschöpfend behandelt wurde.
Wenn Du also noch Logikgatter mit einbauen willst, steht dem nichts im
Wege. (Von Platz, Größe und Gewicht mal abgesehen).
Technisch möglich, aber völlig unnötig...
Axelr.
Hallo Axelr,
ja klaro du hast sicher Recht, aber Benutzen tue ich ein Atmega8, der
hat 3 PWM Ports und einer davon liegt auf MOSI!
Hinzu kommt, dass ich 3 der 6 Fets per Transistor invertiert habe um
evtl. Kurzschlüsse du z.B. Reset zu verhindern. Der IR2102s hat
invertierte Eingänge (besser zu beschaffen, bzw. habe einige davon).
Jetzt war meine Idee anstatt der 3 Transis, nur einen zu verwenden und
den im Zuge dessen nur an einem PWM zu hängen. Glaube das könnte mir
schaltungstechn. zu Gute kommen.
Das mit dem MISO hat noch mehr Hintergrund, denn wenn ich den Atmega
beschreiben will, steuert er mir nicht den FET (Treiber) durch. Software
technisch werden doch sowieso alle 3 Kanäle Auf den gleichen PWM Wert
(also synchron) getaktet.
Es sei denn es würde sinn machen, jeden Kanal einzeln zu gewichten, aber
das Glaube ich nicht!
Gruß TeraByte
Um nochmal auf den TLE5206 zurück zu kommen...
Den gibt es bei www.digikey.com
Ein Blick in die Distributoren-Liste der Hersteller gibt darüber schnell
Auskunft...
mfg Reiner
