Guten Abend, ich messe einen mir nur schwer zu erklärenden Stromverlauf eines DC Motors, betrieben an einer H-Brücke. Der Motorstrom wurde an zwei völlig unterschiedlichen H-Brücken mittels LEM-Strommesszange im Brückenzweig gemessen, an beiden selbiger Verlauf (siehe Foto, Anhang). Der Stromverlauf einer reinen R-, oder RL-Last ist an beiden Brücken wie erwartet dreiecksförmig. Der Motorstrom (siehe Foto, Anhang) oszilliert mit einer Frequenz von 111kHz. Abhilfe schafft der Einsatz einer kräftigen Spule (Testweise mit 790uH) in Reihe zum Motor und verhilft dem Motorstrom so zum gewünschten "Dreiecksverlauf". Hier fallen jedoch ebenso Strompeaks beim Einschalten des Highside Fets auf, wie in Beitrag "Strompeak im Lastpfad beim Ansteuern eines DC-Motors mit einer H-Brücke" beschrieben. Testweise wurden mehrere, völlig verschiedenen Motoren an der Brücke betrieben. Dabei schwingt bei einigen Motoren der Strom wie oben beschrieben, bei einigen verläuft der Motorstrom erwartungsgemäß dreiecksförmig. Interessant ist, dass die Schwingung selbst bei blockierten Motor auftritt! Das Anbringen und oder Entfernen von Entstörkondensatoren verschaffte keine Besserung. Insbesondere versuche ich eine allgemeine Lösung zu finden, sodass Motoren aus einer bestimmten Leistungsklasse (max. 250W) an der Brücke betrieben werden können. Hat von euch jemand Ideen oder Erfahrungen, was diese Schwingung verursacht? Angaben Motor_Foto: L_anker: 223uH R_anker: 0.17Ohm Vielen Dank.
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Servus, welchen Treiber hast du? Welche PWM Frequenz? Kann die Spannungsquelle genug Sagt liefern? Gut gepuffert? Welche Spannng? Ben P. schrieb: > L_anker: 223uH > R_anker: 0.17Ohm Rechne mal den max. Rippelstrom aus: ul = L di/dt => di = ul/(2*f*L) 223uH ist nicht viel und wird normalerweise nur bei 1khz angegeben. Ben P. schrieb: > Abhilfe schafft der Einsatz einer kräftigen Spule (Testweise mit > 790uH) in Reihe zum Motor und verhilft dem Motorstrom so zum gewünschten > "Dreiecksverlauf". Hier fallen jedoch ebenso Strompeaks beim Einschalten > des Highside Fets auf, wie in > Beitrag "Strompeak im Lastpfad beim Ansteuern eines DC-Motors mit einer > H-Brücke" beschrieben. Spannungsquelle richtig Puffern. Externe Schottky Dioden nehmen, dann wenn nötig einen Snubber auslegen. Wichtig ist natürlich vorher richtig zu messen.
Genutzt werden bei meiner Platine (hierzu auch das oben angehängte Bild) 2 IR2104 Halbbrückentreiber mit IRF540er Mosfets. Die Zwischenkreisanbindung wurde versucht möglichst niederinduktiv anzubinden. Unmittelbar an den Schaltern sitzt flächig ein 4700uF Elko und ein 1u Folienkondensator; U_ZK steht! f_periode: 16kHz duty_cycle: 50% U_e: 12V Als Spannungsquelle steht ein Labornetzteil zur Verfügung mit max. 36V/15A. Die Induktivität wurde mit einem Induktivitätsmessgerät aufgenommen. Danke für die erste Reaktion auf meine Frage!
Hallo, Testweise wurden nun über alle Schalter Schottky Dioden verbaut: keine Verbesserung der Stromform.
Hallo, ich würde vermuten, dass die H-Brücke nicht richtig schaltet. Es sieht so aus, dass sie kurz die eine Seite einschaltet, wieder ausgeht und nach etwa 30us die andere Seite und ebenfalls wieder ausgeht. Die Schwingereien sind evt. Freilaufströme, die mit dem Rest schwingen. Gruß Manfred
Hallo Ben, wie hoch ist denn der Motorstrom, den Umrechnungsfaktor für die im Oszi dargestellte Spannung ist nicht angegeben. Wie ist der ESR des Elkos bei 16kHz? Bitte nimm mal die Spannung und den Strom am Zwischenkreiskondensator auf, einmal so, daß die PWM Frequenz zu sehen ist, und wenn da Schaltspikes zu sehen sind, die dann entsprechend hochaufgelöst. Möglicherweise kommt der Elko nicht mit dem Strom zurecht.
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Bild01 im Anhang: gelb - Zwischenkreisspannung cyan - PWM1 für IR2104 grün - Motorstrom (gemessen mit LEM PR30(100mV/A)) Bild02 im Anhang: @Volker K. -> Bild aufgezoomt gelb - Zwischenkreisspannung cyan - PWM1 für IR2104 grün - Motorstrom (gemessen mit LEM PR30 (100mV/A)) Nicht aufgeführt ist PWM2, welche low ist. SD ist für beide Treiberstufen high. Damit ist bei einer Halbbrücke der untere MOSFET ständig ein, während die gegenüberliegende Brücke alternierend zwischen high- und lowside FET schaltet. @Volker K.: Der Elko ist folgender: https://www.reichelt.de/Elkos-axial/AX-4-700-40/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=4525&GROUPID=3142&artnr=AX+4.700%2F40&SEARCH=%252A Angegeben ist der ESR(100Hz) mit 0.072 Ohm; Z(10kHz) 0.035Ohm Der Motorstrom des leerlaufenden Motors beträg bei 50% Tastgrad (gesteuert) ca. 2,3A. @Manfred Koch: Ich gehe davon aus, dass die Brücke richtig schaltet. Wie bereits erwähnt ist der Stromverlauf an einer reinen RL-Last erwartungsgemäß. Morgen kann ich ein Bild mit allen 4 Schalterspannungen nachreichen. Im Vorfeld wurde dies bereits gemessen (leider kein Bild dazu aufgenommen), hierbei konnte ich kein Fehlverhalten finden. @laurentius: Alle jetzt gezeigten Aufnahmen wurden mit einem leistungsstärkeren Labornetzteil durchgeführt. Das Netzteil schließe ich somit aus.
Ben P. schrieb: > Nicht aufgeführt ist PWM2, welche low ist. SD ist für beide > Treiberstufen high. Damit ist bei einer Halbbrücke der untere MOSFET > ständig ein, während die gegenüberliegende Brücke alternierend zwischen > high- und lowside FET schaltet. Damit schliesst du den Motor bei jedem Low an der aktiven Halbbrücke kurz. Ist es das was du willst? Die IR2104 sind recht schlecht für so eine H-Brücke geeignet, es sei denn, du beziehst /SD in die Steuerung mit ein und benutzt jeden Chip dafür, die diagonal gegenüberliegenden MOSFet anzusteuern, während der andere über /SD inaktiv geschaltet wird. Trotzdem bleibt das Ladungspumpenproblem...
Matthias S. schrieb: > Damit schliesst du den Motor bei jedem Low an der aktiven Halbbrücke > kurz. Ja, das ist doch eine übliche Verfahrensweise beim 4-Quadrantensteller siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Vierquadrantensteller-tiefsetzsteller-rechtslauf.svg und mir als slow decay bekannt.
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Probiere mal fast decay aus. Sonst two phase chopping bei 50%, müsste der Motor stillstehen und etwas blockieren... Sonst wäre ein Schaltplan und Versuchsaufbau nicht schlecht. Eventuell andere Mosfets mal ausprobieren.
Ben P. schrieb: > Ja, das ist doch eine übliche Verfahrensweise beim 4-Quadrantensteller Das will ich ja wissen - wünscht sich der TE einen 4-Quadrantensteller?
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Guten Abend, im Anhang ist ein Schaltplanauschnitt. Wie man sieht, wurden die FETs bereits getauscht. Im Schaltplan sind noch IRF1404er vermerkt. Aktuell betreibe ich wegen der geringen Treiberleistung die Brücke mit IRF540er FETs. Ebenso sind noch ein mal 10u an VCC der Treiber gekommen. Kanack schrieb: > Sonst two phase chopping Was ist mit "two phase chopping" gemeint? Ich werde mich heute Abend noch etwas mit den Ansteuerverfahren befassen und diese versuchen morgen umzusetzten.
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Ben P. schrieb: > Ja, das ist doch eine übliche Verfahrensweise beim 4-Quadrantensteller Ist auch so in Ordnung. Der Strom erzeugt das Drehmoment, das den Motor antreibt und der sollte immer fließen. Er darf nur seine Polarität nicht umkehren, dann bremst der Motor. Das passt auch, wenn man den Motor nicht umpolt. Man spart sich dann auch teure, schnelle Freilaufdioden. Sie haben ja, wie oben gesagt, auch nichts gebracht. Ich hab ähnliches beobachtet, könnte wirklich am Netzteil liegen. Ich würd mal die PWM-Frequenz runter setzen. Das hat bei mir eine massive Verbesserung gebracht. Da kann man dann auch schön beobachten, wann der Strom die Richtung umkehrt und die PWM-Frequenz wieder etwas höher machen. Prüf dabei auch gleich die Temperatur der Brücke. Bei mir konnte ich bei niedriger PWM-Frequenz nichts fühlen, bei hoher hab ich mir fast die Finger verbrannt. Ben P. schrieb: > Abhilfe schafft der Einsatz einer kräftigen Spule (Testweise mit > 790uH) in Reihe zum Motor und verhilft dem Motorstrom so zum gewünschten > "Dreiecksverlauf". Ich würde auch mal die Spule zwischen Netzteil und Brücke hängen, die bildet dann mit den Cs über der Brücke ein LC-Glied (Cs ohne L oder R sind eigentlich wirkungslos) und isoliert das Netzteil etwas von dem geschalteten Brückenstrom. Das könnt was bringen, wenns am Netzteil liegt. MfG Klaus
Guten Abend. Die PWM hatte ich ebenso versuchsweise reduziert. Die Schwingung verläuft gedämpft und nähert sich einem Endwert, bis dann eben der neue Impuls kommt. Bei f_periode von 16kHz (aktueller Zustand) aber kommt der nächste Impuls in einem so kurzen Abstand, dass bis zu diesem Zeitpunkt die Schwingung noch nicht abgeklungen ist. Hänge ich die Spule vor die Brücke, steigt die Belastung für den Zwischenkreiskondensator deutlich. Im Moment des Schaltens wird mein Motor dann fast vollständig aus dem C_ZK versorgt, bis das Netzteil (über die zusätzliche Spule) dann liefern kann... In meinen Augen macht das wenig Sinn. Morgen folgt ein guter Schwung an Messungen, Bilder stelle ich dann hier rein. Danke für die rege Beteiligung!
Ben P. schrieb: > Die PWM hatte ich ebenso versuchsweise reduziert. Ich bin bis 400Hz runtergegangen und bei ca. 1kHz gelandet. Da war dann nur noch ein Überschwinger zu sehen. Und das hat nichts mit der längeren Zeit der PWM-Periode zu tun, auch die Anzahl der Schwingungen hat sich auf den einen Überschwinger reduziert. Der war bei 400Hz auch weg, der Strom kehrte sich aber um, die Frequenz also zu niedrig. Ben P. schrieb: > Hänge ich die Spule vor die Brücke, steigt die Belastung für den > Zwischenkreiskondensator deutlich. Im Moment des Schaltens wird mein > Motor dann fast vollständig aus dem C_ZK versorgt, bis das Netzteil > (über die zusätzliche Spule) dann liefern kann... In meinen Augen macht > das wenig Sinn. Das macht schon Sinn, deine PWM arbeitet nicht mehr gegen die Regelung im Netzteil. Die muß sonst auch mit deiner PWM-Frequenz arbeiten. Die ersten Messungen hab ich mit einem analogen Netzteil gemacht, da waren die Oszillationen nicht zu sehen. Die Stromkurven sahen aus, wie aus dem Laden. Für wirkliche Tests war das Netzteil aber zu schwach. Mit einem Schaltnetzteil bei höheren Spannungen und Strömen hab ich sie dann beobachtet. Ich brauch noch ein paar Tage, bis ich das Ganze auch unter Last mal gegen einen Akku messen kann. MfG Klaus
Ich hatte ähnliche Probleme, dicken Akku dran und siehe da es lief. Deine Ladungspumpe mit 10u und über Vcc nur 100n könnte noch Probleme machen. Ich würde auf beiden Seiten gleiche Kapazitäten vorsehen. Aber vielleicht können die Profis da noch mehr zu sagen. Gibs auch eine Appnote von IR dazu. Weiss nur leider nich grad welche.
Jörg E. schrieb: > über Vcc nur 100n könnte noch Probleme > machen. Entgegen des Schaltplans sind an beide Treiberstufen 10uF zusätzlich spendiert worden - weiter oben hatte ich darauf verwiesen. Danke für die vielen Rückmeldungen. Ich halte euch auf dem Laufenden.
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Servus, guck dir mal die professionellen Motortreiber mal an. Da ist es nicht unüblich, dass ein paar Leistungsdrosseln am Ausgang einer Brücke dran hängen. Bei der Kommutation können halt Spikes entstehen. Bei einen Glockenankermotor weniger als bei einen Permanentmagneten...
Ben P. schrieb: > Die Schwingung verläuft gedämpft und nähert sich > einem Endwert, bis dann eben der neue Impuls kommt. Hmm. Ich vertrete die Minderheitenmeinung, dass ein Messfehler vorliegt. Allerdings kenne ich die Stromzange nicht, so dass ich keinen konkreten Rat geben kann. Ich wuerde den Strom mal versuchsweise anders erfassen, z.B. mit einem improvisierten Stromwandler (Ringkern) oder einem Shunt. Streng darauf achten, keine parasitaeren Schwingkreise zu bauen! Induktivitaetsarme Widerstaende nehmen (keine Drahtwiderstaende); Koaxkabel korrekt abschlieszen; am Sensor ggf. kleinen Laengswiderstand zur Daempfung einfuegen. Korrekter Absolutwert ist erstmal scheissegal; es geht darum, erstmal den wahren Zeitverlauf zu sehen. Proportionalitaet genuegt.
Possetitjel schrieb: > Ich vertrete die Minderheitenmeinung, dass ein Messfehler > vorliegt. Bei reiner RL-Last und selbigen Messaufbau zeigt das Oszi den zu erwartenden Dreiecksverlauf. Ich werde heute Nachmittag neue Bilder hochladen können.
Guten Abend, eigentlich war angedacht jetzt eine Scharr Messabbildungen hochzuladen, doch bin ich zu einem anderen Entschluss gekommen: Um einen eigenen Hardwarefehler auszuschließen habe ich heute eine weitere, andere und neue H-Brücke am besagten Motor getestet. Im Ergebniss zeigte sich selbige Stromform - nun also an drei völlig unterschiedlichen Vollbrücken. Weiterhin habe ich unternommen: - Versuchsdurchführung mit Versorgung aus einer kräftigen Akkubank - Umstellen des Ansteuerverfahrens (von slow- auf fast decay) auf eigener Platine - wiederholte Messung mit professioneller Strommesszange - ebenso eine Messung über einen Messshunt --> Alles mit dem selben Ergebnis. Irgendwo bildet das Konstrukt einen Schwingkreis (ich möchte hier noch mal betonen, dass selbst bei blockierten Motor die oszilierende Stromform auftaucht - im Vergleich dazu bei reiner R-L-Last nicht) und diesen kann ich am einfachsten mit einer (oder zwei) am Ausgang der H-Brücke nachgeschalteten Spulen unterdrücken. Aus Zeitgründen werde ich die Sache nicht mehr weiter verfolgen, da ohnehin schon ein immenser Zeitaufwand für dieses Schwingverhalten aufgebracht wurde und das Nachschalten der Spulen eine echte Lösung für mich darstellt. Alternativ könnte man ähnlich wie bei einem TTS direkt eine Spule und einen Ausgangskondensator auslegen, dann sollte die Spannung für den DC Motor stehen. Dies ist in meinem Fall aber nicht zwingend nötig. Eventuell stößt jemand mal auf ein ähnliches Problem und findet hier etwas Rat. Danke an alle.
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Ben P. schrieb: > Irgendwo bildet das Konstrukt einen Schwingkreis (ich möchte hier noch > mal betonen, dass selbst bei blockierten Motor die oszilierende > Stromform auftaucht - im Vergleich dazu bei reiner R-L-Last nicht) und > diesen kann ich am einfachsten mit einer (oder zwei) am Ausgang der > H-Brücke nachgeschalteten Spulen unterdrücken. Habe gerade den Thread nur überflogen, aber wenn du mehrere H-Brücken getestet hast, alle mit demselben Ergebnis. Hast das aber nicht mit reiner R-L Last, dann würde ich sagen, es liegt an diesem Motor.
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