Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik BLDC- Controller 44VDC


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen,

wie schon oft besprochen in diesem Forum habe auch ich die eine oder 
andere Frage bezüglich Aufbau und Design eines BLDC- Controllers.
Im Forum konnte ich leider kein Projekt finden, dass ebenfalls mit einer 
Spannung von 44V (12S- LiPo) realisiert wurde, desswegen ein neuer 
Eintrag.

Mit diesem Controller möchte ich gerne einen Brushlessmotor betreiben 
und bin mir nicht ganz sicher, ob meine Schaltung zu 100% stimmt, bzw. 
hat jemand schon Erfahrungen mit Eigendesign gesammelt und vielleicht 
noch einen Tip für mich.

Wo ich mir nicht ganz sicher bin, ist die BEMF- Schaltung, da ich beim 
Spannungsteiler nicht sagen kann wie hoch die Selbstinduktionsspannung 
sein wird, und ob das überhaupt so gesagt werden kann, ohne vorher 
Messungen am Motor zu machen.

Ich habs mal so ausgelegt, dass es Spannungen bis max. 50V sein können, 
so sieht der Controller die maximalen 5V am Comparator.
Des Weiteren bin ich mir nicht sicher ob es reicht wenn ich die High- 
Side FET's via PWM ansteuere und die LOW- side nicht, bzw. die einfach 
auf Masse ziehe.

Im Anhang liegt das .pdf meiner Schaltung bei.

Der Motor der verwendet werden soll ist der hier:
http://hobbyking.com/hobbyking/store/__18184__Turnigy_Aerodrive_SK3_6374_149kv_Brushless_Outrunner_Motor.html

Ich währe froh wenn mir jemand ein Feedback dazu geben könnte oder noch 
ein Tip auf Lager hat.


Danke und Gruss,
Andi

von maaa (Gast)


Lesenswert?

Wird die Selbst-Induktionsspannung nicht von der B6 Brücke begrenzt? 
Weil die MOSFETs haben ja alle Body-Dioden die dann leiten (Rückspeisen 
in Zwischenkreis) und die Spannung begrenzen.
Also passt deine Auslegung. Falls du noch n Brems-Chopper drin hast der 
höhere DC Spannungen zulässt würde ich die Spannungsteiler auf diese 
höhere Spannung auslegen.

von Florian V. (florianv)


Lesenswert?

Rrrrespeeeekt, eine neue Dimension der Unleserlichkeit.

Ich sag nur N$9, N$10. N$31 ist auch schön.

Ein gut gemeinter Tipp: Bei der Anordnung der Pins an einem 
Schaltplansymbol muss man sich nicht an die Reihenfolge der 
Pinnummerierung halten. Nach Funktion gruppieren.

Und "Art.Nr. 810586" als Bauteiltyp ist auch nicht hilfreich.

Ich bin ein Verfechter davon, Signale als Linien zu zeichnen. Nur da, wo 
es die Lesbarkeit erhöht (!) werden Verbindungen mittels Labels 
eingesetzt. Da muss beim Schaltplanzeichnen halt ein bischen mehr Arbeit 
investiert werden.

von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Oke. Besser so? die Art- Nummern gibt man bei 
https://www.distrelec.de/home ein und hat alle Infos zusammen.

von conquistador (Gast)


Lesenswert?

Ich kenne mich ja da nich so aus, aber alle Schaltungen die ich so 
gesehen habe, und auch meine eigene, die haben da keine 4 Transistoren 
und massenhaft Widerstände usw. in jeder Halbbrücke. Scheinbar habe ich 
genau so schlechte Augen wie mawin, erkenne da nicht mal was das für 
Treiber sind, aber alle Treiber die ich bis jetzt gesehen habe, hatten 
die Diode irgendwie nicht nach Masse sondern nach VCC.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

@conquistador: Die 4 Transistoren sind je zwei parallel geschaltene 
high- und low- side Treiber einer jeweiligen Phase, macht das Sinn für 
dich?

Wegen dem "schlecht leserlich" die angehängte Datei ist ein .pdf, kann 
runtergeladen und geöffnet werden. So kannst du jeden einzelnen 
Buchstaben mit "zoom" auf Bildschirmgrösse anpassen und dann hoffentlich 
auch lesen!

Aber für dich gerne: die Treiber heissen IR2181 und wenn du dann das 
Datenblatt studiert hast, weisst du weshalb die Diode so reinkommt.

Ich kann dich drauf hinweisen, aber auch noch für dich das Datenblatt 
vorlesen leider nicht.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

kleiner Nachtrag, die "massenhaft Widerstände" sind deshalb, weil man 
was vernünftiges möchte und nicht die "alles- weg- gespaart"- Ware aus 
China.
Abgesehen davon kannst du dir vorstellen dass ein RC- Motor der mit 44V 
läuft auch eine gewisse Leistung hat.
Und da sollte man dem Ganzen schon eine anständige Ansteuerung 
spendieren.

von maaa (Gast)


Lesenswert?

In der Bootstrap-Schaltung würde ich auf jeden fall noch einen 
Widerstand in Serie zur Diode vorsehen, bzw. einen dimensionieren und 
einbauen. Weil "Diode-direkt" führt zu einem unnötig hohen Ladestrom. 
Dazu gibts ein App-Note von IR

von maaa (Gast)


Lesenswert?

Und Ref Speed würde ich so ändern dass im Fehlerfall (Poti nicht 
bestückt, oder falls extern abgerissen) sich ein Wert für 0 Drehzahl 
ergibt.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Kannst du mir die ap note Nummer sagen? ich hab das Datenblatt 
durchgeschaut und die ap note "an- 978" und nichts mit nem Widerstand in 
Serie gefunden.

von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Okay, das Schema habe ich angepasst, einen Widerstand von 1Mohm der den 
ADC- Eingang aus Masse zieht bei Leitungsbrucht, danke guter Tip ;-)

von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

So, nun sollte es keine unbeschrifteten Bauteile mehr geben.

Wo ich mir immer noch nicht sicher bin ist bei der BEMF- Schaltung, hat 
jemand schon einmal die BEMF von einem BLDC- Regler für 12S ausgemessen 
und kennt die Widerstandswerte?

Ich weiss dass die induzierte Spannung an der BEMF abhängig von der 
Drehzahl ist, das heisst umso langsamer der Motor dreht, umso kleiner 
ist diese Spannung.
Nun ist es so, dass mein Motor eine Mindestdrehzahl von knapp 50Hz hat 
(das sind bei 9 Polpaaren ca. 333 1/min) was untypisch für einen 
Modellbaumotor dieser Art ist.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

maaa schrieb:
> Wird die Selbst-Induktionsspannung nicht von der B6 Brücke begrenzt?
> Weil die MOSFETs haben ja alle Body-Dioden die dann leiten (Rückspeisen
> in Zwischenkreis) und die Spannung begrenzen.
> Also passt deine Auslegung. Falls du noch n Brems-Chopper drin hast der
> höhere DC Spannungen zulässt würde ich die Spannungsteiler auf diese
> höhere Spannung auslegen.

Ah ja stimmt, das heisst die Spannung am Spannungsteiler kann maximal 
die Nennspannung + Diode Vorwärtsspannung betragen, was noch leicht 
unter 50V ist.
Nur weiss ich nicht wie gross die Spannung sein wird wenn der Motor ganz 
langsam dreht. Das muss ich dann wohl messen und den Spannungsteiler 
eventuell anpassen.

von Peter (Gast)


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> Nur weiss ich nicht wie gross die Spannung sein wird wenn der Motor ganz
> langsam dreht.

Unter 1000 U/min habe ich noch nie irgend was sinnvolles aus so einem 
Murks rauskommen sehen. Wieso kopierst du nur diesen 0-8-15 Dreck und 
machst was vernünftiges ?

- Was sollen die LEDs an der Ausgangsstufe? Die sterben schneller als du 
schauen kannst
- Wieso bennenst du Netze so beschissen?
- Warum verwendest du galvanisch isolierte DC/DC Wandler und hast dann 
keine galvanische Isolierung an der Treiberstufe ?! Was ist das denn für 
ein Schrott ?

Andi K. schrieb:
> die Art- Nummern gibt man bei
> https://www.distrelec.de/home ein und hat alle Infos zusammen.

Diese Besserwisserkommentare kannst du dir an Hut stecken. Du willst was 
von uns und nicht wir was von dir. Also gewöhn dir einen gewissen 
Respekt an und spar dir solche Kommentare. Wenn du faul bist hilft dir 
keiner. Vergleiche Stichwort Netiquette

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

...was ist denn mit dir nicht I.O? Wenn du mir nicht helfen willst dann 
lass es und verstreu keine Miesmacherkommentare! Tut mir ja leid dass 
ich mich erst seit vier Wochen damit beschäftige, tut mir leid dass ich 
kein Master in Eltech habe, aber was denkst du wieso Leute in diesem 
Forum um Hilfe bitten? GERADE WEIL SIE NICHT SO SUPERTOLL WIE DU SIND!
Also kratz bitte noch den letzten Rest Sozialkompetenz zusammen den du 
(hoffentlich) noch hast und bleib anständig!

Was den "zusammen kopierten 0-8-15 Dreck" angeht, die Grundlagen dazu 
habe ich aus dem Wiki von Mikrocontroller. Also wenn du jemanden 
anschnauzen möchtest, dann doch derjenige der das ins Wiki geschrieben 
hat.

Ich behalte mir das Recht vor auf die "Fragen" in deiner Hassrede nicht 
einzugehen, da ich mir einen anständigen Umgang gewohnt bin und den 
versuche auch zu pflegen.
Abgesehen davon scheinst du mir nicht sonderlich Ahnung von High- Side 
Treibern zu haben, so wie du beschreibst wie mir die LED's abrauchen 
sollen... dir scheint nicht klar zu sein dass U_GS vom High- Side- FET 
max 15V ist und da die LED parallel zu Gate- Source geschalten ist, sie 
auch nicht mehr als 15V sehen wird...

Gruss, Andi

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Mir ist nicht klar, warum du nicht die OC Ausgangspärchen des Mega168 
benutzt. Das wären PD5 und PD6 für die erste Phase, PB1 und PB2 für 
Phase 2 und PB3 und PD5 für Phase Nummer 3.
Das erleichtert die Ansteuerung mit PWM ganz erheblich und erfordert so 
gut wie keine Hardware ausser den Treiber IC zwischen MC und Endstufe.
Die Schaltung mit dem HC08 ist ein Shutdown? M.E. kann das auch der 
Prozessor erledigen, wenn die Ausgänge pulldowns besitzen und er die 
Ausgänge hochohmig schaltet.

Ich vermisse eine Strommessung. Und ein externer Oszillator ist schön, 
aber da du sowieso beide Osc. Pins frei hast, tut es da auch ein 
einfacher Quarz.

Ich empfehle dir, mal Application Note AVR444 zu lesen:
http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf
und die Pläne zum MC100 Motorcontrol Board.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> Abgesehen davon scheinst du mir nicht sonderlich Ahnung von High- Side
> Treibern zu haben, so wie du beschreibst wie mir die LED's abrauchen
> sollen... dir scheint nicht klar zu sein dass U_GS vom High- Side- FET
> max 15V ist und da die LED parallel zu Gate- Source geschalten ist, sie
> auch nicht mehr als 15V sehen wird...

Moin Zusammen,

ich muss auch mal meinen Senf dazugeben. Die LEDs sind an den Gates 
Grundsätzlich nicht gut. Überlegs dir genau. Deine Highside wird während 
des Einschaltens von einem 100nF Cap versorgt. 100nF bei 1k1 
Vorwiderstand ist 1µS. Bei 20kHz PWM Frequenz bist du bei 50µs Periode. 
Dh. bei einem Duty von 2% sinkt deine U_GS der Highside auf ca. 9 Volt, 
bei 10% Duty bist du auf jeden Fall unter deiner U_th der Highside Fets.

Zum Anderen die LEDs wären ohne Z Dioden an den Gates wahrscheinlich 
wirklich gestorben. Den Treiber und Gate mit Gate Widerstand bilden 
einen Schwingkreis. (Leitungsinduktivität, Widerstand, Gatekapazität) 
Die Dämpfung dieses Kreises machst du über den R.

Welche PWM Frequenz willst du überhaupt fahren. Danach sollte man auch 
die Flankensteilheit der Gatespannung und die Totzeit dimensionieren.

Außerden würde ich bei deinem Bootstrapcap mindestens einen 1µF Kerko 
nehmen. Zuviel Kapazität schadet dort nie. Außerdem musst du bei einer 
BL Maschine wie dem 6374 bei 44V und 192rpm/V mit 8500rpm an der Welle 
bei 7 Polparen also 60krpm elektrisch rechnen dh. 1kHz Feldfrequenz. 
Davon ausgehend das du 100% PWM fahren willst musst du ein Drittel mit 
dem Bootstrap durch halten also 333µs, da willst du keine Last in der 
Gatebeschaltung, die Leckströme sind so schon hoch genug.

Du siehst da kann alles ganz einfach gehen, deine jetzige Schaltung wird 
sicher auch so funktionieren, aber mit diversen Einschränkungen.

Und Mit Verlaub: die Holger Regler von Mikrokopter, sind zwar recht 
einfach gebaut aber eher Spielzeug.

Noch was zu BMF Schaltung. Dir kommt es nur auf den Nulldurchgang an. du 
brauchst folglich nicht wissen was bei 44V los ist. Also Widerstand und 
Z_Diode direkt an die Phase. Dann von der Z_Diode das normale Netzwerk, 
Und lieber niederohmiger als zu hochohmig. 1mA oder besser 10mA können 
dabei 44V an der Phase schon laufen. Stört ja nicht, im gegenteil macht 
die Erkennung robuster.

Gruß

Tec

: Bearbeitet durch User
von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Matthias Sch. schrieb:
> Mir ist nicht klar, warum du nicht die OC Ausgangspärchen des Mega168
> benutzt. Das wären PD5 und PD6 für die erste Phase, PB1 und PB2 für
> Phase 2 und PB3 und PD5 für Phase Nummer 3.
> Das erleichtert die Ansteuerung mit PWM ganz erheblich und erfordert so
> gut wie keine Hardware ausser den Treiber IC zwischen MC und Endstufe.

Die externe Beschaltung der Gates mit nur einem PWM Kanal erlaubt mir 
das Ganze mir nur einem Timer/ Counter zu erledigen. So kann ich weitere 
Counter später noch für andere Dinge wie Drehzahlregelung benutzen. Das 
steht so übrigens auch in der AP- Note AVR444 auf Seite 6.

> Die Schaltung mit dem HC08 ist ein Shutdown? M.E. kann das auch der
> Prozessor erledigen, wenn die Ausgänge pulldowns besitzen und er die
> Ausgänge hochohmig schaltet.

Ebenfalls auf Seite 6 ist die Rede von einem Pull- Down Widerstand am 
PWM- Kanal, So kann beim Aufstarten der Schaltung kein high- side 
Ausgang durchsteuern.

>
> Ich vermisse eine Strommessung. Und ein externer Oszillator ist schön,
> aber da du sowieso beide Osc. Pins frei hast, tut es da auch ein
> einfacher Quarz.

Ja die Strommessung habe ich mir überlegt. Im ersten Schritt möchte ich 
diese jedoch weglassen und evt., später in der Zuleitung einbauen und 
via Interrupt den AVR tripen lassen.

>
> Ich empfehle dir, mal Application Note AVR444 zu lesen:
> http://www.atmel.com/Images/doc8012.pdf
> und die Pläne zum MC100 Motorcontrol Board.

Boarddaten habe ich leider keine gefunden.

Gruss Andi

von Helper (Gast)


Lesenswert?

Ohne mich jetzt hier eingelesen zu haben:

Habe vor ein paar Monaten das exakt gleiche gemacht, nur für 4S.

Was sich auf alle Fälle mal lohnt zum lesen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%FCr_Modellbaumotoren

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Helper schrieb:
> Ohne mich jetzt hier eingelesen zu haben:
>
> Habe vor ein paar Monaten das exakt gleiche gemacht, nur für 4S.
>
> Was sich auf alle Fälle mal lohnt zum lesen:
> 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%FCr_Modellbaumotoren

Danke, habe ich gelesen, aber genau das war der Grund weshalb ich einen 
neuen Eintrag gemacht habe, weil ich keine Einträge mit 44V gefunden 
habe ;-)

Gruss, Andi

von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Tec Nologic schrieb:
> Andi K. schrieb:
>> Abgesehen davon scheinst du mir nicht sonderlich Ahnung von High- Side
>> Treibern zu haben, so wie du beschreibst wie mir die LED's abrauchen
>> sollen... dir scheint nicht klar zu sein dass U_GS vom High- Side- FET
>> max 15V ist und da die LED parallel zu Gate- Source geschalten ist, sie
>> auch nicht mehr als 15V sehen wird...
>
> Moin Zusammen,
>
> ich muss auch mal meinen Senf dazugeben. Die LEDs sind an den Gates
> Grundsätzlich nicht gut. Überlegs dir genau. Deine Highside wird während
> des Einschaltens von einem 100nF Cap versorgt. 100nF bei 1k1
> Vorwiderstand ist 1µS. Bei 20kHz PWM Frequenz bist du bei 50µs Periode.
> Dh. bei einem Duty von 2% sinkt deine U_GS der Highside auf ca. 9 Volt,
> bei 10% Duty bist du auf jeden Fall unter deiner U_th der Highside Fets.

Okay, da habe ich wohl das Datenblatt des Treibers nicht sichtig 
verstanden. Macht allerdings Sinn jetzt wo mans weiss ;-)
Die LED's habe ich gestrichen und werde die Leiterbahnen vom Treiber zum 
Gate so breit und so kurz wie möglich machen.

>
> Zum Anderen die LEDs wären ohne Z Dioden an den Gates wahrscheinlich
> wirklich gestorben. Den Treiber und Gate mit Gate Widerstand bilden
> einen Schwingkreis. (Leitungsinduktivität, Widerstand, Gatekapazität)
> Die Dämpfung dieses Kreises machst du über den R.

Das verstehe ich nicht ganz, wieso genau knallts mir die LED's durch? So 
wie ich das verstanden habe erzeugt der Treiber eine Spannung die um die 
Versorgungsspannung (+15V) plus der Spannung an der jeweiligen Phase 
höher ist.
Also besteht doch eine max. Spannungsdifferenz U_GS von 15V? Verwechsle 
ich da was?

>
> Welche PWM Frequenz willst du überhaupt fahren. Danach sollte man auch
> die Flankensteilheit der Gatespannung und die Totzeit dimensionieren.

ich habe an 20kHz gedacht, da diese Frequenz über der höhrbaren des 
Menschen ist und somit nicht stört.

>
> Außerden würde ich bei deinem Bootstrapcap mindestens einen 1µF Kerko
> nehmen. Zuviel Kapazität schadet dort nie. Außerdem musst du bei einer
> BL Maschine wie dem 6374 bei 44V und 192rpm/V mit 8500rpm an der Welle
> bei 7 Polparen also 60krpm elektrisch rechnen dh. 1kHz Feldfrequenz.

Wie kommst du auf 7 Polpaare? Der obige Link sollte eine Maschine 
anzeigen die 149k/V hat und 18T also 9 Polpaare.
Rechnerisch gleicht sich der Fehler jedoch aus, wenn ich das richtig 
verstanden habe. Feldfrequenz nur leicht über 1kHz bei geladenem Akku.

> Davon ausgehend das du 100% PWM fahren willst musst du ein Drittel mit
> dem Bootstrap durch halten also 333µs, da willst du keine Last in der
> Gatebeschaltung, die Leckströme sind so schon hoch genug.
>
> Du siehst da kann alles ganz einfach gehen, deine jetzige Schaltung wird
> sicher auch so funktionieren, aber mit diversen Einschränkungen.
>
> Und Mit Verlaub: die Holger Regler von Mikrokopter, sind zwar recht
> einfach gebaut aber eher Spielzeug.

Bis anhin habe ich noch keine Schaltung gesehen die viel anders 
aufgebaut ist, daher bin ich davon ausgegangen dass man das so macht für 
Motoren dieser Art. Wenn du etwas besseres hast dann gerne ;-)
>
> Noch was zu BMF Schaltung. Dir kommt es nur auf den Nulldurchgang an. du
> brauchst folglich nicht wissen was bei 44V los ist. Also Widerstand und
> Z_Diode direkt an die Phase. Dann von der Z_Diode das normale Netzwerk,
> Und lieber niederohmiger als zu hochohmig. 1mA oder besser 10mA können
> dabei 44V an der Phase schon laufen. Stört ja nicht, im gegenteil macht
> die Erkennung robuster.
>
Meine BEMF- Schaltung habe ich nun angepasst, bin mir aber nicht sicher 
ob du es so gemeint hast.
Die RC- Schaltung ist ein Tiefpass und hat die Grenzfrequenz von 339Hz, 
was deutlich unter den 20kHz von der PWM liegt. Das sollte mir also eine 
gute Dämpfung geben. Die Frage ist nur ob das auch bei kleinen 
Spannungen geht, da die Z- Diode ja einen Mindeststrom braucht. 
Ansonsten erhöht sich die Zenerspannung aufgrund des Differentiellen 
Widerstandes.
Da ich den Motor auch bei einer Feldfrequenz von 50HZ (also 330rpm) 
betreiben möchte wird das wohl nicht so simpel zu lösen sein.
Falls das also Problematisch sein soll, kann ich dem mit Hallsensoren 
entgegen wirken?

Weiter noch die Sache mit der Treiberansteuerung via PWM.
Laut AVR444 Ap- Note braucht man 6 UND- Gatter um high- und low- side 
gleichermassen anzusteuern. Ich habe aber auch gelesen es geht mit 3, 
wenn ich nur die high- Seite takte und die low- Seite jeweils 
durchschalte. Was meint ihr dazu? was funktioniert und was nicht?


Gruss, Andi

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> Das verstehe ich nicht ganz, wieso genau knallts mir die LED's durch? So
> wie ich das verstanden habe erzeugt der Treiber eine Spannung die um die
> Versorgungsspannung (+15V) plus der Spannung an der jeweiligen Phase
> höher ist.
> Also besteht doch eine max. Spannungsdifferenz U_GS von 15V? Verwechsle
> ich da was?

Weil das Gate überschwingt weshalb man bei Leistungselektronik 
Baugruppen dort gern eine Z-Diode spendiert. Also direkt vom Gate zur 
Source. Die schützt dann den Fet. An zu hoher U_GS sterben die Fets sehr 
schnell.

>Wie kommst du auf 7 Polpaare? Der obige Link sollte eine Maschine
>anzeigen die 149k/V hat und 18T also 9 Polpaare.
>Rechnerisch gleicht sich der Fehler jedoch aus, wenn ich das richtig
>verstanden habe. Feldfrequenz nur leicht über 1kHz bei geladenem Akku.
Ok hatte mich in der Maschine vertan.

>Bis anhin habe ich noch keine Schaltung gesehen die viel anders
>aufgebaut ist, daher bin ich davon ausgegangen dass man das so macht für
>Motoren dieser Art. Wenn du etwas besseres hast dann gerne ;-)
Ich bezog mich dabei eher auf die Ansteuerung der Brücke. Bei der BEMF 
schaltung kenne ich auch nicht viele andere Varianten die auf die 
Comperatoren gehen. Eher die Sachen über ADC und dann Filtern.

>Die RC- Schaltung ist ein Tiefpass und hat die Grenzfrequenz von 339Hz,
>was deutlich unter den 20kHz von der PWM liegt. Das sollte mir also eine
>gute Dämpfung geben. Die Frage ist nur ob das auch bei kleinen
>Spannungen geht, da die Z- Diode ja einen Mindeststrom braucht.
>Ansonsten erhöht sich die Zenerspannung aufgrund des Differentiellen
>Widerstandes.
>Da ich den Motor auch bei einer Feldfrequenz von 50HZ (also 330rpm)
>betreiben möchte wird das wohl nicht so simpel zu lösen sein.
>Falls das also Problematisch sein soll, kann ich dem mit Hallsensoren
>entgegen wirken?

Naja der Tiefpass macht dir bei 340Hz schon 45° Phase, das willst du 
nicht
du musst höher mit der Frequenz ich würde mal 2kHz anpeilen. Dann musst 
für
Leerlaufdrehzahlen zwar das Timing vor ziehen aber das musst du eher bei 
Blockkommutierung.


>Weiter noch die Sache mit der Treiberansteuerung via PWM.
>Laut AVR444 Ap- Note braucht man 6 UND- Gatter um high- und low- side
>gleichermassen anzusteuern. Ich habe aber auch gelesen es geht mit 3,
>wenn ich nur die high- Seite takte und die low- Seite jeweils
>durchschalte. Was meint ihr dazu? was funktioniert und was nicht?

Keine Gattermätzchen. Entweder 6 komplementäre PWMs (kann das der 
168er?) oder du nimmst 3 PWM Ausgänge und z.b. IR2104 mit einem Eingang 
und einem SD Pin, damit du die Phase abschalten kannst zum BEMF messen.

Um die BEMF besser zu messen kannst du auch Synchon samplen. Also den 
Komperator Wert nur im Overflow int der PWM aus zu lesen Wenn diese 
Symmetrisch läuft also up-down dann kannst in der Spitze sampeln, ist 
zeitlich genau genug, und störungs arm. Da du samplest wenn eine Phase 
auf 44V und eine auf 0V liegt.

Gruß

Tec

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Tec Nologic schrieb:
> Andi K. schrieb:
>> Das verstehe ich nicht ganz, wieso genau knallts mir die LED's durch? So
>> wie ich das verstanden habe erzeugt der Treiber eine Spannung die um die
>> Versorgungsspannung (+15V) plus der Spannung an der jeweiligen Phase
>> höher ist.
>> Also besteht doch eine max. Spannungsdifferenz U_GS von 15V? Verwechsle
>> ich da was?
>
> Weil das Gate überschwingt weshalb man bei Leistungselektronik
> Baugruppen dort gern eine Z-Diode spendiert. Also direkt vom Gate zur
> Source. Die schützt dann den Fet. An zu hoher U_GS sterben die Fets sehr
> schnell.

Gut, dann werd ich den Gates auch so ne Diode spendieren.
>
>>Wie kommst du auf 7 Polpaare? Der obige Link sollte eine Maschine
>>anzeigen die 149k/V hat und 18T also 9 Polpaare.
>>Rechnerisch gleicht sich der Fehler jedoch aus, wenn ich das richtig
>>verstanden habe. Feldfrequenz nur leicht über 1kHz bei geladenem Akku.
> Ok hatte mich in der Maschine vertan.
>
>>Bis anhin habe ich noch keine Schaltung gesehen die viel anders
>>aufgebaut ist, daher bin ich davon ausgegangen dass man das so macht für
>>Motoren dieser Art. Wenn du etwas besseres hast dann gerne ;-)
> Ich bezog mich dabei eher auf die Ansteuerung der Brücke. Bei der BEMF
> schaltung kenne ich auch nicht viele andere Varianten die auf die
> Comperatoren gehen. Eher die Sachen über ADC und dann Filtern.
>
>>Die RC- Schaltung ist ein Tiefpass und hat die Grenzfrequenz von 339Hz,
>>was deutlich unter den 20kHz von der PWM liegt. Das sollte mir also eine
>>gute Dämpfung geben. Die Frage ist nur ob das auch bei kleinen
>>Spannungen geht, da die Z- Diode ja einen Mindeststrom braucht.
>>Ansonsten erhöht sich die Zenerspannung aufgrund des Differentiellen
>>Widerstandes.
>>Da ich den Motor auch bei einer Feldfrequenz von 50HZ (also 330rpm)
>>betreiben möchte wird das wohl nicht so simpel zu lösen sein.
>>Falls das also Problematisch sein soll, kann ich dem mit Hallsensoren
>>entgegen wirken?
>
> Naja der Tiefpass macht dir bei 340Hz schon 45° Phase, das willst du
> nicht
> du musst höher mit der Frequenz ich würde mal 2kHz anpeilen. Dann musst
> für
> Leerlaufdrehzahlen zwar das Timing vor ziehen aber das musst du eher bei
> Blockkommutierung.

Okay, pass ich auch an.
>
>
>>Weiter noch die Sache mit der Treiberansteuerung via PWM.
>>Laut AVR444 Ap- Note braucht man 6 UND- Gatter um high- und low- side
>>gleichermassen anzusteuern. Ich habe aber auch gelesen es geht mit 3,
>>wenn ich nur die high- Seite takte und die low- Seite jeweils
>>durchschalte. Was meint ihr dazu? was funktioniert und was nicht?
>
> Keine Gattermätzchen. Entweder 6 komplementäre PWMs (kann das der
> 168er?) oder du nimmst 3 PWM Ausgänge und z.b. IR2104 mit einem Eingang
> und einem SD Pin, damit du die Phase abschalten kannst zum BEMF messen.

Wieso sollte das mit dem Gatter eine schlechte Sache sein? das Gewicht 
spielt keine Rolle und das bisschen mehr Geld auch nicht :D Das Problem 
ist hald wenn ich alles mit 3 PWM's machen möchte, habe ich keine Timer 
mehr für andere Aufgaben. Und da die 3 PWM's sowieso alle Synchron 
arbeiten kann ich das auch mit einer UND- Verknüpfung erledigen.
Beim IR2104 gefällt mir der schwache Ausgangsstrom für die geiden Gates 
nicht sonderlich, das gibt nicht mehr so ne steile Flanke :-/
>
> Um die BEMF besser zu messen kannst du auch Synchon samplen. Also den
> Komperator Wert nur im Overflow int der PWM aus zu lesen Wenn diese
> Symmetrisch läuft also up-down dann kannst in der Spitze sampeln, ist
> zeitlich genau genug, und störungs arm. Da du samplest wenn eine Phase
> auf 44V und eine auf 0V liegt.

Das hatte ich auch so vor, zumal stehts so auch im Wiki geschrieben.

Gruss, Andi

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> Wieso sollte das mit dem Gatter eine schlechte Sache sein? das Gewicht
> spielt keine Rolle und das bisschen mehr Geld auch nicht :D Das Problem
> ist hald wenn ich alles mit 3 PWM's machen möchte, habe ich keine Timer
> mehr für andere Aufgaben. Und da die 3 PWM's sowieso alle Synchron
> arbeiten kann ich das auch mit einer UND- Verknüpfung erledigen.
> Beim IR2104 gefällt mir der schwache Ausgangsstrom für die geiden Gates
> nicht sonderlich, das gibt nicht mehr so ne steile Flanke :-/

Ok ich arbeite zulange mit größeren Prozessoren. eine PWm auf n Und 
Gatter sollte es dann doch sein. Oder n kleiner STM32, aber mach das mit 
dem Prozi der dir gefällt, Leistungsmäßig reicht der AVR auch.

Sonst siehts erst mal gut aus. Ansonsten gilt speziell bei 
Leistungselektronik, "Elektronik funktioniert nur mit Rauch, wenn der 
Rauch entweicht ists kaputt".

: Bearbeitet durch User
von Achim (Gast)


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
>>>Weiter noch die Sache mit der Treiberansteuerung via PWM.
>>>Laut AVR444 Ap- Note braucht man 6 UND- Gatter um high- und low- side
>>>gleichermassen anzusteuern. Ich habe aber auch gelesen es geht mit 3,
>>>wenn ich nur die high- Seite takte und die low- Seite jeweils
>>>durchschalte. Was meint ihr dazu? was funktioniert und was nicht?
>>
>> Keine Gattermätzchen. Entweder 6 komplementäre PWMs (kann das der
>> 168er?) oder du nimmst 3 PWM Ausgänge und z.b. IR2104 mit einem Eingang
>> und einem SD Pin, damit du die Phase abschalten kannst zum BEMF messen.
>
> Wieso sollte das mit dem Gatter eine schlechte Sache sein? das Gewicht
> spielt keine Rolle und das bisschen mehr Geld auch nicht :D Das Problem
> ist hald wenn ich alles mit 3 PWM's machen möchte, habe ich keine Timer
> mehr für andere Aufgaben. Und da die 3 PWM's sowieso alle Synchron
> arbeiten kann ich das auch mit einer UND- Verknüpfung erledigen.
> Beim IR2104 gefällt mir der schwache Ausgangsstrom für die geiden Gates
> nicht sonderlich, das gibt nicht mehr so ne steile Flanke :-/

Bei PWM-Ausgängen geht es um die Totzeit, sie man zwischen dam 
ausschalten und Einschalten der high- und Low-Side einfügen sollte. 
Sonst hast du bei jedem Kommutieren einen Kurzschluss über die FETs.

Deswegen fügt man eben eine Totzeit ein, um sicherzustellen, dass der 
FET, der gerade ausgeschaltet wurde hochohmig genug ist um nicht durch 
zu brennen (oder den Akku zu überlasten, ...).

Wenn dir die PWM-Kanäle des ATMega nicht reichen, musst du halt was 
größeres einsetzen, Mega32, XMega (leider 3,3V aber können die Totzeit 
direkt erzeugen) oder direkt einen Cortex.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

> Bei PWM-Ausgängen geht es um die Totzeit, sie man zwischen dam
> ausschalten und Einschalten der high- und Low-Side einfügen sollte.
> Sonst hast du bei jedem Kommutieren einen Kurzschluss über die FETs.
>
> Deswegen fügt man eben eine Totzeit ein, um sicherzustellen, dass der
> FET, der gerade ausgeschaltet wurde hochohmig genug ist um nicht durch
> zu brennen (oder den Akku zu überlasten, ...).
>
> Wenn dir die PWM-Kanäle des ATMega nicht reichen, musst du halt was
> größeres einsetzen, Mega32, XMega (leider 3,3V aber können die Totzeit
> direkt erzeugen) oder direkt einen Cortex.

Okay das macht durchaus Sinn was du da schreibst.
Das kann man aber auch programmtechnisch so machen, dass man ein Delay 
einfügt bevor man low- side schaltet. Mit grösseren AVR's kenn ich mich 
leider zu wenig aus.

Gruss, Andi

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Tec Nologic schrieb:

> Ok ich arbeite zulange mit größeren Prozessoren. eine PWm auf n Und
> Gatter sollte es dann doch sein. Oder n kleiner STM32, aber mach das mit
> dem Prozi der dir gefällt, Leistungsmäßig reicht der AVR auch.

Danke, werde ich beherzen!
>
> Sonst siehts erst mal gut aus. Ansonsten gilt speziell bei
> Leistungselektronik, "Elektronik funktioniert nur mit Rauch, wenn der
> Rauch entweicht ists kaputt".

:D kenn ich, ich arbeite mit VSD's im Mittelspannungsbereich (bis 6kV 
Motorenspannung und 7MVA) - Elektronik ist quasi mein Hobby - und glaub 
mir, da rauchts dann richtig :D

von Andi K. (aykay90)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

So nun habe ich das Schema nochmals angepasst.
Die Sache mit der PWM- Beschaltung entnehme ich der AVR444 Ap- Note. So 
spare ich mir zwei Timer und zwei Pins, ebenfalls entlaste ich den uC 
etwas.

Weiters habe ich den Gates jeweils eine Z- Diode gespendet um 
Überschwinger grösser 18V abzufangen.

Ebenfalls habe ich in der BEMF noch einen provisorischen Spannungsteiler 
eingebaut, ob und wie ich den bestücken werde muss ich wohl in Versuchen 
ermitteln da mir Motordaten fehlen.

Falls noch Einwände oder Ideen vorhanden wären, nur her damit ;-)


Gruss, Andi

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mach aus L1 eine 100µH und aus C10 einen 100nF. AREF solltest du 
wirklich nicht an +5V anschliessen, du verbaust dir dauerhaft die 
Möglichkeit einer anderen Referenzspannung. Am besten blockst du den 
AREF Eingang nur mit einem anderen 100nF gegen Masse ab und wählst per 
Software die Referenz.
R13 - R15 erscheinen mir sehr klein. Du musst bei deinem Motor mit bis 
zu 100V Back EMF rechnen und trotzdem den Querstrom durch die 
Zenerdioden nicht überschreiten.
Schon Atmel hat bei dem Lullermotor (18-24V) des MC100 Vorwiderstände 
von 115k in der oberen Hälfte des Spannungsteilers und 44k in der 
unteren Hälfte.
Falls du den Plan nicht hast, habe ich dir mal den entsprechenden Auszug 
angehängt.

Andi K. schrieb:
> Weiters habe ich den Gates jeweils eine Z- Diode gespendet um
> Überschwinger grösser 18V abzufangen.

Wenn der Gatetreiber kräftig genug ist, um die Gates zügig zu laden und 
zu entladen, sind die gar nicht nötig. Selbst bei unseren 48V/4kW 
Motoren sind die Gates sauber und frei von Überschwingern, solange die 
Versorgung der Treiber kräftig genug und sauber abgeblockt ist.

: Bearbeitet durch User
von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Matthias Sch. schrieb:
> Mach aus L1 eine 100µH und aus C10 einen 100nF. AREF solltest du
> wirklich nicht an +5V anschliessen, du verbaust dir dauerhaft die
> Möglichkeit einer anderen Referenzspannung. Am besten blockst du den
> AREF Eingang nur mit einem anderen 100nF gegen Masse ab und wählst per
> Software die Referenz.

Das stimmt, werde ich so machen, bei so eine Schaltung kommt es wohl zu 
grösseren Störungen im Netz, da ists doch besser man nimmt ein grösseres 
L.

> R13 - R15 erscheinen mir sehr klein. Du musst bei deinem Motor mit bis
> zu 100V Back EMF rechnen und trotzdem den Querstrom durch die
> Zenerdioden nicht überschreiten.

Wie kommst du auf die 100V? Erfahrungswert?

> Schon Atmel hat bei dem Lullermotor (18-24V) des MC100 Vorwiderstände
> von 115k in der oberen Hälfte des Spannungsteilers und 44k in der
> unteren Hälfte.
> Falls du den Plan nicht hast, habe ich dir mal den entsprechenden Auszug
> angehängt.

Was ich jetzt nicht weiss ist, ob der "BEMF_C" direkt auf den AVR geht 
oder noch eine Schaltung dran hängt.
Denn rein rechnerisch, wäre die Spannung an diesem Pin 6.6V wenn ich mit 
einer BEMF- Spannung von 24V rechne und somit etwas zu viel für den AVR.
jetzt habe ich das doppelte der Betriebsspannung, wieso meinst du habe 
ich dann bis zu 100V BEMF? steigt dieses Verhältnis nicht proportional 
an?
Und bekomme ich das mit so einer einfachen Schaltung überhaupt unter 
einen Hut, wenn ich einen Drehzahlbereich von 330rpm bis zu 6660rpm 
habe?

> Wenn der Gatetreiber kräftig genug ist, um die Gates zügig zu laden und
> zu entladen, sind die gar nicht nötig. Selbst bei unseren 48V/4kW
> Motoren sind die Gates sauber und frei von Überschwingern, solange die
> Versorgung der Treiber kräftig genug und sauber abgeblockt ist.

Okay, gut zu wissen. Tec Nologic hat mir desswegen empfohlen welche an 
die Gates zu machen. Ich werde es mal im Layout berücksichtigen und dann 
hald schauen ob ich sie bestücken muss oder nicht, Das muss ich dann 
wohl messen.


Gruss, Andi

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> Okay, gut zu wissen. Tec Nologic hat mir desswegen empfohlen welche an
> die Gates zu machen. Ich werde es mal im Layout berücksichtigen und dann
> hald schauen ob ich sie bestücken muss oder nicht, Das muss ich dann
> wohl messen.

Moin,

so ist gut :) Angstdiode vorsehen schadet nie. Wenn du eine ganz 
sauberen Aufbau hast, kannst sie weglassen, wird die Leitung zu den Fets 
etwas länger weil du das auf Lochraster aufbaust, dann brauchste sie.

PS: Wegen den 100V BEMF du musst immmer bedenken die Motorwicklungen 
sind Induktivitäten, die Strom führen und das wollen die 
aufrechterhalten und schieben über die Body Dioden auf deinen 
Zwischenkreis. 100V finde ich da zwar auch etwas hoch, aber die Body 
Diode brauchen etwas Zeit um durchzulassen, da sind die Leitungsenden 
der Maschine offen und die Spannung Springt hoch.

Gruß

Tec

: Bearbeitet durch User
von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Tag :-)

> PS: Wegen den 100V BEMF du musst immmer bedenken die Motorwicklungen
> sind Induktivitäten, die Strom führen und das wollen die
> aufrechterhalten und schieben über die Body Dioden auf deinen
> Zwischenkreis. 100V finde ich da zwar auch etwas hoch, aber die Body
> Diode brauchen etwas Zeit um durchzulassen, da sind die Leitungsenden
> der Maschine offen und die Spannung Springt hoch.

Das macht Sinn, naja, ich denke ich werde auch da den Widerstandteiler 
vorbereiten und die Pads für die Z- Dioden und die Caps (brauchen ja 
kaum Platz). Dann muss ich wohl auch da messen was dabei rauskommt.

Gruss, Andi

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Andi K. schrieb:
> wieso meinst du habe
> ich dann bis zu 100V BEMF? steigt dieses Verhältnis nicht proportional
> an?

Thoretisch hast du tatsächlich nur die 44V BEMF, aber durch ungünstige 
PWM Frequenz und Resonanzerscheinungen musst du schon mal mit ein wenig 
mehr rechnen. Da du sowieso AD Wandler benutzt, solltest du nur dafür 
sorgen, das der ADC bis zu den 44V nicht clippt, damit du die 'Wirk' 
BEMF auswerten kannst. Der Rest wird durch den hohen Widerstand des 
Spannungsteilers und die Schutzdioden des AVR gekappt.
Deswegen sind auch C16 bis C18 wichig, und die könnten sogar noch einige 
100nF parallel vertragen. Durch die Bodydioden und die Back-EMF fliesst 
eine Menge in und aus den Elkos, bei uns wurden billigere Typen schon 
mal richtig warm.

von Andi K. (aykay90)


Lesenswert?

Matthias Sch. schrieb:

> Thoretisch hast du tatsächlich nur die 44V BEMF, aber durch ungünstige
> PWM Frequenz und Resonanzerscheinungen musst du schon mal mit ein wenig
> mehr rechnen. Da du sowieso AD Wandler benutzt, solltest du nur dafür
> sorgen, das der ADC bis zu den 44V nicht clippt, damit du die 'Wirk'
> BEMF auswerten kannst. Der Rest wird durch den hohen Widerstand des
> Spannungsteilers und die Schutzdioden des AVR gekappt.

Okay, werde ich in dem Fall berücksichtigen

> Deswegen sind auch C16 bis C18 wichig, und die könnten sogar noch einige
> 100nF parallel vertragen. Durch die Bodydioden und die Back-EMF fliesst
> eine Menge in und aus den Elkos, bei uns wurden billigere Typen schon
> mal richtig warm.

Aber wenn ich jetzt mehr Kapazität nehme, dann hab ich doch auch einen 
grösseren Phasenverschiebungswinkel? Oder spielt das keine Rolle?
Oben hat mir Tec Nologic geraten diesen Winkel klein zu halten.
Ich werde auf jeden Fall die Caps im Layout berücksichtigen, den Wert 
lässt sich ja dann beim Bestücken noch testen, zusammen mit den timing- 
Zeiten.

Gruss,
Andi

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.