Hallo,
Hab da mal eine Frage.
Ich habe einen kleinen 24VDC Motor den ich mit PWM von einem AVR aus
betreiben möchte.
Da ich nur eine Drehrichtung habe, dachte ich mir ich mache das direkt
mit einem MOSFET gegen GND.
+24VDC
|
|Mot|
|
|--
PWM ----|----|<-
- |--|
R | | |
|_| |
| |
Nun kann ich den Motor mit PWM zwar regeln, er hat aber nicht die Kraft
die ich mit einem Motortreiber (A3950) bei gleichem Dutycycle erhalte.
Besser gesagt er bleibt bei 40% unter ein wenig Mechanischer Last
bereits stehen.
Das Bild anbei zeigt die Spannung am Motor.
Dieser Verlauf ist beim Motortreiber (Volle H-Brücke) schön rechteckig.
Was passiert da, und warum kann man das nicht so einfach lösen?
Ich hoffe, du hast eine Freilaufdiode eingebaut - der MOSFET könnte
sonst spontan den Geist aufgeben.
Ist die PWM Steuerspannung hoch genug? Nicht jeder MOSFET schaltet bei
5V voll durch. Im Datenblatt des Transistors kannst Du ablesen, wie hoch
der Laststrom bei verschiedenen Eingangsspannungen ist (Diagramm).
Bei 40% Duty Cycle sind viele Motoren ziemlich Kraftlos. Die Motoren von
Lego Mindstrom kommen aus dem STand heraus erst bei etwa 40% in
Bewegung, danach kann man (ohne Last!) auf etwa 25% runter gehen.
Beim Nibobee brauchst Du schon über 50%, damit er sich in Bewegung
setzt.
Insofern überrascht mich Dein "Problem" nicht. Ist es überhaupt ein
Problem?
Hi,
Schutzdiode hat der MOSFET drin.
Freilaufdiode ist parallel zum Motor auch dran!
Tja, Problem ist es nicht unbedingt. Der Motor gehört zu einer
Schlauchpumpe, und die sollte wenn möglich einigermaßen konstant laufen
um den Durchfluss auch konstant hinzubekommen.
Ich hatte schon mal einen Anlauf mit einer anderen Pumpe (mehr Strom) wo
das Problem aus Zeitgründen diesen teuren Motortreiber hervorbrachte.
Nun is dieser Motor an der alten Steuerung bei einem gewissen Dutycycle
wesentlich stärker und droht nicht stehenzubleiben.
Ich möchte das wenigstens mal verstehen, und dann möglichst
kostengünstig reagieren.
LG M
> Schutzdiode hat der MOSFET drin.
Nein, hat er nicht. Die Diode, die Du meinst, ist eine parasitäre
Z-Diode, die nur unwesentlich belastbar ist.
> Nun is dieser Motor an der alten Steuerung bei einem> gewissen Dutycycle wesentlich stärker und droht nicht stehenzubleiben.
Anstatt das Problem zu wiederholen, solltest Du auf meine Anregungen
eingehen und die Ergebnisse berichten. Durch herum raten kommst Du kaum
weiter.
Die im MOSFET "integrierte Diode" ist zwar langsam, aber je nach Typ
ganz gut belastbar.
Für die Schaltung oben nutzt sie deswegen nichts, weil sie
blöd liegt ...
Stefan Frings schrieb:>> Schutzdiode hat der MOSFET drin.>> Nein, hat er nicht. Die Diode, die Du meinst, ist eine parasitäre> Z-Diode, die nur unwesentlich belastbar ist.>>> Nun is dieser Motor an der alten Steuerung bei einem>> gewissen Dutycycle wesentlich stärker und droht nicht stehenzubleiben.>> Anstatt das Problem zu wiederholen, solltest Du auf meine Anregungen> eingehen und die Ergebnisse berichten. Durch herum raten kommst Du kaum> weiter.
Entschuldige, hab mir Deine Anregungen schon überlegt.
Der Transistor ist ein Logic Level Typ IRLML2803.
Laut Datenblatt bei 5V VGS leicht genug Schaltvermögen.
Er schaltet ja auch sauber durch!
Ich bin da gestern auf das gestoßen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM
Anscheinend ist es die Diode die im 1-Quadrantensteller Energie
verbraucht...
Tja, manchmal sind es die naheliegendsten Suchbegriffe die man gleich
gar nicht probiert..
Vielen Dank Euch Allen!
Was für einen Strom?
Bislang war noch jeder Mikrocontroller imstande, Mosfets direkt
anzusteuern. Es geht ja nur um wenige khz Schaltfrequenz.
Wenn das wirklich die Problemursache wäre, dann würde am Motor nicht die
volle Spannung ankommen und der Transistor auffällig heiß werden.
Markus H. schrieb:> Hallo,>> Hab da mal eine Frage.> Ich habe einen kleinen 24VDC Motor den ich mit PWM von einem AVR aus> betreiben möchte.> Da ich nur eine Drehrichtung habe, dachte ich mir ich mache das direkt> mit einem MOSFET gegen GND.>> +24VDC> |> |Mot|> |> |--> Was passiert da, und warum kann man das nicht so einfach lösen?
Wahrscheinlich verwendest du keinen LogicLevel MOSFET und dir fehlt die
Freilaufdiode.
Viktor N. schrieb:> Der Ausgangsport des Controller bringt den Strom nicht. Die 20mA sind> etwas schwach. Da sollte ein Treiber rein.Stefan schrieb:> Was für einen Strom?> Bislang war noch jeder Mikrocontroller imstande, Mosfets direkt> anzusteuern. Es geht ja nur um wenige khz Schaltfrequenz.>> Wenn das wirklich die Problemursache wäre, dann würde am Motor nicht die> volle Spannung ankommen und der Transistor auffällig heiß werden.
Absolut richtig. Strom fließt natürlich nur im Moment der Gateladung
bzw. -umladung. Die Gatekapazität kann man dem Datenblatt entnehmen. Mit
Zeitkonstante http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante t=R*C und dem
ohmschen Gesetz R=U*I kann man sich das recht schnell nachrechnen. Einen
Kondensator kann man nach 5t (~99,x%) locker als geladen ansehen
5t=R*C mit R=U*I
5t=U*I*C -> I=5t/U*C (alles Basiseinheiten)
Bei kleinem PMW Verhältnis und damit kleiner Spannung am Motor können
die Verluste im Steller (MOSFET und Freilaufdiode) dafür sorgen das die
PWM Werte nicht 1:1 übertragen werden können. Der einfache Aufbau hat
ggf. mehr Verluste an der Freilaufdiode und durch ein eher langsames
Schalten des MOSFETs.
> Bei kleinem PMW Verhältnis und damit kleiner Spannung am Motor können> die Verluste im Steller (MOSFET und Freilaufdiode) dafür sorgen das die> PWM Werte nicht 1:1 übertragen werden können. Der einfache Aufbau hat> ggf. mehr Verluste an der Freilaufdiode und durch ein eher langsames> Schalten des MOSFETs.
Warum sich also nicht mal das spice Modell beim Hersteller holen und die
Schaltung mit vernünftigen Flanken ankucken ?
Eine freilaufdiode scheint wirklich vorhanden zu sein, dafür spricht die
spitzenspannung im ozillogramm, welche nicht höher ist als die 24V
Versorgung. Aber! Die zwischenbereiche, wo die Spannung bei vielleicht
7v hängt, das sieht verdächtig nach nicht schnell genug abschaltenden
Transistor aus. Ein zusätzlich trace vom gate würde hier Aufschluss
bringen.
Markus H. schrieb:> Der Transistor ist ein Logic Level Typ IRLML2803.
Und wieviel Strom soll der schalten. Zeig doch mal ein Oszi-Bild vom
Stromverlauf am Motor.
> Aber! Die zwischenbereiche, wo die Spannung bei vielleicht 7v hängt, das> sieht verdächtig nach nicht schnell genug abschaltenden Transistor aus.
Nein, das ist die EMK des Motors (Generatorspannung).
Es muss nicht eine ganze H-Brücke sein, eine halbe (d.h. 2 FETs) reichen
aus, wenn Du nur eine Drehrichtung brauchst.
Diese wird dann die 7V-Bereiche auf Gnd legen (= slow decay).
Kommando zurück, habe das Bild genauer angeschaut.
Vermutung: Die Gate-Spannung ist zu gering, der FET schaltet nicht
richtig durch.
Mach biite noch ein Bild, auf dem man die Gatespannung sieht.
Hi,
Hab das nun leider nicht mehr aufgebaut.
Die Gatespannung war aber ein schönes Rechtecksignal mit satten 5V.
Ich habe alles nochmal verglichen und der Unterschied des Drehmoments
zwischen nur FET und Vollbrücke ist zwar vorhanden, aber nicht unbedingt
groß... bei 30-35% Duty Cycle fangen beide Ansteuerungen erst an den
Motor anzutreiben. von 30-50% ist der professionelle IC zwar besser,
nach oben hin wird die Kraft beider Lösungen dann vergleichbar. Da ich
nach erneutem rumrechnen bei dieser Pumpe eher im oberen Drehzahlbereich
arbeite, müsste die Lösung mit dem FET ausreichen.
Freilaufdiode ist drin und kommt natürlich auch unbedingt in das Design.
Vielen Dank..
SCR13.PNG
(8,3 KB)
