Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Brushed ESC mit N Mosfets


von Christoph K. (Gast)


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Hi,

Will für mein altes RC Auto (> 7 jahre alt) einen ESC selbst basteln, um 
den alten mechanischen Regler zu ersetzten. Und ich hab mir eingebildet 
das ich es sehr effizient machen will -> Nur N Mosfets mit niedrigen rOn 
:-) Dazu verdopple ich die Spannung zum schalten der High Side Mosfets 
(Die Widerstandswerte stimmen dazu im Schaltplan noch nicht). Meine 
bitte wäre ob wer über die Schaltung schaut und mir sagen kann ob das so 
funktioniert.

Die Mosfet Treiber ohne Bezeichnung sind TC4427 IC's. Wie klein sollte 
ich den Gatewiderstand machen? 1.5A kann der TC4427, soll ich es auf den 
hindimensionieren?

Danke schonmal :-)

: Verschoben durch Admin
von Christoph K. (Gast)


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Mhm, schätze ich muss es einfach probieren :-)

von tip (Gast)


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brauchst du da keine Bootstrapschaltung für den High-Side Fet? Der 
Sourceanschluss hängt nämlich entweder in der Luft oder auf irgendeinem 
undefinierten Potenzial. ;)

IR2101 wäre ev. ein Stichwort.

von tip (Gast)


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ich bin mir eigentlich ziemlich sicher, dass es so nicht funktionieren 
wird.

von Christoph K. (Gast)


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Der High Side FET wird ja eh mit der verdoppelten Spannung bzw. 
ausreichend höheren Spannung geschalten, also so ca 16 V, damit habe ich 
dann eine ausreichend große GS Spannung um den Mosfet durchzuschalten?

Also:

Vcc = Akkuspannung (8.4V-9.8V)
V+ = Step Up Spannung (ca 16V oder so)

Mhm, meinst du mit in der Luft hängen die zwei Leitungen wo der Motor 
dann drankommt?

von tip (Gast)


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> Mhm, meinst du mit in der Luft hängen die zwei Leitungen wo der Motor
> dann drankommt?

Die Gatespannung vom Mosfet braucht eine Referenz. Diese Referenz liegt 
am Sourceanschluss. Beim Low-Side-FET liegt diese Referenz auf Masse und 
ist somit klar definiert.

Beim High-Side-Fet liegt der Sourceanschluss aber auf einem 
undefinierten Potenzial. Wenn kein Motor angeschlossen ist, sogar völlig 
floatend (offen). Wenn ein Motor angeschlossen ist, liegt am Source 
irgendwas an.

Damit man dieses Problem behebt, nutzt man normalerweise eine 
entsprechende Schaltung mit einer Kapazität. Diese Schaltung 
funktioniert aber auch nur im dynamischen Betrieb.

Es hat seine Gründe, warum der High-Side-Fet häufig ein P-Kanal Typ ist. 
Einfach weil man sich so einen gewissen Schaltungsaufwand sparen kann. 
Nimmt man einen P-Kanal-Fet, so liegt nämlich die Source auf einem 
definierten Potenzial (der positiven Versorgung).

von Christoph K. (Gast)


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Verdammt, danke für die Erklärung. Das mit dem IR2101 habe ich auch 
schon mal gelesen, aber da kann man dann nicht Vollgas geben weil, der 
immer ein PWM Signal braucht, also maximal 95% Tastverhältniss.

Also gibt es keine Lösung wo man nur N Mosfets nehmen kann und trotzdem 
aber auch voll durchschalten kann?

von tip (Gast)


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ich würde einfach einen P-Kanal nehmen. So arg ist der Kanalwiderstand 
auch nicht größer. Es gibt da durchaus ganz brauchbare Typen.

Höre dir aber auch noch andere Meinungen an. Vielleicht meldet sich ja 
noch jenand.

von Christoph K. (Gast)


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Die typischen P Kanal Typen haben so 12 mOhm. Bei 40 A wäre das dann ein 
Unterschied von 2 Watt Verlust -> 19.2 Watt Verlust. Und das geht dann 
halt leider nicht mehr ohne Kühlung :-) Danke für deine Hilfe.

von Laszlo H. (laszlo_h)


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Irgendwo meine ich mal gelesen zu haben, dass die IR2101-er auch mit 
einer externen Bootstrap Schaltung betrieben werden können. 
Versuchsweise könntest du ja mal mit einem Vb auf deine 16V hängen und 
"mal schauen" was passiert.

Aber wenn es nach mir gehen würde, würde ich den Step-Up zu Gunsten der 
Bootstrap weglassen und mich mit den 95% Leistung zufrieden geben. 
Brauchst du die 5% wirklich so dringend? Wenn ja, dann nehme einfach 
P-Kanal MOSFETs.
gruß
Laszlo

von tip (Gast)


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> Die typischen P Kanal Typen haben so 12 mOhm. Bei 40 A wäre das dann ein
> Unterschied von 2 Watt Verlust -> 19.2 Watt Verlust. Und das geht dann
> halt leider nicht mehr ohne Kühlung :-) Danke für deine Hilfe.

hmm. Vergiss auch die Umschaltverluste nicht. Meiner Erfahrung nach 
verschätzt man sich bei dieser Rechnung. die 12mOhm gelten nur für den 
statischen Betrieb. Du willst ja sicherlich eine PWM benutzen oder 
nicht? Oder soll der Motor einfach nur ein und aus geschaltet werden?

> Irgendwo meine ich mal gelesen zu haben, dass die IR2101-er auch mit
> einer externen Bootstrap Schaltung betrieben werden können.

richtig.

Grüße
tip

von Christoph K. (Gast)


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Eigentlich will ich schon alles aus dem Motor rausholen das geht :-)
Ich werde mir mal bei Gelegenheit einen IR2101 besorgen und probieren ob 
ich an Vb eine fixe hähere SPannung anlegen kann, wäre super wenn das 
geht :-)

Ja da kommen noch Umschaltverluste dazu, aber ich wollte nur erklären 
warum ich keinen P Kanal Mosfet nehmen will, da sind die verluste 
einfach so hoch :-) Also ja, ich will eine PWM verwenden um die 
Geschwindigkeit zu regeln.

von tip (Gast)


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hast du denn Erfahrung mit Leistungselektronik? Ein kleiner Fehler und 
alles geht in Rauch auf.

Und die FETs würde ich auf jeden Fall mit einem Kühlkörper versehen. Du 
wirst dich ev. wundern wie heiß die Dinger werden. Die Rechnung mit dem 
Widerstand der im Datenblatt steht ist nicht vollständig. Grade beim 
Schalten von Motoren gibt es einige Effekte, die ungemütlich sein 
können. Der Motor wirkt auch als Generator und im Freilauffall werden 
dicke Ströme erzeugt. Sowas baut man auch nicht mal eben auf Lochraster 
auf. ^^

von Christoph K. (Gast)


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tip schrieb:
> hast du denn Erfahrung mit Leistungselektronik? Ein kleiner Fehler und
> alles geht in Rauch auf.

Nein nicht wirklich :-)

Um einen Kühlkörper werde ich wohl nicht herumkommen, ist aber eh nicht 
so schlimm.

von OlliW (Gast)


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"Grade beim Schalten von Motoren gibt es einige Effekte, die ungemütlich 
sein können."

was uns zu den Freilaufdioden brint die in der Schaltung völlig fehlen 
(die "luschigen" Dioden in den FETs machen das normalerweise nicht lange 
mit), die Schaltung wird nicht lange leben...

von Christoph K. (Gast)


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OlliW schrieb:
> was uns zu den Freilaufdioden brint die in der Schaltung völlig fehlen
> (die "luschigen" Dioden in den FETs machen das normalerweise nicht lange
> mit), die Schaltung wird nicht lange leben...

Mhm, hätte gehofft das es die Didoen in den Fets schon tun.

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