Hallo Zusammen,
Ich bin dabei eine Schutzbeschaltung für einen Stepper einzubauen, da
dieser wohl die Ausgangsstufe eines Motor Treiber (A3983SLP-T)
zerschossen hat.
Die überspannung soll dafür geeignete Dioden abgeleitet werden und auf
einen VDR gehen der bei 16 V durchschaltet (12V Betriebsspg.)
Allerdings würde der volle Peak im ersten Moment nur durch die Diode
begrenzt voll auf die Versorgungsleitung mit 12V gehen, weshalb ich in
die 4 Abgriffe noch Widerstände hineinsetzen möchte.
Könnt ihr mir hierfür eine Dimensionierung dieser Widerstände
vorschlagen, Ich dachte an etwas niederohmiges von rund 20Ohm. Der Wert
darf nicht zu hoch sein, sonst wird der Peak nicht oder nur langsam
abgebaut, auch nicht zu gering sonst geht der volle Peak die Versorgung
(bis der VDR niederohmig wird)
Vielen Dank und Grüße!
Der Allegro hat doch schon Dioden drinne !
Wird dein Stepper im Betrieb etwa zum Generator ?
Vielleicht ist dein LayOut nicht optimal. Allegro hat sich die Muehe
gemacht im Datasheet zu zeigen wie man es RICHTIG macht !
Ich weiß dass da schon Dioden drin sind, allerdings ist der Baustein bei
einem von 3 Prototypen kaputt gegangen und ich weiß nicht warum.
Zuviel Hitze sowie schlechtes Layout kann ich ausschließen. Daher mein
Tip auf die Überspannungen beim Abschalten welches sich durch die
gezeigte Schaltung (zusätzlich) unterdrücken lässt. Die Schaltung wurde
mir so von einem Kollegen empfohlen, nur ohne Widerstände drinnen. Das
Dioden Array ist auch für diesen Zweck gedacht und verträgt sehr hohe
Peakströme welche der VDR ab 16V klemmt.
Deshalb nochmal die Frage, ich würde gerne Widerstände dort drin haben,
aber habe keinen Anhaltspunkt wie hoch.
Im Datenblatt des Treibers konnte ich nichts finden wie man zusätzlich
das Teil noch durch Peripherie sichern kann. Auch in Application notes
von Treibern ähnlihcer Serie ist nichts zu finden.
Bitte um weitere Tips
Ich glaube nicht, dass das was bringen wird. Ich würde mir eher mal die
Versorgungsspannung an sich ansehen. Wo kommt die Spannung her (Art des
Netzteils, Länge der Zuleitung), und wie ist die abgeblockt und
stabilisiert?
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Michl schrieb:> Ich weiß dass da schon Dioden drin sind, allerdings ist der Baustein bei> einem von 3 Prototypen kaputt gegangen und ich weiß nicht warum.
Weil die ext. Schutzdioden fehlen und Du vermutlich unter Spannung an
den Motoranschlüssen herumgespielt hast. Ein Elko 2,2mF sollte die
Versorgungsspannung abblocken, um beim Bremsen die überschüssige Energie
aufzunehmen.
Auch hier sind separate Schutzdioden vorhanden:
http://de.nanotec.com/downloads/pdf/3050/Schrittmotor-Controller_090_SMC11.pdf
Michl schrieb:> Ich bin dabei eine Schutzbeschaltung für einen Stepper einzubauen, da> dieser wohl die Ausgangsstufe eines Motor Treiber (A3983SLP-T)> zerschossen hat.
Wenn das im regulären Betrieb passiert, müssen die "bösen" Signale
irgendwo her kommen und auch mit einem Oszi zu sehen sein. Hast du dir
Versorgungsspannung und Phasensignale mal bei verschiedenen
Motorbetriebssituationen angesehen?
> weshalb ich in die 4 Abgriffe noch Widerstände hineinsetzen möchte.
Falsch.
> einen VDR gehen der bei 16 V durchschaltet
Nutzlos, wenn schon dann eine präszsere Leistungs-Z-Diode, schalte
lieber einen Elko an die Versorgung, der die Bremsenergie des Motors
aufnehmen kann, ohne daß die Spannnung zu weit steigt. Der Elko ist auch
gleich das Reservoir um schnell den PWM gechoppten Motorstrom liefern zu
können.
> einem von 3 Prototypen kaputt gegangen und ich weiß nicht warum.
Tja.
Kein induktionsfreier shunt Widerstand ?
Kein Elko in der Versorgungsspannung ?
Weit abgewichen vom Layout im Datenblatt ?
Dioden braucht er laut Beispielschaltung im Datenblatt nicht.
Hallo Willi!
Wo siehst du in der Nantoec Doku Schutzdioden? Ich kann da nichts
entdecken. Vielleicht sitzen die aber auf der Unterseite der Platine?!
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Thorsten Ostermann schrieb:> Wo siehst du in der Nantoec Doku Schutzdioden? Ich kann da nichts> entdecken. Vielleicht sitzen die aber auf der Unterseite der Platine?!
Die sitzen auf der Unterseite (Foto bei Bedarf). Von der Doku wollte ich
die Warnhinweise deutlich machen.
Die Beispielschaltung soll wohl als Werbeargument dienen und zeigen, wie
wenig Bauteile man minimal zusätzlich braucht. Die Schaltung mag
ausreichen, wenn ein Gerät in Stückzahl gebaut wird, an dessen Motor
niemand mehr "herumspielt".
Unter "Synchronous Rectification" kann man zwischen den Zeilen lesen,
dass es auch Situationen gibt, wo ext. Schottkydioden notwendig sind.
Offensichtlich sind die "body diodes" für einen wirksamen Schutz
ungeeignet!
Die internen Dioden sind durchaus geeignet. Wenn man die nutzt, erhöht
man aber auch die Verlustleitung im IC. Und das kann bei Anwendungen mit
hohem Strom und schwierigen Kühlungsbedingungen problematisch sein. Dann
muss man halt zusätzlich externe Dioden verwenden.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Hallo Thorsten,
dann nimm es einfach als Erfahrungswert, dass mir die Allegro-Treiber
abgeraucht sind, wenn ich die Dioden weggelassen hatte. Seitdem ich sie
immer bestücke, raucht nichts mehr ab. Klar, mir gefällt es auch nicht,
Kosten und Platz dafür einzuplanen.
Mein Hinweis auf Deine 'Konkurrenz' (nanotec) sollte zeigen, dass wohl
auch dort Erfahrungswerte vorhanden sind, diese Dioden unbedingt
einzusetzen.
Hallo Willi!
Von mir aus. Ich habe da zumindest bzgl. des A3979 andere Erfahrungen.
Der läuft problemlos ohne externe Dioden:
http://www.mechapro.de/tinystep.html
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Thorsten Ostermann schrieb:> Von mir aus. Ich habe da zumindest bzgl. des A3979 andere Erfahrungen.> Der läuft problemlos ohne externe Dioden:
Na gut! Nanotec hat ja auch den A3979 auf der Platine. Hier im Forum
hatte ich auch schon Berichte gelesen, wo die fehlenden ext. Dioden zu
Ausfällen geführt haben (sollen).
Bei mir kann die Kundschaft den Schrittmotor per Stecker abtrennen. Das
soll sie zwar nicht, aber sobald etwas schief geht, habe ich den
schwarzen Peter. Und das wird dann deutlich teurer, als ein paar
SMD-Dioden.
Um auf die ursprüngliche Fragestellung zu kommen: vielleicht ergänzt
Michl seine Schaltung um diese Schutzdioden, und meldet sich dann noch
einmal mit einem Erfahrungsbericht. Dann hätten wir alles etwas davon.
Ich verwende ebenfalls Allegro-Treiber und das bei doppelter Spannung
(24V) ohne externe Dioden. Mir ist noch kein Treiber deswegen
abgeraucht. Möglichst direkt am Treiber, muss ein (oder besser zwei)
möglichst dicker Elko die Versorgungsspannung abblocken. Wenn der Elko
zu klein ist, sind die Spannungspitzen beim Decay zu hoch. Wenn 35V
überschritten werden, kann es zu einem Durchbruch der Treiber-FETs
kommen. Das steht klar in einem der Datenblätter von Allegro und Allegro
weist auch deutlich darauf hin, dass der Elko nicht zu klein sein darf.
In meiner Schaltung habe ich 2*100µF direkt am Treiber-IC, 100µF am
Eingang der Spannungsversorgung und nochmals 100µF am Eingang des
Spannungsreglers, insgesamt also 400µF. Die Kondensatoren sind extra für
einen hohen Ripplestrom ausgelegt, d. h. kleiner ESR.
Also: 2 Dinge prüfen:
a) Ist der Elko am Treiber-IC groß genug? Bei 2A würde ich min. 200µF
direkt am IC vorschlagen. Und noch ein paar mehr µF verteilt auf der
Platine.
b) Wie sieht es mit der Verlustleistung aus? Wird die Wärme ausreichend
abgeführt?
Die externen Dioden führen nur Verlustleistung aus dem IC nach draußen.
Das verringert zwar die Verlustleistung nicht, verteilt sie aber auf
mehrere Bauteile. Das ist der einzige Grund, externe Dioden zu nehmen.
Bei 12V und maximal 2A sollte das jedoch kein Problem sein. M. E.
genügen dafür die internen Dioden völlig. Jedoch muss die Wärmeabfuhr
ausreichend sein. Ansonsten meldet sich recht schnell die "thermal
shutdown circuitry". :-)
Wenn der Baustein im Betrieb heiß wird und dann noch regelmäßig hohe
Spannungsspitzen beim Decay auftreten, braucht man sich über Ausfälle
nicht zu wundern.
Mein Tipp aus meiner Praxis: Unbedingt den Elko prüfen und wenn das
nicht bereits abhilft, als nächstes die Wäremabfuhr prüfen. Erst wenn
das auch nichts hilft, dann eine Schutzschaltung überlegen (und dabei
die Hinweise der anderen beachten!). Wahrscheinlich ist die
Schutzschaltung gar nicht nötig.
Good luck!
Mir ist gerade noch etwas eingefallen. Zur Veringerung der
Verlustleistung sollte der Synchronous Rectification Modus eingeschaltet
sein (den man bei externen Dioden ausschaltet!).
Es wäre ggf. hilfreich den Stromverlauf durch den Motor zu messen. Wenn
die Schwelle zwischen Fast- und Slow-Decay und die Offtime nicht gut
gewählt sind, dann fängt der Motorstrom an zu schwingen. Das kann zu
Überspannungen führen. Normalerweise merkt man das auch am Motor (läuft
dann meistens etwas rau und hat nicht die volle Kraft) nur hängt das
auch von der Mechanik und der Schrittfrequenz ab, deshalb ist es nicht
so offensichtlich nur aus dem Motorgeräusch zwischen Ursache und Wirkung
zu unterscheiden. Ggf. kann man bei der Schwelle und der Offtime noch
was tunen und wilde Schwingungen des Stroms ausbügeln. Achtung: Mit der
Oszi-Masse ist schnell ein Kurzschluss gebaut!!!! Dann geht so oder so
was kaput. Also erst Hirn einschalten, dann den Tastkopf irgendwo dran
halten. Nicht das mir hinterher Klagen kommen. Ich hab Euch gewarnt.
Schutzbeschaltung_Stepper.JPG
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