Schrittmotortreiber mit Wärmerückgewinnung

Zusammengefasst: WAS willst du ?...

Dein Motormodell reicht nicht aus, da die Induktion, Koppelfaktoren etc. 
nicht berücksichtigt sind.

Eine Treibereffizienz von 90% elektrisch ist ok wenn auch nicht 
weltbewegend..allerdings reicht dein minimalistisches Modell dazu nicht 
aus um irgendwelche Aussagen in der Richtung treffen zu können.

Für die Anwendung "konstante Drehzahl" sind Schrittmotoren eine sehr 
schlechte Wahl - die meisten kommerziellen Produkte zielen auf eine 
Positionierung mit Mikroschrittbetrieb ab - daher die Kühlkörper 
(Bremsshopper). Besser geeignet wären hier einfache, stromgeregelte DC 
Motoren oder BLDC... aber ohne Infos über die Anwendung...

Treiberlehrling schrieb:
> Tja, kann das funktionieren?

Was hast du geraucht, um so einen Kauderwelsch zu schreiben ?

1. sind Schrittmotore denkbar ungünstig, wenn man wenig (Ab-)Wärme haben 
will, denn Schrittmotore müssen immer mit "ausreichend" Strom für's 
Drehmoment versorgt werden, um keine Schritte zu verlieren, und man 
weiss nicht wie hoch die aktuelle Belastung ist, muss also zuverlässig 
mehr reinstecken, während DC (Permanentmagnet) Motoren genau so viel 
Strom aufnehmen, wie sie für die Last und deren Drehmoment haben müssen.

2. Schaltet man NIE NIE Niemals die zweite Wicklung des unipolaren 
Motors mit einer (Freilauf-)Diode an die Versorgungsspannung, an der die 
Mittelanzapfung der Spule hängt, weil an der zweiten Wicklung wie beim 
Transformator die doppelte Speisespannung entsteht, wenn die erste 
Wicklung an Masse gelegt wird. Du schliesst die (über die 9R Widerstände 
die wohl der Wicklungswiderstand sind) effektiv kurz.

Will man mit möglichst geringem Energieeinsatz also eine Sache mit 
konstanter Geschwindigkeit drehen, nimmt man einen DC Permanentmagnet 
Gleichstrommotor und regelt dessen Drehzahl, z.B. per Strichcodescheibe 
und PWM.

Oliver R. schrieb:

> 1k Gatewiderstand und wenig Verluste passen imho nicht so ganz zusammen.
> Außer Du hast hohe EMV-Anforderungen.

Ein paar mW muss man den EMV-Göttern schon opfern ;)

TestX schrieb:

> WAS willst du ?...

Ein Treiber-IC wie den Trinamic TMC2660 aber mit dickeren FETs drin.

> Dein Motormodell reicht nicht aus, da die Induktion, Koppelfaktoren
> etc. nicht berücksichtigt sind.

Die Motorspulen sind doch per "K1 L1 L2 0.9" gekoppelt und die 
Wicklungssinn-Punkte sind doch richtig? Aber was z.B. wäre "etc."?

> Für die Anwendung "konstante Drehzahl" sind Schrittmotoren eine
> sehr schlechte Wahl

MaWin schrieb:

> 1. sind Schrittmotore denkbar ungünstig, wenn man wenig (Ab-)Wärme
> haben will, denn Schrittmotore müssen immer mit "ausreichend"
> Strom für's Drehmoment versorgt werden

Ich weiß, aber die Mechanik ist fertig und bewährt.

> 2. Schaltet man NIE NIE Niemals die zweite Wicklung des unipolaren
> Motors mit einer (Freilauf-)Diode an die Versorgungsspannung,
> an der die Mittelanzapfung der Spule hängt

Deshalb tue ich das ja auch nicht. Die Dioden enden an den 24V und die 
Mittelanzapfung hängt auf 5 bis 15V. Eigentlich geht's bei der ganzen 
Schaltung nur um die Aufgabe "wohin mit den Dioden".

Treiberlehrling schrieb:
> Deshalb tue ich das ja auch nicht. Die Dioden enden an den 24V und die
> Mittelanzapfung hängt auf 5 bis 15V.

Wie jetzt, M5 und M6 sind nicht voll eingeschaltet, und du fragst nach 
Wärmeproblemen ?

Du bist völlig auf dem Holzweg.

MaWin schrieb:

> Wie jetzt, M5 und M6 sind nicht voll eingeschaltet,
> und du fragst nach Wärmeproblemen ?

Wer lesen kann...

Treiberlehrling schrieb:

> ... Spannungsquellen mit V6,M5 und V7,M6 ...
> Das müssen natürlich Schaltregler sein, aber ich hoffe,
> dass es für die Simulation auch so geht.

Wenn ich da einen echten Schaltregler nehme, wird LTSpice elend langsam.

Treiberlehrling schrieb:
>> Das müssen natürlich Schaltregler sein,

Treiberlehrling schrieb:
> Eigentlich geht's bei der ganzen
> Schaltung nur um die Aufgabe "wohin mit den Dioden".

Wenn du einen 12V Motor mit den Phasen an 12V schaltest, und die 
Freilaufdioden an 24V, dann wird keine Leistung durch 
Wicklungskurzschlüsse unnötig verbraten. Es wird aber auch kaum Leistung 
gewonnen, nur die Streuinduktivität, die nicht mal 1% der realen 
Induktivität ausmacht, eher 0.1%.

Da ist insgesamt nichts zu gewinnen, was du nicht 100-fach durch 
uneffetive Spannungsrunterregelung verbrätst.

MaWin schrieb:
> ... wird keine Leistung durch Wicklungskurzschlüsse unnötig verbraten

genau darum geht's doch und dafür brauche die zweite Spannungsebene, 
oder? Die "normale" Lösung mit Zenerdiode oder Widerstand in Reihe mit 
der Freilaufdiode geht garnicht, da wird fast die gleiche Leistung 
verbraten wie im Motor. Soo schlecht sind die Schaltregler dann doch 
nicht. Ob PWM-Betrieb mit den 4 Phasen-FETs so viel besser wäre? 
Immerhin bekomme ich sehr saubere Motorströme und brauche nur simpelste 
Steuersignale.

Außerdem: was wäre die Alternative?

> Es wird aber auch kaum Leistung gewonnen, nur die Streuinduktivität

Mit der aktuellen Schaltung bringe ich bei 250Hz Schrittfrequenz noch 
viel mehr Strom in den Motor als der thermisch verträgt. Also wären auch 
höhere Drehzahlen als im alten Aufbau (300Hz) möglich, das muss reichen.

TestX schrieb:
> Besser geeignet wären hier einfache, stromgeregelte DC Motoren
> oder BLDC

MaWin schrieb:
> 1. sind Schrittmotore denkbar ungünstig (...) während
> DC (Permanentmagnet) Motoren genau so viel Strom aufnehmen,
> wie sie für die Last und deren Drehmoment haben müssen.

Also gut, ihr habt es so gewollt:

Der TMC5130A treibt meinen unipolaren Motor im bipolar-Betrieb und
emuliert einen Gleichstrommotor :D

Witzigerweise ist das eins der preiswertesten Treiber-ICs. Vom gesparten 
Geld kann ich mir eine 4-lagige Platine und/oder einen Kühlkörper 
kaufen. Warum kann man keine vernünftigen Endstufen-FETs integrieren?!

Treiberlehrling schrieb:
> Die "normale" Lösung mit Zenerdiode oder Widerstand in Reihe mit der
> Freilaufdiode geht garnicht, da wird fast die gleiche Leistung verbraten
> wie im Motor.

Quatsch. Nur die Streuinduktivität wird verblasen, die ist eher klein.

Treiberlehrling schrieb:
> Der TMC5130A treibt meinen unipolaren Motor im bipolar-Betrieb und
> emuliert einen Gleichstrommotor :D

Nicht wirklich.

Er kann zwar die Stromaufnahme refuzieren, wenn die Last kleiner ist, 
aber sie ist immer noch deutlich höher als bei einem Gleichstrommotor. 
Und nicht ohne Grund hat er Incrementaldecodereingänge.


Und das Interface ist auch anders.