Hallo liebe Forenmitglieder,
ich habe mich in letzter Zeit intensiv mit dem oben genannten Thema
beschäftig. Da ich jedoch ein Anfänger in dem Gebiet bin würde ich gerne
mal ein paar Profis drüber schauen lassen bevor ich eine Bestellung
auslöse.
Meine Schaltung hat folgendes Ziel:
Motoransteuerung | Vorwärts-/Rückwärtslauf
Motorspannung | 12V
Motorstrom(nenn) | 4,5A
Motorstrom(anlauf) | 49,5A
Für die Schaltung habe ich mir folgende n-Kanal MOSFETS rausgesucht:
IRLZ44ZSPbF | n-Kanal
| 55V
| 51A
Ansteuerung | PWM Mikrocontroller
Lastwiderstand | 220 R
Pulldown (Gate) | 10k R
Über den Kondensator, zur Glättung des Pulsstromes, bin ich mir noch
nicht ganz klar welche Werte der haben soll. Da würde ich euch bitten
mir evtl. Infos | Quellen zukommen zu lassen.
Vielen Dank für euer Unterstützung im Voraus.
LG Alex
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Erstell den Schaltplan nochmal neu mit GND unten und +12V oben. Sonst muss jeder hier umdenken. Poste auch das Layout dazu.
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Hallo Anon, Umgekehrtes Schaltbild siehe Anhang. Ein Layout hierfür gibt es nicht, das ganze soll auf einer Lochplatine als Prototyp aufgebaut werden. Mir geht es hier eigentlich eher um die Bauteilauslegung, dass mir dabei kein "schwerwiegender Fehler" unterlaufen ist. Und ich meinen Mikrocontroller nicht brate. Danke. LG Alex
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Also du benutzt hier 4 N-Gate Typen, was wegen der UGS(th) von 2-4V schonmal ungünstig ist. http://www.elektronikinfo.de/strom/sourcefolger.htm Durch den Effekt der Drainschaltung, hast du keine Spannungsverstärkung. Eine Sourceschaltung mit 2 P-Gate und 2 N-Gate Typen wäre hier besser. Außerdem speist du über 2 MOSFETs die PWM ein, auch ungünstig! Das könnte beim Umschalten der H-Brücke zu unschönen Kurschlüssen führen. Hier ist es besser die H-Brücke ausschließlich digital anzusteuern. Dann musst du aber einen zusätzlichen MOSFET in Source-Schaltung verbauen der das Schalten übernimmt. Gibt auch weniger Wärmeentwicklung, weil nur ein MOSFET die dynamische Leistung umsetzen muss. Im Anhang gebe ich dir mal einen Entwurf einer H-Brücken Steuerung mit. Das hat so funktioniert. PS: Achja was den Kondensator betrifft, 1µF pro mA.
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Sorry für die schlechte Quallität, ich habe hier leider keine andere Möglichkeit.
@ Alex (Gast) >ich habe mich in letzter Zeit intensiv mit dem oben genannten Thema >beschäftig. Dafür ist dein Ergebnis aber mager. > Da ich jedoch ein Anfänger in dem Gebiet bin ... solltest du erstmal eine vollintegrierte H-Brücke nutzen, siehe H-Brücken Übersicht. Denn eine H-Brücke mit diskreten Transistoren ist deutlich MEHR als 4 MOSFETs! Da fehlen Pegelwandler und Schutzschaltzungen. >Über den Kondensator, zur Glättung des Pulsstromes, bin ich mir noch >nicht ganz klar welche Werte der haben soll. Pi mal Daumen kannst du mal mit 1mF anfangen, das reicht für ein paar kHz und 5A.
Super ich danke dir Florian H. schrieb: > Also du benutzt hier 4 N-Gate Typen, was wegen der UGS(th) von > 2-4V > schonmal ungünstig ist. > > http://www.elektronikinfo.de/strom/sourcefolger.htm > > Durch den Effekt der Drainschaltung, hast du keine Spannungsverstärkung. > Eine Sourceschaltung mit 2 P-Gate und 2 N-Gate Typen wäre hier besser. > > Außerdem speist du über 2 MOSFETs die PWM ein, auch ungünstig! Das > könnte beim Umschalten der H-Brücke zu unschönen Kurschlüssen führen. > Hier ist es besser die H-Brücke ausschließlich digital anzusteuern. Dann > musst du aber einen zusätzlichen MOSFET in Source-Schaltung verbauen der > das Schalten übernimmt. Gibt auch weniger Wärmeentwicklung, weil nur ein > MOSFET die dynamische Leistung umsetzen muss. > > Im Anhang gebe ich dir mal einen Entwurf einer H-Brücken Steuerung mit. > Das hat so funktioniert. > > PS: Achja was den Kondensator betrifft, 1µF pro mA. Super ich danke dir. Ich werde mir das ganze nochmal genauer anschauen anhand deiner Quellen. Ich gehe mal davon aus die von dir gewählten MOSFETs sind dann auf Linearbetrieb ausgelegt? Oder verwechsle ich da gerade etwas? LG Alex
> Ich werde mir das ganze nochmal genauer anschauen anhand deiner Quellen. > Ich gehe mal davon aus die von dir gewählten MOSFETs sind dann auf > Linearbetrieb ausgelegt? Oder verwechsle ich da gerade etwas? Nein, die MOSFETs sind nicht auf Linearbetrieb ausgelegt. Ich verwende alle MOSFETs ausschließlich als Schalter. Die Schaltzeit ergibt aus dem Vorwiderstand und der Eingangskapazität des Gates (Die aber nur beim MOSFET relavant ist, der die dynamische Leistung umsetzen soll). Das ist nur ein Vorschlag für eine Schaltung und soll die von mir angesprochenen Punkte verdeutlichen. Du kannst dir auch ganz andere Typen aussuchen.
> Dafür ist dein Ergebnis aber mager. Richtig. Eine Woche war vllt. auch übertrieben. Neben Arbeit 1-2 Tage wäre eher eine korrekte Angabe. > ... solltest du erstmal eine vollintegrierte H-Brücke nutzen, siehe > H-Brücken Übersicht. Denn eine H-Brücke mit diskreten Transistoren > ist deutlich MEHR als 4 MOSFETs! Da fehlen Pegelwandler und > Schutzschaltzungen. Ich dachte für eine "einfache" Schaltung würden 4 MOSFETs und ein paar Widerstände ausreichen. Danke für die Info werde deinen Rat beherzigen. > Pi mal Daumen kannst du mal mit 1mF anfangen, das reicht für ein paar > kHz und 5A. Danke werde ich im Hinterkopf behalten. lg
Eine Vollbrücke mit 50A ist aber keine "einfache Schaltung" mehr. Wenn da was schief geht rumst es ganz ordentlich. Rechne auch mal nach ob deine FETs die 50A auch im "real life" wirklich bringen. Irgenwo muss ja auch die Verlustleistung hin. Ich befürchte, dass du die FETs zu klein dimensioniert hast. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
>Eine Vollbrücke mit 50A ist aber keine "einfache Schaltung" mehr....
Ich habe nur "vorsichtshalber" die FETs auf 50 A ausgelegt um
sicherzugehen, dass die MOSFETs den Anlaufstrom ohne Probleme mitmachen.
Bei normalem Betrieb zieht der Motor ja "nur" 4,5A.
Leider find ich in der DIP Bauform keine Voll-Brückentreiber für 4,5A
Nennstrom.
D.h. ich werde wohl oder übel selber eine Schaltung zusammenstellen
müssen.
Oder kennt ihr verfügbare ICs?
LG
@ Alex (Gast) >Ich habe nur "vorsichtshalber" die FETs auf 50 A ausgelegt um >sicherzugehen, dass die MOSFETs den Anlaufstrom ohne Probleme mitmachen. >Bei normalem Betrieb zieht der Motor ja "nur" 4,5A. Eine gescheite Motorsteuerung macht eine elektronische Strombegrenzung. Mit PWM kein Problem. >Leider find ich in der DIP Bauform keine Voll-Brückentreiber für 4,5A >Nennstrom. >D.h. ich werde wohl oder übel selber eine Schaltung zusammenstellen >müssen. Mensch bist du unflexibel! Nimm den L6203, das ist zwar kein DIL aber trotzdem lochrastertaugliches Multiwatt 11! Mit dem passeden Stromshunt und Logiktreiber davor kann man den Anlaufstrom problemlos begrenzen.
Falk B. schrieb: > @ Alex (Gast) > >>Ich habe nur "vorsichtshalber" die FETs auf 50 A ausgelegt um >>sicherzugehen, dass die MOSFETs den Anlaufstrom ohne Probleme mitmachen. >>Bei normalem Betrieb zieht der Motor ja "nur" 4,5A. > > Eine gescheite Motorsteuerung macht eine elektronische Strombegrenzung. > Mit PWM kein Problem. > >>Leider find ich in der DIP Bauform keine Voll-Brückentreiber für 4,5A >>Nennstrom. >>D.h. ich werde wohl oder übel selber eine Schaltung zusammenstellen >>müssen. > > Mensch bist du unflexibel! Nimm den L6203, das ist zwar kein DIL aber > trotzdem lochrastertaugliches Multiwatt 11! Mit dem passeden Stromshunt > und Logiktreiber davor kann man den Anlaufstrom problemlos begrenzen. Danke dir Falk. hat nichts mit unflexibel zu tun, eher mit Unwissen. Vielen Danke für die Information. Weiterhin schönen Tag & Wochenende euch noch!
Hallo Falk B., > Mensch bist du unflexibel! Nimm den L6203, das ist zwar kein DIL aber > trotzdem lochrastertaugliches Multiwatt 11! Mit dem passeden Stromshunt > und Logiktreiber davor kann man den Anlaufstrom problemlos begrenzen. Der ist nicht Lochraster-tauglich, weil der Pin-Abstand 0,133" ist, nicht 0,1". Und die 55A Einschaltstrom wird der auch nicht lange mitmachen. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
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Falk B. schrieb: > Mit dem passeden Stromshunt und Logiktreiber davor kann man den > Anlaufstrom problemlos begrenzen Hast du dazu ein Beispiel? Ich dachte bis jetzt dazu braucht man wieder einen Mikrocontroller mit PI Stromregler? Liebe grüße!
Hi Mike, ehrlich gesagt kann man dir mit einem Beitrag hier gar nicht ausreichend helfen. Du brauchst noch viel mehr Hintergrundwissen für 50A Anlaufstrom. Du solltest tatsächlich 4 * N-FETs verwenden. Diese musst du auch effizient ansteuern. Dafür brauchst du zwei H-Brücken-Mosfet-Treiber. Diese findest du über die parametrische Suche eines Elektronikversenders. Wichtig ist, dass die C_Gate_total der FETs schnell genug umgeladen wird. Die Umladezeit solltest du tatsächlich berechnen. Diese sollte < 10% deiner Zyklus-Zeit sein. Falls du dir einen H-Brückentreiber ausgesucht hast solltest du das noch mit Stromüberwachung und Mikrocontroller verheiraten. Die Strombegrenzung kannst du IMO auch in Software machen. Der Mikrocontroller-Teil sollte eine eigene GND-Plane haben und vielleicht sogar physikalisch getrennt auf einer separaten Platine sein. Strommessung würde ich über Shunt + Opamp in GND-Leitung machen. Jetzt das wichtigste: Das Layout. Das kann ich selber nicht, geschweige denn dir helfen. Das wichtigste: Keine Stromschleifen! D.h. falls du sich ändernde Ströme oder Spannungen hast sollten diese Schleifen ein möglichst kleines Gebiet umfassen. Und dafür musst du tausend Kleinigkeiten abwägen. Vielleicht findest du für deinen H-Brückentreiber ein Layout. Daran kannst du dich orientieren. Sonst: Keine Leiterbahnen sind gute Leiterbahnen. D.h. positionier die Bauteile so, dass keine Leiterbahnen nötig sind weil sich die entsprechenden Pins fast schon berühren. Z.B. dürften die Mosfet-Drains direkt zusammen liegen.
Du kannst die Highside N-Kanaler nicht einfach mit Logiklevel ansteuern. Mach dir klar, das ein N-Kanal MOSFet nur dann durchsteuert, wenn zwischen Gate und Source die Spannung deutlich über der Gate-Threshold Spannung liegt. Schaltet der MOSFet nun durch, liegt an seiner Source die Motorspannung - um ihn dennoch durchgeschaltet zu halten, muss also am Gate eine Spannung liegen, die immer noch höher als die Motorspannung plus der Gate-Threshold Spannung liegt. Das ist der Grund, warum die Highside Triber entweder mit einem DC-DC Wandler arbeiten, die ihre Spannung auf die Source aufstocken, oder mit Ladungspumpen, die das gleiche tun, aber getaktet werden müssen.
@ Thorsten Ostermann (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite >> Mensch bist du unflexibel! Nimm den L6203, das ist zwar kein DIL aber >> trotzdem lochrastertaugliches Multiwatt 11! Mit dem passeden Stromshunt >> und Logiktreiber davor kann man den Anlaufstrom problemlos begrenzen. >Der ist nicht Lochraster-tauglich, weil der Pin-Abstand 0,133" ist, >nicht 0,1". Um Gottes Willen, da müsste man ja vielleicht ein paar Pins leicht verbiegen! Du bist genauso unflexibel. >Und die 55A Einschaltstrom wird der auch nicht lange >mitmachen. Darum der Hinweis auf die elektronische Strombegrenzung. Der L6506 ist für den OP leicht anwendbar.
@ Mike Litoris (Gast) >> Mit dem passeden Stromshunt und Logiktreiber davor kann man den >> Anlaufstrom problemlos begrenzen >Hast du dazu ein Beispiel? Der L6506 ist dein Freund. >Ich dachte bis jetzt dazu braucht man wieder einen Mikrocontroller mit >PI Stromregler? Nein.
Vielen Dank, Falk Brunner! Kannte ich so noch nicht den chip. Interessant... Wenn ich aber den Strom dynamisch einstellen möchte, bspw. für eine Momentenregelung des angeschlossenen Motors machts ja schon wieder sinn, das in Software zu machen? Grüße!
>Mike Litoris (Gast) Hießt du nicht mal Alex? Hmm ... >Wenn ich aber den Strom dynamisch einstellen möchte, bspw. für eine >Momentenregelung des angeschlossenen Motors machts ja schon wieder sinn, >das in Software zu machen? "Da ich jedoch ein Anfänger in dem Gebiet bin " Mach es erstmal mit dem IC und bring es stabil zum Laufen, dann reden wir weiter. Natürlich kann man die Referenzspannung für den IC mittels DAC vorgeben, dann ist auch die Stromschwelle einstellbar. Das ist aber Hardware, keine Software.
Falk B. schrieb: > Hießt du nicht mal Alex? Hmm ... > >> Nein. Bin in die Diskussion nur reingerutscht. Sorry wenn ich den thread "gekapert" hab... Als Anfänger würde ich mich nicht mehr unbedingt bezeichnen. Deswegen auch die Frage nach der Momentenregelung. Sowas steht demnächst bei mir an :)
Falk B. schrieb: > Mach es erstmal mit dem IC und bring es stabil zum Laufen, dann reden > wir weiter. Natürlich kann man die Referenzspannung für den IC mittels > DAC vorgeben, dann ist auch die Stromschwelle einstellbar. Das ist aber > Hardware, keine Software. Was ist der Vorteil dabei? Kann ich nicht direkt den Strom messen und dann die pwm anpassen? Kostet natürlich Rechenpower, aber ich spar mir das ic!
@ Mike Litoris (Gast) >Deswegen auch die Frage nach der Momentenregelung. Sowas steht demnächst >bei mir an :) Das Konzept bleibt das Gleiche, man verändert die Referenzspannung des Stromregler-ICs. Es gibt größere, spezialisiertere uCs, wie z.B. den PICCOLO von TI, die haben das alles intern. Dort kann man das alles per Software bzw. mit Hilfe der internen Funktionsmodule machen.
@ Mike Litoris (Gast) >Was ist der Vorteil dabei? Kann ich nicht direkt den Strom messen und >dann die pwm anpassen? Wenn du so schnell messen und reagieren kannst, bitte sehr. Im Allgmeinen ist das aber nicht der Fall. Der IC kann in max. 1,5us auf den ansteigenden Strom reagieren und den Treiber abschalten. Kann das deine Software auch? Ja, es gibt interne Komparatoren in uCs, die sind ähnlich schnell, dann muss aber noch die ISR angesprungen werden. Hoffentlich läuft in dem Moment keine höher priorisierte ISR oder ein kurzes Stück Code mit globaler Interruptsperre (atomare Operation). Um all diese Probleme zu vermeiden, nimmt man entweder ein extra IC oder einen modernen Controller ala [PICCOLO]], der das alles rein per Hardware im Controller macht. >Kostet natürlich Rechenpower, VIEL Rechenpower!
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