Hallo, ich steh vor folgendem Problem:
Ich habe ein Controllerboard (Digilent ChipKit Max32 - bitte keine Häme,
es war Vorgabe, das zu verwenden) mit Hilfe dessen ich einen
bürstenbehafteten DC-Motor (12V Nennspannung) ansteuern möchte.
Dazu nutze ich eine Vollbrücke mit 4 N-Kanal-MOSFETs und als Gatetreiber
den A3941 von AllegroMicro.
Damit habe ich eine Stromregelung implementiert.
Nun habe ich folgendes Problem: Wenn der Motor mit Nenndrehzahl in eine
Richtung dreht und ich nun mit maximalen Strom bremsen und ihn in die
Gegenrichtung beschleunigen möchte, entseht im Moment des Umschaltens
auf Grund der "Umpolung" der Vollbrücke und der Induktivität des Motors
(+ seine hohe Trägheit) eine Spannungsüberhöhung (~20V). Mein Netzteil
ist zwar gegenspannungsfest, aber nicht in der Lage, die Überspannung
"abzubauen" - also als Senke zu fungieren. Deshalb hatte ich jetzt die
Idee, einfach einen Leistungstransistor parallel zum Motor zu schalten
und die gesamte überschüssige Energie einfach zu verbrennen (ist nicht
das Effizienteste aber das ist in meinem Fall egal).
Mein erster Versuch, bestehend aus einem Darlingtontransistor, bei dem
die Basis über eine Zenerdiode an Versorgung hängt (plus 10k-Pull-Down),
ist nicht zufriedenstellend. Einerseits steigt die Spannung immernoch
von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V
Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den
Transistor.
Gibt es eine Möglichkeit, den Transistor gezielter anzusteuern?
Prinzipiell wäre es mir am liebsten, es handelt sich um eine
Analogschaltung, da ich mir nicht noch evtl. zusätzliche Probleme durch
eine geschaltene Last einhandeln möchte.
Vielen Dank für eure Hilfe.
MfG Paul
Paul schrieb:> Einerseits steigt die Spannung immernoch> von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V> Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den> Transistor.
ganz ohne Spannungsanstieg wird es nicht gehen. Warum stören dich die
14V? Die Vollbrücke und der Gatetreiber sollten doch damit klarkommen,
oder?
Was den Stromfluss bei 12V angeht: mach den Pulldown niederohmiger, dann
fließt das bisschen Leckstrom erst mal über den Pulldown ohne den
Transistor aufzusteuern.
Ansonsten kannst du überlegen, die Pufferkondensatoren an der Versorgung
der Brücke größer zu machen, damit die Energie (zumindest teilweise)
gespeichert wird, statt sie zu verbraten.
Paul schrieb:> Einerseits steigt die Spannung immernoch von 12 auf 14V an
Nun, das Verhalten ist normal, daher hat man Bremschopper in amtlichen
Motorsteuerungen, die die Bremsleistung an einem Bremswiderstand
verheizen.
Du kannst deinen Transistor natürlich knapper ansteuern, mit einem TL431
ganz exakt z.B. bei 12.1V. Aber achte darauf, dass dein Netzteil nie
mehr liefert, 14V erscheint ganz ok, da wird noch nichts kaputt gehen.
Kleinen Motoren reicht auch ein Elko an den 12V, in den sie die
Bremsenergie reinstopfen ohne dass die Spannung zu sehr steigt.
Achim S. schrieb:> Paul schrieb:>> Einerseits steigt die Spannung immernoch>> von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V>> Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den>> Transistor.>> ganz ohne Spannungsanstieg wird es nicht gehen. Warum stören dich die> 14V? Die Vollbrücke und der Gatetreiber sollten doch damit klarkommen,> oder?
Nun, die Versorgung des Motors und des Controllerboards sind die
Gleiche. Auf dem Controllerboard ist ein Linearspannungsregler, und der
verträgt nur max. 12,5V (Dauerspannung). Da es aber ein Versuchsstand
werden soll, will ich von vornherein verhindern, dass das Board gegrillt
wird und zwei Versorgungen finde ich persönlich nicht praktikabel.
> Ansonsten kannst du überlegen, die Pufferkondensatoren an der Versorgung> der Brücke größer zu machen, damit die Energie (zumindest teilweise)> gespeichert wird, statt sie zu verbraten.
Ich habe bereits 3 560uF-Elkos an der Versorgung hängen. Der Motor ist
ein 150W-Motor, an dem ohne Getriebe eine Massescheibe mit großer
Trägheit angebracht ist. Sinn dahinter ist, die mechanische
Zeitkonstante der Drehzahlregelung absichtlich groß zu bekommen (würde
man in der Realität nie tun) damit die Regelvorgänge "erlebbar" werden.
(Das Ganze soll mal ein Praktikumsversuch werden). Und um die ganze
Rotationsenergie der Scheibe in den Ko's speichern zu können, bräuchte
ich ne ganze Menge....
Paul schrieb:> Auf dem Controllerboard ist ein Linearspannungsregler, und der> verträgt nur max. 12,5V (Dauerspannung).
Ja, wenn der Spielraum zwischen nomineller Versorgung und maximal
erlaubter Spannung nur 0,5V ist, ist das knapp. Entweder du steigst auf
den schon vorgeschlagenen TL431 als "Präzisionszenerdiode" um.
Oder du gehst den anderen Weg und ersparst dem Linearregler ein paar V
der Versorgung, indem du ihm eine weitere Zenerdiode vorschaltest (ob
der Linearregler die Abwärme verheizt oder die Zener spielt keine große
Rolle).
Dann dürfte die Spannung wieder auf 14V ansteigen ohne dass der Regler
raucht. Und insgesamt wird der Aufbau vielleicht sogar etwas robuster,
weil du nicht auf darauf angewiesen bist, dass immer ein Netzteil von
genau 12V (und nicht 12,5V) verwendet wird.
Achim S. schrieb:> Oder du gehst den anderen Weg und ersparst dem Linearregler ein paar V> der Versorgung, indem du ihm eine weitere Zenerdiode vorschaltest (ob> der Linearregler die Abwärme verheizt oder die Zener spielt keine große> Rolle).
Verstehe ich das gerade richtig, ich soll eine Zenerdiode zw. Eingang
und Masse des Linearspannungsreglers packen?
Ich habe (hauptsächlich als Verpolungsschutz und zum Schutz des
Linearreglers) bereits eine Zenerdiode (3W Verlustleistung) zw.
Versorgung und Masse sitzen. Die Motorversorgung ist die selbe wir die
Versorgung des Linearspannungsreglers. Deshalb hat es mir diese ja beim
letzten mal zerschossen, als ich die Ansteuerung der Vollbrücke gedreht
habe. Naiver Weise hatte ich gehofft, die Zenerdiode verträgt den
Spitzenstrom, aber sie tut es leider nicht. Deswegen war ich ja erst auf
den Gedanken gekommen, alles über 12,5V zu "verbrennen".
Aber ich werde mal die Variante mit der "Prezisionzenerdiode" versuchen.
Nur eine (dumme) Verständnisfrage: Die Spannungsreferenz für den TL431
kann ich mit Hilfe einer Zenerdiode realisieren, oder? Natürlich müsste
ich die vorher ausmessen.
Paul schrieb:> Nur eine (dumme) Verständnisfrage: Die Spannungsreferenz für den TL431> kann ich mit Hilfe einer Zenerdiode realisieren, oder? Natürlich müsste> ich die vorher ausmessen.
Ok, hat sich geklärt, war echt ne dumme Frage, Datenblatt lesen
hilft....
ths schrieb:> "Voltage Crow Bar" ist die richtige Methode, gröbere Überspannungen zu> eliminieren.
Nein.
Eine crow bar wird üblicherweise mit einem Thyristor aufgebaut und
schliesst kurz, so lange bis der Strom weggenommen wird.
Das will man hier bestimmt nicht. Bremschopper heisst das Stichwort,
einschalten eines Belastungswiderstandes wenn Spannung zu hoch,
ausschalten wenn niedrig genug, daher chopper.
MaWin schrieb:> Eine crow bar wird üblicherweise mit einem Thyristor aufgebaut und> schliesst kurz, so lange bis der Strom weggenommen wird.
Dann wird eben unüblicherweise einmal ein Transistor genommen, der nicht
'zündet' und im linearen Betrieb die überschüssige Leistung verheizt,
solange die Überspannung anliegt.
MaWin schrieb:> m.n. schrieb:>> Dann wird eben unüblicherweise>> Dann sollte man doch üblicherweise einen anderen Namen nehmen, denn> Brechstange passt nicht mehr so gut.
Eine Brechstange muß ja nicht immer gleich brechen.
Der neue Name war ja "voltage crow bar", was immer das auch sein mag ;-)
Die "Voltage Crow Bar" ist keineswegs auf die Funktion mit Thyristoren
beschränkt. Wenn man einige KW verheizen muss, sind resitive Lasten eher
gefragt. Aber in dem Fall hat man auch Geld und Platz für eine
raffinierte Ansteuerung.
Paul schrieb:> Verstehe ich das gerade richtig, ich soll eine Zenerdiode zw. Eingang> und Masse des Linearspannungsreglers packen?
Nein: der Gedanke war, dass du zwischen 12V-Netz (das ab und zu mal auf
14V hochgeht) und Eingang des Linearreglers eine Zener packst. Der
Linearregler macht ja wahrscheinlich 5V oder 3,3V, da reicht ihm auch
eine geringere Versorung.
Mit Zenerdiode sieht der Linearregler an seinem Eingang nicht mehr 12V
(oder mehr) und wird nicht ständig an seinem Limit (12,5V) betrieben.
Und dann stört es auch weniger, wenn das 12V Netz mal etwas höher liegt.
Diese Zenerdiode muss nicht die gesamte Bremsenergie des Motors
schlucken, sondern nur den Linearregler etwas entlasten.
Habe ich jetz was übersehen, oder ist die Frage nach der Stromversorgung
noch gar nicht gestellt worden?
Sollte das Ganze in einem durch Autobatterie gestützen System Anwendung
finden wird die generatorisch erzeugte Energie einfach in den
Bleisammler gedrückt. Dazu sind systembedingt Spannungen >13,5V
notwendig.
senke schrieb:> Habe ich jetz was übersehen, oder ist die Frage nach der Stromversorgung> noch gar nicht gestellt worden?
Dazu wurde schon im ersten Beitrag etwas geschrieben:
Paul schrieb:> Mein Netzteil> ist zwar gegenspannungsfest, aber nicht in der Lage, die Überspannung> "abzubauen"
