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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM mit Softstart - TL494 Schaltplan


Autor: Untertreiber (Gast)
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Hallo zusammen,

für ein aktuelles Bastelprojekt benötige ich eure Hilfe. Mein Ziel ist 
Folgendes:

Ich möchte die Drehzahl eines 12V DC Motors (Leistungsdaten s. unten) 
mittels PWM steuern. Das ganze soll (beim Einschalten) mit einer Art 
"Softstart" funktionieren, sodass der Motor aus dem Stillstand langsam 
anläuft und ca. 2-3 sekunden benötigt, um auf die finale Drehzahl zu 
kommen.

Der Motor:
12V DC; Max. 8000 rpm;Leerlauf Stromaufnahme 0,5A; Max. Stromaufnahme 
8,5A; Max. Leistung ca. 50W;

Nach etwas recherche bin ich auf den TL494 Chip gestoßen, der wohl die 
kostengünstigste Lösung für meine Aufgabe darstellt.

Zum Chip habe ich die Folgenden Anleitung gefunden:

http://www.atx-netzteil.de/pwm_softstart_softstopp...

Leider werde ich daraus nicht zu 100% schlau.
Nach meinem Verständnis kann ich durch P1 einstellen wie lange die 
Anlaufphase für den Motor dauern soll. Wie kann ich aber die zu 
erreichende Drehzahl begrenzen?

Ich hoffe ihr könnt mir hier weiterhelfen.

Besten Gruß!

: Verschoben durch Moderator
Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Untertreiber schrieb:
> Wie kann ich aber die zu
> erreichende Drehzahl begrenzen?

In dieser Schaltung ist keine Regelung vorgesehen - der Motor wird soft 
auf 100% hochgefahren.
Wenn du eine Steuerung benötigst, kannst du dafür den 2ten unbenutzen 
Error Amp des 494 benutzen (Pin 15 und 16). Eine Regelung benötigt 
zusätzlich eine zur Drehzahl proportionale Spannung vom Motor.

: Bearbeitet durch User
Autor: Untertreiber (Gast)
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Hallo und Danke für die schnelle Antwort!

auf der gleichen Seite gibts eine Anleitung zur PWM mit dem selben IC:
http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_tl494.htm

Scheinbar macht die Position eines einzigen Kondensators den 
Unterschied. Es geht also nicht so einfach, die beiden Schaltpläne zu 
kombinieren? Das hatte ich nämlich gehofft..



Könntest du denn für mich Anfänger grob beschreiben wie ich den 
Schaltplan um die nötige Regelung zum langsamen Hochfahren auf X% 
Motorleistung erweitern kann?

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Bleiben wir mal bei der ersten Schaltung. Hier wird per Error Amp 1 (Pin 
1 und 2) gesteuert, wenn C1 entladen ist (Start) wird die Spannung an 
Pin 1 hoch sein, um dann mit der Zeit immer geringer zu werden. Wie 
schnell das geschieht, bestimmt das Poti P1.
Analog kann man nun mit Error Amp 2 eine obere Grenze festlegen. Dazu 
kann man erstmal Pin 15 mit Pin 2 verbinden, um in den Regelbereich der 
Amps zu kommen (Pin 15 ist dann nicht mehr direkt an REF).
An Pin 16 legt man den Schleifer eines Potis (z.B. auch 50k). Das obere 
Ende des Potis verbindet man mit Ref (Pin 14) und das untere Ende mit 
Masse. Je weiter man das Poti gegen Masse dreht, umso schneller wird der 
Motor.

: Bearbeitet durch User
Autor: Untertreiber (Gast)
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Ok, das sind dann ja zum Glück doch nur ein paar geänderte 
Steckverbindungen und ein zusätzlicher Poti - ich denke das würde ich 
hinbekommen!

Welche Dioden empfiehlst du denn für die Schaltung mit dem gegebenen 
Motor? Die Anleitung ist hier ja leider nicht Eindeutig. Falls das eine 
Rolle spielt - Als Stromquelle dient ein umgebautes ATX-Netzteil mit bis 
zu 12A bei 12V.

__

Ich habe nun parallel weitergesucht und bin noch auf den (aus China 
stammenden) Schaltplan im Anahng gestoßen, der auch den Softstart und 
PWM realisieren soll. Darin Geht laut Beschreibung die 
Geschwindigkeitskontrolle über den Poti "VR1" , der Soft-Start wird über 
die Zeitkonstante von "Rs" und "Cs" gesteuert. Das sieht allerdings 
komplett anders aus als der von dir vorgeschlagene, modifizierte 
Schaltplan.

Welche der beiden Lösungen macht denn mehr Sinn für mich?


Nochmals vielen Dank für deine Hilfe!!

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Der TL494 ist dafür nicht sonderlich gut geeignet, weil er keine 100% 
Vollast erreicht. Wenns wirklich nur ein Softstart sein soll, verliert 
der Motor dadurch im Betrieb ein klein wenig Leistung. Da wären andere 
Lösungen mit einem kleinen µC oder so besser.

Außerdem jagt man 8,5A für einen Motor heute nicht mehr durch einen 
bipolaren Transistor. Da nimmt man einen FET. Diesen kann der TL494 
nicht ohne extra Treiberstufe schnell genug ansteuern.

Die Schaltung ist auch insofern Müll, daß der Basisstrom des 
Schalttransistors nicht begrenzt wird. Ein nicht zu knapper Teil der 
8,5A fließt demzufolge durch den TL494 und das könnte der krumm nehmen.

Die Entstörung bzw. Transistor-Schutz mit C1 ist genauso Kacke, weil 
dieser bei schneller PWM periodisch aufgeladen und vom Transistor hart 
kurzgeschlossen wird. Das erwärmt den Kondensator und den Transistor. 
Ich glaube ein ausreichend spannungsfester Transistor und eine schnelle 
Diode wäre die bessere Wahl.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Untertreiber schrieb:
> Ich habe nun parallel weitergesucht und bin noch auf den (aus China
> stammenden) Schaltplan im Anahng gestoßen, der auch den Softstart und
> PWM realisieren soll.

Den vergessen wir mal ganz schnell wieder. Ben hat schon gesagt, das die 
Schaltung Quatsch ist und sofort den Endstufentransistor abkocht.

> Diesen kann der TL494
> nicht ohne extra Treiberstufe schnell genug ansteuern.

Das wiederum ist Unsinn. Natürlich kann der TL494 den MOSFet in der in 
der ersten Schaltung (erster Beitrag)gezeigten Konfiguration den MOSFet 
richtig durchschalten und auch schnell genug. Das passiert in hunderten 
von Wechselrichtern und Autoendstufen genauso.

> Welche Dioden empfiehlst du denn für die Schaltung mit dem gegebenen
> Motor?
Im schlimmsten Fall muss die Freilaufdiode den ganzen Motorstrom 
aufnehmen und muss also mindestens diesen Strom vertragen. Je nach Motor 
bist du mit einer dicken schnellen Diode ab 15A dabei.

: Bearbeitet durch User
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Ben B. schrieb:
> Die Schaltung ist auch insofern Müll, daß der Basisstrom des
> Schalttransistors nicht begrenzt wird. Ein nicht zu knapper Teil der
> 8,5A fließt demzufolge durch den TL494 und das könnte der krumm nehmen.

Braucht nicht begrenzt zu werden. Die Transistoren bilden einen 
Darlingtontransistor. Durch das absinken der Kollektorspannung des 
Endtransistors wird der Strom durch den Treiber begrenzt. Sonst duerfte 
es keine Darlingtontransistoren geben.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Helmut L. schrieb:
> Durch das absinken der Kollektorspannung des
> Endtransistors wird der Strom durch den Treiber begrenzt.

Da hast du natürlich recht. Allerdings ist im ersten Posting sowieso 
schon eine Schaltung, die schon viel besser aussieht als das letzte 
Dings und auf dieser Schaltung kann man ja aufbauen. Dort ist auch die 
Gefahr, den TL494 durch Gegen-EMK zu himmeln, lange nicht so gross wie 
mit dem Darlington. Da erwischt es dann nur den MOSFet.

Autor: Untertreiber (Gast)
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Hallo Leute,

vielen Dank für die zahlreichen Beiträge. Die China-Schaltung ist für 
mich vom Tisch - ich habe die erstgenannte Schaltung mit den von 
Matthias beschriebenen Änderungen (zweiter 50k Poti) Testweise auf dem 
Steckbrett realisiert und dafür einen 7,2V Motor aus nem RC Auto mit 
zugehörigem Akku als Test-Setup angeschlossen.

Erstmal tut das System was es soll - vielen Dank für die Hilfe!!

Ich würde mich nun noch dafür interessieren ob ich
1. Die "Soft-start-Periode" noch verlängern kann
2. Die Maximaldrehzahl noch weiter verringern kann


Zu 1. Habe ich mit der Kapazität von C1 experimentiert (47 uF und 220 
uF) - Mit Größerem Elko vergrößert sich allerdings (zumindest nach 
meiner Einschätzung) nur die Totzeit des Motors - die Rampe scheint 
danach die gleiche zu sein.

Zu 2. Dachte ich mit dem 50k Poti könnte ich den Duty Cycle bis auf 0 
herabsetzen - das funktioniert aber nicht wirklich , der Motor dreht 
auch mit Poti auf Anschlag noch ziemlich schnell.

Kann man die Schaltung noch dahingehend verbessern , oder ist das nicht 
ohne weiteres Möglich?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> Das wiederum ist Unsinn. Natürlich kann der TL494 den MOSFet in der in
> der ersten Schaltung (erster Beitrag)gezeigten Konfiguration den MOSFet
> richtig durchschalten und auch schnell genug. Das passiert in hunderten
> von Wechselrichtern und Autoendstufen genauso.
Erzähl doch nicht solchen Scheiß wenn Du es eigentlich besser weißt. 
Wenn ich einen FET mit wenigen Hz schalten will, dann mag das mit der 
passiven Low-zieh-Variante funktionieren. Bei mehreren 100 Hz wie in 
Fahrreglern üblich wäre ich bereits skeptisch. Und bei 
Schaltnetzteil-Anwendungen wie in Autoendstufen mit etlichen kHz 
funktioniert das nie im Leben! Da brauche ich beim TL494 eine bipolare 
Treiberstufe, wobei der 494 oftmals einen Teil davon bildet bzw. einen 
PNP-Transistor zur Seite gestellt bekommt, der das Gate der 
Schalttransistoren aktiv nach Masse zieht.

> Braucht nicht begrenzt zu werden. Die Transistoren bilden einen
> Darlingtontransistor. Durch das absinken der Kollektorspannung des
> Endtransistors wird der Strom durch den Treiber begrenzt. Sonst
> duerfte es keine Darlingtontransistoren geben.
Auch das ist leider Megaschrott. Sagen wir der Endtransistor hat bei 
Vollaussteuerung noch eine Stromverstärkung von 20. Demnach braucht er 
bei 8A 400mA (Leistungsgrenze des TL494) Basisstrom, daran ändert auch 
die Darlingtonschaltung nichts. Bei 10A sinds dann schon 500mA und der 
494 wird zur Nebelmaschine.

@TE
Zum Begrenzen des maximalen Tastverhältnisses hat der 494 einen Eingang 
an Pin 4 (duty). Schon mal das Datenblatt von dem Ding gelesen? Bedenke 
aber, daß das keine Drehzahlregelung ist, der Motor wird bei sagen wir 
50% duty cycle im Leerlauf deutlich schneller drehen als unter Last.

Du kannst den Wert des Potis vergrößern, das müßte die Rampe abflachen.

Der Poti kann die Leistung des Motors nicht steuern, da C1 nach der 
Hochlaufzeit auf volle Vref (5V) geladen ist und demzufolge keine 
Spannung mehr an Pin 1 gelangen kann. Benutze dazu ein z.B. 10k Poti 
zwischen Vref und Masse, Schleifer an Pin 4, evtl. noch einen 10..100nF 
Kondensator von Pin 4 zur Masse zwecks Entstörung.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Untertreiber schrieb:
> Zu 2. Dachte ich mit dem 50k Poti könnte ich den Duty Cycle bis auf 0
> herabsetzen - das funktioniert aber nicht wirklich , der Motor dreht
> auch mit Poti auf Anschlag noch ziemlich schnell.

Schau dir nochmal dien Innenschaltung des TL494 an. Die beiden Error 
Amps werden mit Dioden verodert und sperren die PWM Erzeugung, wenn ihr 
Ausgang auf high geht. Um den Motor also noch mehr abzuschnüren, muss 
der nicht-invertierende Eingang des OpAmps positiver als der 
invertierende Eingang werden.
Noch ein Tipp - besorg dir das Datenblatt von Onsemi, das ein paar mehr 
Schaltungsbeschreibungen zum TL494 hat.

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