Hallo, ich habe zum ersten Mal leistungsfähigere DC-Motoren im Einsatz (RE-max29 von Maxon, Datenblatt siehe unten). Diese haben einen Anlauf-/Blockierstrom von 10A, im Lauf dann natürlich deutlich weniger. Die Batteriespannung beträgt 24-26V, die Ansteuerung erfolgt über 3 Pins von einem FPGA aus. Bisher hatte ich den L6203 im Einsatz, der ist allerdings anscheinend unter-dimensioniert, hat sich nämlich trotz Thermal shutdown und Kühlkörper unter Last verabschiedet. Ich hab mir andere integrierte H-Brücken angeguckt, zum Beispiel die TrilithIC-Reihe von Infineon. Die haben allerdings einzelne Steuereingänge für die FETs, da müsste also noch Steuerlogik davor (Totzeit etc?). Besser gefielen mir die NovalithIC-Halbbrücken. Diese besitzen einen IN-Eingang für die Richtungsangabe und einen INH-Eingang für den Freilauf. Jetzt kommen wir zum Kern meiner Frage: Bisher habe ich mit PWM immer zwischen Lauf und Freilauf umgeschaltet (also den Enable-Eingang vom L298 oder L6203 oder... angesteuert). Jetzt habe ich gehört, das man das bei den NovalithIC-Brücken nicht darf, weil dann die Schutzlogik immer wieder zurückgesetzt wird. Ist es denn gängige Praxis, mit der PWM-Frequenz zwischen Lauf und Bremsen umzuschalten? Wird dann nicht immer wieder die aufgebaute Energie in Wärme umgewandelt? Hat ansonsten noch jemand Vorschläge für eine kostengünstige und starke Lösung (muss insgesamt 9 von den Biestern ansteuern)? Viele Grüße, Max Links: Datenblatt zum Motor: https://downloads.maxonmotor.com/Katalog_neu/eshop/Downloads/Katalog_PDF/maxon_dc_motor/RE-max-programm/new/newpdf_10/RE-max-29-226801_10_DE_134.pdf
@ Max S. (x-quadraht) >Die Batteriespannung beträgt 24-26V, die Ansteuerung erfolgt über 3 Pins >von einem FPGA aus. Wie fein. >Bisher hatte ich den L6203 im Einsatz, der ist allerdings anscheinend >unter-dimensioniert, hat sich nämlich trotz Thermal shutdown und >Kühlkörper unter Last verabschiedet. Glaub ich nicht. Dann machst du was falsch. Läppische 1A Nennstrom schafft der Treiber locker. Aber kann es sein, dass a) ein ausreichend großer ELko NAH am Treiber fehlt und b) eine Spannungsbegrenzung der 24V durch eine dicke Z-Diode fehlt? Dann ist klar dass du den IC killst. Aber nicht thermisch, sondern durch Überspannung beim Bremsen oder Freilauf. >Bisher habe ich mit PWM immer zwischen Lauf und Freilauf umgeschaltet >(also den Enable-Eingang vom L298 oder L6203 oder... angesteuert). Siehe oben ;-) >Hat ansonsten noch jemand Vorschläge für eine kostengünstige und starke >Lösung (muss insgesamt 9 von den Biestern ansteuern)? L6203 ist IMO ziemlich gut und günstig. Siehe auch Motoransteuerung mit PWM und Treiber. MFG Falk
Es ist beim l6201 besser nicht den enableeingang für die pwm zu verwenden, da man sich dadurch die möglichkeit eines aktiven freilaufs verbaut.
Falk Brunner schrieb: > Aber kann es sein, dass a) ein ausreichend > großer ELko NAH am Treiber fehlt und b) eine Spannungsbegrenzung der 24V > durch eine dicke Z-Diode fehlt? Als Elko war ein 1µF Low-ESR direkt am Treiber drin. Zu wenig? An eine Z-Diode hab ich nicht gedacht. Dann muss ich wohl noch einen Test mit den L6203 machen. Abwechselnd vorwärts/rückwärts mit Volldampf sollte reichen um Fehler zu provozieren, oder? Trotzdem interessiert mich die Lauf/Freilauf vs. Lauf/Bremsen-Geschichte. Bei den Infineon-Bauteilen ist die erste Variante ja offensichtlich nicht vorgesehen. Heißt das, Lauf/Bremsen ist der Standardweg? Viele Grüße, Max
@ Max S. (x-quadraht) >Als Elko war ein 1µF Low-ESR direkt am Treiber drin. Zu wenig? Ja, eher 100-1000uF. >An eine Z-Diode hab ich nicht gedacht. Dann muss ich wohl noch einen >Test mit den L6203 machen. Abwechselnd vorwärts/rückwärts mit Volldampf >sollte reichen um Fehler zu provozieren, oder? Sachte. Fang klein an. Erstmal Anlauf-> Freilauf. Das ein paar Dutzend mal. Dann Anlauf, Bremsen Dann Anlauf, Bremsen, Rückwärts Und DANN vielleicht Vortärts-Rückwärts Volldampf, das stress nämlich auch dem Motor ganz schön, mechanisch wie elektrisch! MfG Falk
Okay, mach ich. Andreas R. schrieb: > Es ist beim l6201 besser nicht den enableeingang für die pwm zu > verwenden, da man sich dadurch die möglichkeit eines aktiven freilaufs > verbaut. Aber wenn ich das PWM-Signal an die IN-Pins lege, dann bremst der Motor in der Off-Periode doch, oder? Das ist ja das Problem, was ich mit Lauf/Bremsen meine...
> Aber wenn ich das PWM-Signal an die IN-Pins lege, dann bremst der Motor > in der Off-Periode doch, oder? Das ist ja das Problem, was ich mit > Lauf/Bremsen meine... Nein, der Motor bremst nur, wenn Strom in die Gegenrichtung durch fließt. Das passiert nur, wenn du ihn längere zeit (ms..s) kurzschließt oder umpolst. Mit dem Verhalten innerhalb eines PWM-Zyklusses hat das aber nichts zu tun. Die Induktivität des Motors ist so groß, dass sich die Stromrichtung in dieser kurzen Zeit (idR.) nicht umkehren kann. Ab ökonomischsten steuerst du den Motor in dem du in1 auf low hälst und in2 mit pwm ansteuerst. (was warscheinlich dem entsprichst, was du unter "freilauf" verstehst). Der Vorteil dieser Variante ist, dass die Wechselspannung die der Motor sieht gering ist. Und dass die Dioden im IC nicht vom Motorstrom durchflossen werden, sondern dieser rückwärts duch den eingeschalteten Mosfet fließt, der parallel zur Diode liegt. Die Diodenverluste wären höher (I*U_D) als die Mosfetverluste (I^2*R_ds,on). damit bleib das ic kühler. Die zweite Variante in1 mit dem inversen Signal von in2 zu takten ist weniger gut, denn dadurch steigen die Ummagnetisierungsverluste im Motor, und die Schaltverluste. Am ungünstigsten ist die variante enable zu takten, denn dabei fließt der Motorstrom in der pwm_off-phase über zwei der dioden. ... ich glaub ich bin kein guter erklärer;-) Grüße Andreas
Andreas R. schrieb: > ... ich glaub ich bin kein guter erklärer;-) Doch, ich glaube jetzt hab ichs verstanden :-) Vielen Dank! Max
@ Max S. (x-quadraht) >Aber wenn ich das PWM-Signal an die IN-Pins lege, dann bremst der Motor >in der Off-Periode doch, oder? Nein. Klassischer Irrtum. Mit einer PWM am IN-Pin macht man PWM mit einer Halbbrücke, so wie hier http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM#Synchrongleichrichtung.2C_2-Quadrantensteller PWM ON - oberer FET sperrt, unterer leitet PWM OFF - oberer FET leitet, unterer sperrt Wenn man den oberen FET durch eine Diode ersetzt, hat man einen 1-Quadranten Steller wie hier. Macht man die PWM am ENABLE Pin, steuert man die Halbbrücke wie einen 1-Quadrantensteller. Der Nachteil ist a) der höhere Spannungsverlust an der Diode von ca 0,7-1V, ein durchgeschalteter FET hat weniger. Und der Verlust des Bremsens. http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM#Mosfet_mit_Freilaufdiode.2C_1-Quadrantensteller Wie wird nun gebremst? Ganz einfach. Nehmen wir an, die PWM läuft mit 50% Tastverhältnis und der Motor ist eingeschwungen, läuft also mit halber Geschwindigkeit. Jetzt verringern wir das Tastverhältnis auf 25%. Das bremst den Motor! Weil nämlich die effektiv angelegte Spannung (25%) kleiner ist als die vom Motor im Generatorbetrieb erzeugte Spannung (50%). Um den Unterschied noch klarer zu machen. In der ON Zeit wird Energie vom Netzteil in die Spulen des Motors transferiert, GLEICHZEITIG aber auch ein kleiner Teil in den Spulen gespeichert, das ist der Magnetisierungsstrom, den es auch bei Transformatoren gibt! In der OFF Zeit der PWM fliesst nun die gespeicherte Energie aus den Spulen und treibt den Motor weiter an! Klingt komisch, ist aber so. Der Knackpunkt ist aber, dass diese Energie nur gering ist und demzufolge nur ein paar Mikrosekunden bis bestenfalls Millisekunden reicht, bis der Strom in den Spulen wieder auf Null ist. Wenn jetzt keine ON Zeit der PWM folgt, sondern die OFF Zeit verlängert wird, DANN wird der Motor gebremst, weil er zum Generator wird. Dabei ist die Polarität der Spannung identisch zum Motorbetrieb, aber die Stromrichtung ist umgekehrt. Deshalb schiebt der Motor jetzt Energie in die Treiberstufe und von da über die antiparallelen Dioden der H-Brücke in die Versorgungsspannung. Kann die dort nicht mit einem dicken Elko gepuffert werden, steigt die Spannung sehr schnell an. Wird sie dann nicht per dicker Z-Diode begrenzt, stirbt der Treiber an Überspannung, ggf. auch das Netzteil. Der klassische Irrtum besteht darin, einen Motor mit einem Relais gleichzusetzen, ist ja auch nur eine Spule ;-) KURZZEITZIG im Bereich der PWM-Frequenz ist das auch so, denn in der OFF Zeit der PWM wird der Stromfluss durch die Energie der Spule aufrecht erhalten. Die Spannung an der Spule ist invertiert, der Stromfluß jedoch noch in der gleichen Richtung, wenn gleich fallend. In größerem Zeitfenster aber NICHT! Der Motor kann zum Generator werden und mechanische Energie zurück in elektrische wandeln, hier dreht sich die Stromrichtung die Spannung abermals um, ist nun also wieder gleich zur ON Zeit, wie oben beschrieben. Ich hoffe man kann mir folgen. Und alles Motorprofis mögen die Vereinfachungen verzeihen. ;-) MfG Falk
Vielen Dank auch Dir, Falk! Willst du das eventuell genau so ins Wiki stellen? Mir ist (jetzt) klar, dass das schon so ähnlich da steht, aber so klar wie in deinem Post ist es mir beim Lesen nicht geworden ;-) Viele Grüße, Max
@ Max S. (x-quadraht) >Willst du das eventuell genau so ins Wiki stellen? Warum nicht. >Mir ist (jetzt) klar, dass das schon so ähnlich da steht, aber so klar >wie in deinem Post ist es mir beim Lesen nicht geworden ;-) Schön zu hören. MfG Falk
Mache gerade so was ähnliches. Deshalb kleine Zwischenfrage...wie "dick" sollte denn die Z-Diode sein? Reiner Calmund? :-D Grüße Mani
Das kommt immer darauf an, wieviel Bremsenergie du vernichten musst. Bei einem kleinen Motor, den du eigentlich nur gelegentlich Abbremsen willst, würde vielleicht nur ein größerer Pufferelko reichen (wie oben ja schon beschrieben). Wenn deine 9 Motoren gleichzeitig bremsen müssen und dabei noch ein hohes Trägheitsmoment haben, könnte dann sogar ein klassischer Bremschopper sinnvoller sein. Zwischen den "Extrembeispielen" kann man dann mit einer Z-Diode arbeiten. Du müsstest also noch etwas mehr über deine Anwendung verraten.
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