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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik L6203 mit PWM


Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Hallo Leute,

ich versuche gerade für meine Modellbahn einen Fahrregler zu entwerfen 
und dachte dabei an den L6203 und einen Mikrocontroller mit PWM-Ausgang. 
Ich habe alles soweit verstanden, nur habe ich bis jetzt noch keine 
eindeutige Antwort, wohin mit dem PWM-Signal? Kommt das an Enable oder 
an IN1/IN2?
Hier (Beitrag "DC-Motor an L6203") wurde beides genannt, 
aber es wurde nicht geklärt, was nun richtig ist.

Beste Grüße

Autor: Falk B. (falk)
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Es geht beides, wenn gleich die Wirkung leicht verschieden ist.

Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Okay. Und wie sollte man es anstellen?
Wenn ich es auf Enable lege, dann habe ich ja meine gewollte 
Fahrtrichtung, Leerlauf, Fahren, Leerlauf,...

Und wenn ich es auf IN1/2 legen würde (also immer nur auf eines davon), 
dann hätte ich ja auf der einen Seite meiner H-Brücke (mal angenommen 
links, IN1) ein ständiges Wechseln zwischen: Oberer FET, unterer FET, 
oberer FET, unterer ... -> Also Fahren, bremsen, Fahren bremsen...

Richtig soweit?

Autor: Falk B. (falk)
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@Stephan Meter (multimeter90)

>Wenn ich es auf Enable lege, dann habe ich ja meine gewollte
>Fahrtrichtung, Leerlauf, Fahren, Leerlauf,...

Jain. Gebremst wird nur passiv, über die Reibungsverluste deiner 
Mechanik.

>links, IN1) ein ständiges Wechseln zwischen: Oberer FET, unterer FET,
>oberer FET, unterer ... -> Also Fahren, bremsen, Fahren bremsen...

>Richtig soweit?

Jain. Gebremst wird so schnell nicht, nur dann, wenn du deinem Motor ein 
Tastverhältnis anbietest, dass kleiner als der Wert ist, der zur 
aktuellen Drehzahl passt.

Beispiel: 50% PWM, Motor dreht mit 50% Nenndrehzahl. Plötzlich änderst 
du auf 20% PWM. Das bremst aktiv, bis dein Motor bei 20% angekommen ist.

MfG
Falk

Autor: Timm T. (Gast)
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Bei Enable PWM wird die Drehzahl nur unter Last an die PWM angebunden, 
ohne Last ist das Verhältnis PWM => Drehzahl nicht linear.

Bei Chopperbetrieb folgt die Drehzahl auch ohne Last relativ linear der 
PWM, der Stromverbrauch ist allerdings etwas höher.

Probier es aus, bei vielen digitalen Lokdekodern wird auch Enable PWM 
gemacht. Da die Lok ja durch ihre Getriebe und die Reibung immer eine 
Last darstellt und die Geschwindigkeit nicht so dolle linear an den 
Fahrtregler gekoppelt sein muss, reicht das aus.

Eine exakte Kopplung der Geschwindigkeit an die PWM erreichst Du eh nur, 
wenn die die Drehzahl misst und die PWM nachführst. Ansonsten ändert 
sich die Drehzahl eh an jeder Steigung, was ja auch realistisch ist.

Autor: Timm T. (Gast)
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Anbei die Drehzahlverläufe bei Enable PWM und One-Phase-PWM. Der Aufbau 
waren 2 gekoppelte Motoren, wobei der 2 als Generator mit Ibrems 
abgebremst wurde. Man sieht gut den nichtlinearen Verlauf bei Enable 
PWM, der unter Last dann besser wird, und den leicht erhöhten 
Stromverbauch bei One-Phase-PWM.

Gesteuert wurde mit einem ATmega bei 24 khz, geschaltet mit einem L6202, 
Beschaltung nach der App-Note von ST.

Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Falk Brunner schrieb:
>>links, IN1) ein ständiges Wechseln zwischen: Oberer FET, unterer FET,
>>oberer FET, unterer ... -> Also Fahren, bremsen, Fahren bremsen...
>
>>Richtig soweit?
>
> Jain. Gebremst wird so schnell nicht, nur dann, wenn du deinem Motor ein
> Tastverhältnis anbietest, dass kleiner als der Wert ist, der zur
> aktuellen Drehzahl passt.


Nochmal zurück zu dem Bremsen... Falk meinte, dass ich nicht bremsen 
würde, wenn ich beide INs auf Low lege -> also beide Unteren FETs 
leiten. Aber dabei schließe ich doch den Motor kurz? Wie ich das hier 
http://www.rn-wissen.de/index.php/Getriebemotoren_... 
gelesen habe ist das starkes Bremsen, was im PWM Betrieb auch vermieden 
werden sollte?

Autor: Falk B. (falk)
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@  Stephan Meter (multimeter90)

>Nochmal zurück zu dem Bremsen... Falk meinte, dass ich nicht bremsen
>würde, wenn ich beide INs auf Low lege -> also beide Unteren FETs
>leiten.

Das habe ich so nicht gesagt.

> Aber dabei schließe ich doch den Motor kurz?

Jain. Das kommt auf den Zeitraum an.

Nehmen wir mal 10kHz PWM Frequenz. Wenn man davon ausgeht, dass die 
elektrische Zeitkonstante der Spulen deutlich größer als die 100µs ist, 
wird mit der PWM erstmal NICHT gebremst. Die LOW Phase, mit 
"Kurzschluss" des Motors mit aktiv geschalteten (Low) Transistoren 
bewirkt, dass die Verluste minimiert werden, weil ein durchgesteuerter 
MOSFET weniger Spannungsabfall hat als eine Diode. Der Strom in der 
Wicklung ist dreieckförmig, so wie bei jedem Schaltregler.

Wenn man aber jetzt deutlich größere Zeiträume betrachtet und der 
PWM-Wert verringert wird, dann wird aktiv gebremst, weil während der 
LOW-Zeit der Motor zum Generator wird und Energie in der Wicklung in 
Wärme umgesetzt wird. Das erkennt man daran, dass sich die Spannung an 
den Motorklemmen umpolt.

Freilauf/PWM ist wie beim Relais, Spannung umgekehrt zur 
Betriebsspannung. Für die Transistoren addieren sich die Spannungen, 
wenn man einen einfachen Transistor nutzt. In der H-Brücke ist es etwas 
anders, weil kein direktr Massebezug für den Motor da ist.

Beim Bremsen hat Generatorspannung das gleiche Vorzeichen aber der Strom 
fließt anders herum.

Einfach mal aufmalen, dann wird das klar. Ich hatte es hier schonmal 
versucht zu erklären.

Beitrag "Re: H-Brücke mit 10A Anlaufstrom"

MFG
Falk

Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Okay, dann habe ich noch eine kleine Frage.

Kann ich mit dem L6203 ein Tastverhältnis von exakt 100% realisieren? 
Die High-Side FETs brauchen ja die Ladungspumpen und damit auch die 
Kondensatoren an BOOT1 und BOOT2. Das funktioniert ja aber nur mit PWM. 
Kann ich da vielleicht auch einfach einen NE555 zum "pumpen" nehmen?

Autor: Timm T. (Gast)
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Stephan Meter schrieb:
> Kann ich mit dem L6203 ein Tastverhältnis von exakt 100% realisieren?

Ja.

> Die High-Side FETs brauchen ja die Ladungspumpen und damit auch die
> Kondensatoren an BOOT1 und BOOT2.

Ja.

> Das funktioniert ja aber nur mit PWM.

Nein.

> Kann ich da vielleicht auch einfach einen NE555 zum "pumpen" nehmen?

Nein.

Der 6203 hat eine interne Ladungspumpe, die auch bei 100% PWM 
funktioniert. Siehe oben und Datenblatt. Die Cs brauchst Du trotzdem, 
weil sie das Potential der Ladungspumpe auf das Potential der Ausgänge 
anheben.

Btw: Bau die Schaltung so auf, dass Du Enable PWM und One-Phase-PWM 
durch Brücken auswählen kannst. Dann kannst Du testen, welches Verfahren 
besser geht.

Autor: Stephan M. (multimeter90)
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Ich werde die ganze Sache mal mit beiden Varianten testen. Sollte ich 
auf irgendetwas besonders Werten bei meinen "Beobachtungen" legen?

Autor: Falk B. (falk)
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@Stephan Meter (multimeter90)

>Ich werde die ganze Sache mal mit beiden Varianten testen. Sollte ich
>auf irgendetwas besonders Werten bei meinen "Beobachtungen" legen?

Ja sicher, das ist ja der Sinn eines Vergleichs. Zwei einfache Tests.

1.) Konstante PWM, sagen wir 50%. Messen wie warm der L6203 wird.

2.) Bremsen. PWM auf 50-100%, dann schlagartig auf 20%. Das Ganze im 5s 
Rhythmus.

MfG
Falk

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