Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik moderne H-Bridge gesucht


von Sssssss (Gast)


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Hi!

Für ein Uniprojekt bin ich auf der suche nach einer
modernen H-Bridge

folgende Daten:
- U=13V (3 LiPo Zellen)
- >= 5A
- pwm geignet fpwm = 20khz
- low RDS on (<=200mOhm)
- so klein wie möglich, möglichst ein Bauteil
- gerne auch für 2 Motoren in einem bauteil

Also ein L298 scheidet aufgrund der Steinzeittechnik (hoher R) aus.

Was verwendet man da so aktuell ?

Wir hatten erst einen TLE5205 drin, der geht aber laut
Datenblatt nur bis 2khz :-X
Ausserdem macht der seltsame Dinge bei langsamer Motordrehzahl
(vermutlich weil wir ihn mit 20khz betreiben ?!)

Hat jemand einen guten Tipp ?
Verfügbarkeit ist relativ egal. Wird ja ueber die Uni bestellt und
somit
von mir aus auch von farnell oder digikey.

von Rahul D. (rahul)


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macht man sowas nicht mit N-Kanal-MOSFETs und einem Highside-Driver?
abo

von Sssssss (Gast)


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Hi!

Hmm das wird wahrscheinlich zu gross sein :(
Ist extrem wenig Platzbedarf vorhanden, die TLE5202 waren ideal vom
Platzbedarf her...
(weiss nicht wie die Bauform heisst, fast so wie die 7805 Regs)

Sonst noch irgendwelche Ideen ?

von Axel R. (Gast)


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Simon hat sowas in seiner PropClock drinne, um den Strom zu übertragen.
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-245003.html#248543

Im SO20 sollte doch passen,oder?

von Sssssss (Gast)


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Hi!

Jau stimmt. Das hatte ich sogar letztens gelesen und mir gedacht das
wär doch was für unsere robots...
4A Dauer mit 5A Peak sollte ok sein (powerdip).

Muss ich nur mal gucken ob die noch hinter die motoren passen...
Danke für den Tipp!

0,3 Ohm kann ist zwar schon ein bissl viel (immerhin 1.5V abfall bei
5A)
Aber besser als der TLE der bei langsamfahrt murks macht...

Sonst noch Vorschläge ?

von Axel R. (Gast)


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Sicher: diskret aufbauen...
N-Kanal SI5404 -> http://www.vishay.com/docs/73102/73102.pdf
P-Kanal SI5401 -> http://www.vishay.com/docs/73225/73225.pdf

brauchst Du eine passende Schaltung?

Gruß
AxelR

von Profi (Gast)


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Wenn es Dir auf guten Wirkungsgrad ankommt, kannst Du ja beide Stufen
parallel schalten.
Beim L298 steht drin, das man das darf, wenn man die beiden äußeren und
die beiden inneren parallel schaltet.
Beim L6203 habe ich darüber nichts gefunden.
Dann brauchst Du 2 ICs für eine Vollbrücke.
Der Power-SO hält die 4A auch nur bei superguter Kühlung aus (siehe
Thermal Data  und  Thermal Characteristic).

Aber was besseres habe ich gefunden:
L6206 DMOS Dual Full Bridge Driver Power-SO36
L6225 DMOS Dual Full Bridge Driver Power-SO20
L6226 DMOS Dual Full Bridge Driver Power-SO36
L6258E PWM-Controlled High Current DMOS Universal Motor Driver

Am besten Du schaust Dir mal die ganze L62xx Liste durch.
Kosten z.B. bei Digikey zwischen 5 und 9 Euro, außer L6208 (11 Eur)

von Mario (Gast)


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Hallo,

ich vermute dass wohl Schrittmotoren angesteuert werden sollten. Oder?

Dazu ist
http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/

eine gute quelle. Da gibt's auch die Antwort auf

> Ausserdem macht der seltsame Dinge bei langsamer Motordrehzahl
> (vermutlich weil wir ihn mit 20khz betreiben ?!)

(Resonanz).

Üblicherweise nimmt man einen Chip aus der ULN-Reihe (2903 etc.), oder
wie oben bereits gesagt die TLE oder TC4469.

von Rahul D. (rahul)


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wenn es um Schrittmotoren geht, hast du bestimmt schon einen Blick auf
die Chips von Trinamic geworfen.

von Axel R. (Gast)


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Wie kommt ihr auf Schrittmotore?
Krieg ich hier wieder nichts mit - VERPASS ICH WIEDER ALLES??
Ich war doch nur eine rauchen

von Sssssss (Gast)


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Hi!

Danke für die vielen Tipps!
Ich werde mich mal weiter durchwühlen.

Es geht nicht um Schrittmotoren ;)
An den Motortreibern hängt jeweils gewöhnlicher Motor (Faulhaber).

Wir sind momentan dabei unsere Fussballroboter upzugraden
(http://www.robosoccer.de/Roboterfussball.278.0.html).

Die "uralten" Robots fahren mit L298ern und schwächeren Motoren
sowie
8V Akkus.

Die neuen, komplett überarbeiteten haben dickere Motoren, neue 12 LiPO
Akkus,
einen up-to-date Dsp und sollen natürlich auch vernünftige Motortreiber
bekommen ;)

Problem ist halt auch dass nur noch "unten drin" Platz für
Motortreiber ist.
Die DSP Platine oben drauf ist zwar vierlagig, aber schon
komplett zugepackt obwohl ich noch nicht alles
fertig geroutet habe. Hoffe das passt überhaupt g

@Axel:
Ein Schaltplan wäre interessant um den Platzbedarf abzuschätzen :)

von Sssssss (Gast)


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Ja für Schrittmotoren würd ich die Trinamic TMCs nehmen.
Die sind echt sehr nett. Hab hier sogar noch welche rumliegen.

Wir fahren aber mit normalen Motoren ;)

von Ratber (Gast)


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Schau dir mal das Datenblatt vom BTS780 an.

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Hmm. Ob der L6206 soviel besser als der L298 ist? Vom Strom her
vielleicht. Aber beim Drop tut sich nicht so viel. Der L6206 ist leider
recht teuer (5€ bei reichelt). Dafür hat er aber schon Klemmdioden an
den Ausgängen (man ist ja für gewöhnlich faul ;))

Ansonsten werde ich den L6206 bald testen. Bin derzeit Pleite, aber
bekomme Ende des Monats Geburtstagsgeld und Anfang des nächsten Monats
noch Taschengeld. Dann sollte das Projekt weiterlaufen.

von Mario (Gast)


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Hallo,

hab wohl zuviel reininterpretiert , Hz, .... da dacht ich an
Schrittmotore. Aber nicht schlecht, die TMCs kannte ich nicht.

So kommt man unverhofft zu einem Tipp :)

Mario

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Ach, total verwirrt. Meine natürlich den L6203 !

von Ratber (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hoppla,Datenblatt vergessen.

von Sssssss (Gast)


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Hi!

Danke fürs Datenblatt!

Sehe ich das richtig dass der BTS780 als H-Bridge nur
den Motor ansteuern oder kurzsschliessen kann ?
Also freilaufenlassen ist nicht drin ?

Sonst ist das ja wohl die Mega H-Bridge...
Bei dem Innenwiderstand und Strombelastbarkeit koennte der
bei uns ja ohne Kühlung laufen :-X
Aber wir brauchen die Möglichkeit die Räder frei laufen zu lassen :(

Oder geht das doch ?

von Ratber (Gast)


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Doch das Geht.
Die Brücke ist Frei Schaltbar.

von Ratber (Gast)


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>Die Brücke ist Frei Schaltbar.

Oh Mann ,was fürn Satz.

Egal,weißt ja was ich meine :D

von Sssssss (Gast)


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Das hört sich ja richtig super an.
Habe das soeben an den "Einkauf" weitergeleitet g
Mal sehen ob wir die irgendwo auftreiben können...
Hoffe die kosten nciht mehr als 10 Euro oder so.

Vielen Dank für alle Posts und Vorschläge :)
Haette mich doch gewundert wenns nichts besseres gibt als die ollen
L298 von 1970 (?) g

von Axel R. (Gast)


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Kommt mir bekannt vor, ohne jetzt ins Datenblatt zu sehen. Werden im KFZ
verbaut, ala Spiegelsteuerung usw. Gab es doch nirgentwo, oder irre ich?

von Ratber (Gast)


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Spiegelsteuerung ?

Das muß aber nen Mords Spiegel sein :D :D :D

Nein ,Pumpen,Servoantriebe usw.
Wo es den im freien Handel gibt weiß ich nicht.
Ich beziehe übern Einkauf.

Einfach mal bei Infineon reinschauen.
Die haben auch noch ne menge anderer Modelle auf Lager.
Da findet sich sicher auch einer der besser zu den 5A paßt (Is dann
auch Kompakter und Preisgünstiger) und auch leichter zu bekommen ist.

von Axel R. (Gast)


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war ja nur ein Beispiel fürn Servoantrieb g
Fnsterheber eben. Ich habe den Typ in diesem Zusammenhang schon mal
gehört. Mehr wollte ich ja nicht sagen.
Axel

von Ratber (Gast)


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Ja viele BTS der 600/700er Reihe sind entweder Hig/Lowsidetreiber oder
Brücken für unterschiedliche anwendungen.

Man sollte sich aber dabei nicht von der Angabe das se abgekündigt sind
verwirren lassen.
Infineon hat den 780er schon 99 kurz nach der 2. Revision abgekündigt
aber dennoch werden die noch zu Zigtausenden in allerlei KFZ verbastelt
und damit auch Produziert.

Ich verwende den sehr gerne weil Niederohmig,Kompakt,Leistungsfähig und
wegen des Schutzes fast unkaputtbar (Wenn man will schafft man auch
diesen)

Is auch nur nen Beispiel denn gute Brücken gibt es eigentlich zuhauf
(Infineon,Trinamic usw.) nur muß an schauen wo man welche bekommt.

Irgendwo bei Infineon hab ich auch einen schmucken Motorcontroller
gesehen der einem sehr viel Arbeit abnimmt wenn man das möchte.

Genug entlastung für den Controller vom Robbie kann man ja nie genug
haben. :D

von Sssssss (Gast)


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Mal schauen ob wir drankommen :)
Für die Uni sollte das eigentlich möglich sein.

Jetzt wo ich weiss das Infineon so nette Sachen baut kann man
deren komische Suchseite sogar brauchen :)

>Genug entlastung für den Controller vom Robbie kann man ja nie genug
>haben. :D
Auf dem neuen Design sitzt nen 150MHz DSP. Also vollkommen
überdimensioniert
für "nur" pid Reglung ;)

von Ratber (Gast)


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>Auf dem neuen Design sitzt nen 150MHz DSP. Also vollkommen
>überdimensioniert
>für "nur" pid Reglung ;)

Nicht "Überdimensioniert"

Im Jargon heißt das "Er hat Leistungsreserven" g

von Sssssss (Gast)


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Hi!

So, habe mich nochmal mit dem BTS 780 beschäftigt...
Laut pdf sind die HighSide FETS zu lahm (400us) für 20khz pwm,
zu den low-Sides steht nichts drin, sie werden aber für pwm empfohlen.

Unsere Steuerung liefert
- pwm
- direction bit
- brake bit

Wobei das dir und brake bit auch für was anderes zweckentfremdet werden
könnte.

Wenn ich mir jetzt überlege wie wir das an den bts dranklemmen wird
das ja doch ein ganz nettes gattergrab, oder ?
Da brauch ich ja dann einige Logik um die highside zu setzen und
sogar noch nen ICL 7667 oder so um die low side per
pwm anzusteuern.

Ich glaub das wird auch wieder zu groß :-\

von Rahul D. (rahul)


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hast du dir den L6201/2/3 angeguckt? Der Profi hatte die schon erwähnt.
Laut Datenblatt schaffen die bis zu 100kHz Commutation Frequency
(müsste die mögliche PWM sein, oder?)

von Sssssss (Gast)


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Jepp hatte ich mir angesehen.
Ist leider auch nicht so geeignet :(

L620x:
minimum 12V -> wird knapp bei langsam leer werdendem akku
0,3 Ohm -> 1.5V wird verbraten bei 5A

Ich bin mal gespannt was das Infineon Telefonat ergibt heute 8)
Vielleicht haben die ja den Motortreiber schlechthin und
ich finde ihn nur nicht auf deren inet seite ;)

von Ratber (Gast)


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@Sssss

>So, habe mich nochmal mit dem BTS 780 beschäftigt...
>Laut pdf sind die HighSide FETS zu lahm (400us) für 20khz pwm,
>zu den low-Sides steht nichts drin, sie werden aber für pwm
empfohlen.

Ja das ist richtig.

Aber du solltest bedenken das hinter den anvisierten Lasten (ca.
40A)meist auch kräftige Induktivitäten stehen die man eh kaum mit
höhreren Frequenzen betreiben kann ohne massiv entsprechende Probleme
zu bekommen.

Wenn ich das da oben richtig lesen brauchst du in etwa 5A also wäre
,wie ich schon sagte, ein kleineres Modell angesagt.
die sind idR. auch etwas fixer beim Schalten ohne gleich Preislich in
die Wolken zu schießen.

zb. der BTS7710

70+40 mOhm ,15A bei max 40V mit max 50Khz PWM im P-DSO-28 Gehäuse.

Das Innenleben ist funktional gleich mit dem 780er.
aber hier mußt du die Kühlung von oben bewerkstelligen.
So einfach wie beim 780er über die Platine gehts nicht.
aber das sollte bei 5A eher nur Minimal ausfallen.

von Profi (Gast)


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@Ssss
13V ?? / 3 = 4,333 V
Welche Zellen sind das?
ich kenne nur welche mit 3,7V und Ladespannung 4,2V.

Du hast Recht, die L62xx sind eher was für höhere Spannungen.
Vorschlag: nimm höhere Spannungen. Besserer Wirkungsgrad überall.

Bei den Motoren genügt dann kleineres PWM.

Übrigens, sehe ich das richtig?: das Rdson bezieht sich doch auf jeden
Transistor, also ist der Spannungsabfall 2*0.3*5=3V und die Pverl 15W
(außer Du schaltest beide Stufen parallel). Aber bei 9V fließen
wahrscheinlich gar keine 5A mehr.

von Sssssss (Gast)


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Hi!

Die 13V waren nach oben abgerundet ;)
Sind 3 Kokam LiPos mit 1,2Ah, laut modellflieger Seite halten die bis
~20A Last (18C) aus.

Stimmt, wenn sich Rds on auf je einen Transistor bezieht kommt nicht
mehr zuviel raus :-X
Die Motoren haben einen Innenwiderstand von 0,8 Ohm, bei blockiertem
Motor und pwm 100% an wären das dann 11A, oder ?

Kann schonmal kurzfristig passieren.


Höhere Spannung geht nicht g 3 LiPos sind absolutes maximum vom Platz
her.
Ausserdem nehmen wir schon nen 6V Motor und betreiben ihn an 12V ;)
Laut faulhaber halten die das aus. Sind auch nicht mit normalen
kleinmotoren zu vergleichen. Kosten 100 Euro aufwärts wenn
ich das richtig im Kopf habe.


BTS7710:
Hab vorhin mal ne Tabelle aufgemalt wie wir pwm,dir,brake in
IH1,2/IL1,2 umsetzen
könnten.
Dabei komme ich auf 4 AND, 2 OR und 2 NOT Gatter :-X ist also zuviel.
Leider hab ich keinen kleinen GAL oder so gefunden.
Noch wissen wir aber auch nicht ob wir ueberhaupt drankommen, infineon

bearbeitet unsere Anfrage noch ;)

von Sssssss (Gast)


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meinte natürlich aufgerundet g

von Profi (Gast)


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habe noch was gefunden:
http://www.glyn.de/content.asp?wpid=1048
Toshiba MP6601 (3x 60V 10A 12mOhm) und MP6602 (3x 60V 25A 23-28mOhm)

habe bisher noch kein Datenblatt gefunden, nur einen japanischen Text,
bei dem man ab und zu ein paar aussagekräftige Zahlen erkennen kann:
http://www.semicon.toshiba.co.jp/prd/pdf_presen/linear_IPD2_200502.pdf
Darin sind auch weitere Drehstrombrücken für 250V - 600V gelistet.

Ob das mit den mOhm stimmt, ich dachte der 25A sollte eher 12mOhm
haben?

Die Frage ist auch, ob Du
 - auch mit symmetrischer Versorgung arbeiten kannst, dann hast Du
einen Mittelpunkt und kommst mit einer Halbbrücke pro Motor aus
(=>weniger Verlustleistung).
Damit die Akkus gleich belastet werden, kannst Du den einen Motor von
der positiven und den anderen aus der negativen Spannung betreiben (für
die gleiche Drehrichtung).
(etwa so: den 2. von der Steuerung gesehen rückwärts, aber durch
Umpolen richtig rum drehen lassen.)
Dafür brauchst Du die doppelte Anzahl kleinerer Akkus.

 - gleich auf BLDC umsteigst.

von Sssssss (Gast)


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Hi!

brushless:
Hmm ne die Motoren stehen schon fest...
Werden eigentlich von allen Teams eingesetzt.
Die Robots fahren ja später mit >2m/s ;)
(bei ~2m Spielfeldlänge g)

symetrische Versorgung:
Leider kein Platz für da.
Würde es auch nur noch komplizierter machen.

Toshiba MP6601:
Wenn ich das zwischen den Schriftzeichen richtig interpretiere
sind das nur 6 MOsfets mit freilaufdioden, oder ?
(unten auf:
http://www.semicon.toshiba.co.jp/release/exhibition/techno2005/panel/img/techm3.pdf)

von Profi (Gast)


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6 Fets mit Dioden, sehe ich auch so,

Dazu solltest Du Dir auch noch Gedanken machen: wenn Du die 3 Zellen
mit 20A belastest, kommen nur noch 10V raus:
http://www.elektromodellflug.de/akku-test/kokam-parade.htm
Wie Du im 1250-er Diagramm sehen kannst, spricht bei 18A Dauerlast sehr
schnell die Sicherung (eine Poly-Switch?) an.

Ich finde, mit symmetrischer Versorgung wird es einfacher (nur eine
Halbbrücke pro Motor, kann allerdings nur bremsen, indem Du leicht
rückwärts ansteuerst, geht aber genauso, sparst Du Dir das break-bit
;)
Ob 2 halbstarke Packs wesentlich größer sind als 1 normalstarkes?

Die 730er Zelle bringt immerhin die 20C (14,6A, allerdings nur 2,5
Minuten).

von Sssssss (Gast)


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Hi!

10V sind doch super bei 20A ;)
Die jetzigen Akkus (8V NiMH) brechen auf 3V ein g
Dann setzt auch der 5V Step down aus und selbst die 3.3/1.9V fallen
aus.

Solange die Akkuspannung nicht unter 6V geht ist es kein Problem für
unsere
restliche Hardware.

Wobei unser aktueller LiPo Schutzschaltkreis bei 5A abschaltet
(irgendein maxim refdesign).
Das werden wir mit 1/4 Rsense "überlisten" und die FETS gegen 20A
Typen tauschen.

die 20A kommen auch nur in sehr kurzen Phasen vor.
Sollte also gehen.

Symmetrisch scheidet aus, ich bin schon froh wenn die drei 1,2A Zellen
reinpassen.
Im Robotergehäuse ist nur noch minimal Platz um die Akkus herum.
Der wird wohl für die Stecker draufgehen :-X

Infineon hat sich bis jetzt noch nicht gemeldet.
Vorerst fährt der Prototyp mit den TLE5205 weiter.
Wir haben ihn letztens mit den erlaubten khz betrieben:
Verhalten deutlich besser aber das hält keiner aus. Selbst bei nur
einem
Robot war das so nervig am fiepen dass ich mir nicht vorstellen kann
das irgendwer im Raum bleibt wenn 11 davon uebers Feld fahren g
Wir steuern den tle momentan mit 20khz und akzeptieren das seltsame
verhalten beim langsamen fahren.
zumindest solange bis wir was neues organisiert haben ;)

von Profi (Gast)


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Hält 6A dauer und 18A kurz aus. Strombegrenzung 30A. Vmax 35V.

http://www.irf.com/product-info/auto/autohbridge.html
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir3220s.pdf
Eigentlich nur zum Vollgas-Vorwärts-Rückwärts-Bremsen-Freilaufen
gedacht, das Bild unter "Permanent Switching Operation" zeigt, wie
man den SoftStart vom Prozessor aus schalten kann für
Drehzahl-(Speed)-Steuerung.
Zur Verringerung der Verlustleistung (=Verbesserung des Wirkungsgrades)
zusätzlich Schottky-Dioden einbauen (siehe Pdf, am besten 4 Stück, es
gibt auch Doppeldioden, auch welche mit gem.Kathode)).

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1032.pdf

bei Spoerle 36 St lagernd, LP=5,22Euro

Evaboard: IRAUTOHBR1

http://www.irf.com/technical-info/appnotes.htm
Ist alles recht interessant.

Zum 2kHz-Betrieb:
Die Lautstärke hängt stark davon ab, ob man Slow-Decay(leise) oder
Fast-Decay (laut) macht, da bei letzterem der Strom innerhalb eines
Cycles sehr stark schwankt.

Wenn Du schon eine Vollbrücke hast, kannst Du beim Bremsen Strom
erzeugen (rekuperieren).

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