Hallo zusammen,
bitte verzeiht wenn ich etwas unbeholfen bin aber ich benötige eure
Hilfe. Ich möchte eine Induktivität mit 24V speisen, diese Spannung wird
über eine PWM geschaltet.
Wie ihr im beigefügten Bild sehen könnt passt der Strom durch die Spule
nicht wirklich mit dem zusammen was ich haben möchte:
U=R*I-> I=U/R=24V/14,3 Ohm(Spulenwiderstand)=1,68A
Laut Simulation bekomme ich aber nur ca. 560 mA maximal und der Strom
wird auch nicht wieder 0A.
Passen die Bauteile nicht?
Was kann ich tun?
PeterKnolle schrieb:>> U=R*I-> I=U/R=24V/14,3 Ohm(Spulenwiderstand)=1,68A> Laut Simulation bekomme ich aber nur ca. 560 mA maximal und der Strom
Du scheinst ein Tastverhältnis von ungefähr 1:3 zu haben - passt doch.
> wird auch nicht wieder 0A.
Klar, wenn M1 abschaltet, fließt der Strom durch die Freilaufdiode
weiter.
PeterKnolle schrieb:> Was kann ich tun?
Die PWM-Frequenz deutlich herabsetzen damit der Strom durch die Spule
ansteigt.
Oder einen Tiefpass vor die Spule schalten (10 Ohm und 1000µF). Der hat
aber Verluste.
@PeterKnolle (Gast)
>Wie ihr im beigefügten Bild sehen könnt passt der Strom durch die Spule>nicht wirklich mit dem zusammen was ich haben möchte:
Aber mit der Physik.
>U=R*I-> I=U/R=24V/14,3 Ohm(Spulenwiderstand)=1,68A
Wo ist der in deiner Simulation?
Schon mal gehört, daß eine Spule einen Strom glätten kann?
>Laut Simulation bekomme ich aber nur ca. 560 mA maximal und der Strom>wird auch nicht wieder 0A.
Logisch, weil die Spule bei abgeschaltetem Transistor zur Energiequelle
wird und den Strom durch die Freilaufdiode weiter fließen läßt.
Der MITTLERE Strom wird durch den Einschaltwiderstand deines MOSFETs
begrenzt, darum nur die 560mA.
>Passen die Bauteile nicht?
Dein Verständnis passt nicht.
>Was kann ich tun?
Einen deutlich niederohmigeren MOSFET nutzen.
@Ralf (Gast)
>Die PWM-Frequenz deutlich herabsetzen damit der Strom durch die Spule>ansteigt.
Unsinn. Damit erhöht man nur den Stromrippel, jedoch NICHT den MITTLEREN
Strom! Außerdem ist die Frequenz schon exorbitant niedrig, gerade mal 30
Hz!
>Oder einen Tiefpass vor die Spule schalten (10 Ohm und 1000µF).
AUA!!! Die Spule IST ein Tiefpaß.
Überall nur Fachkräfte . . .
Falk B. schrieb:> Die Spule IST ein Tiefpaß.
Richtig. Die Spule ist zwar kein echter Tiefpass im klassischen Sinne,
aber sie wirkt wie ein Tiefpass, weil sie selbstglättend ist. Du hast
recht.
PeterKnolle schrieb:> Ich ersetze mal den MOSFET
Ersetze lieber erst mal die ideale Spule durch eine Reale mit einem
ohmschen Widerstand.
Was sollen eigentlich C1 bis C3 in der Simulation deiner Meinung nach
bewirken?
Der Andere schrieb:> Was sollen eigentlich C1 bis C3 in der Simulation deiner Meinung nach> bewirken?
Zitat: Der Kondensator C1 ist notwendig, um den durch die PWM gepulsten
Strom zu glätten, da aufgrund der steilen Flanken ansonsten in den
Zuleitungen ein Spannungsabfall bzw. Spannungsspitzen auftreten würden
(am besten 2 oder mehrere Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität und
Bauart verwenden, meistens ein Folienkondensator mit einigen Mikrofarad
parallel zu einem Aluminiumelektrolytkondensator).
Ist aus diesem Artikel:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM
Der Andere schrieb:> Ersetze lieber erst mal die ideale Spule durch eine Reale mit einem> ohmschen Widerstand.
Habe ich nun gemacht. Der Widerstand der Spule ist 14 Ohm ; L=100mH.
Habe Die Spannung nun auch auf 10V erhöht. Etwas besser aber immer noch
nicht gut.
Schreib im Plan bitte explizit dazu, dass die Spule 14 Ohm hat.
> Etwas besser aber immer noch nicht gut.
Erkläre bitte mal, was gut ist, d.h. was dein Ziel ist.
PeterKnolle schrieb:> Zitat: Der Kondensator C1 ist notwendig, um den durch die PWM gepulsten> Strom zu glätten,
Dann lass die Kondensatoren mal weg und schaue was sich an deiner
Simulation ändert.
Der Andere schrieb:> PeterKnolle schrieb:>> Zitat: Der Kondensator C1 ist notwendig, um den durch die PWM gepulsten>> Strom zu glätten,>> Dann lass die Kondensatoren mal weg und schaue was sich an deiner> Simulation ändert.
Ich glaube, Peter wird das verwirren. Daher möchte ich ihm das mal
erklären:
- In der Realität ist das richtig und C1 ist notwendig.
- In der Simulation ist C1 nicht notwendig, da Spannungsquelle und
Leitungen ideal sind. Es gibt also keine Spannungsabfälle und Spitzen.
Stören tut der Kondensator aber auch nicht.
Das hat alles keinen Sinn. Sobald der FET nicht leitet, existiert für
die Spule nur der Stromkreis mit der Diode. Der Strom fließt also nicht
zu den Kondensatoren...
Deswegen nochmal der Hinweis auf Buck und Boost Converter bzw. zu
deutsch Ab- und Aufwärtswandler...
Waldemar Z. schrieb:> Deswegen nochmal der Hinweis auf Buck und Boost Converter bzw. zu> deutsch Ab- und Aufwärtswandler...
Hier ist doch kein Buck- oder Boost-Converter zu sehen, nur schlicht
eine niederohmige Spule, die schnell ein- und ausgeschaltet wird - fast
als ob sie ein Relais darstellen sollte (bis auf den niedrigen
Gleichstromwiderstand).
@ PeterKnolle (Gast)
>> Was sollen eigentlich C1 bis C3 in der Simulation deiner Meinung nach>> bewirken?>Zitat: Der Kondensator C1 ist notwendig, um den durch die PWM gepulsten>Strom zu glätten, da aufgrund der steilen Flanken ansonsten in den>Zuleitungen ein Spannungsabfall bzw. Spannungsspitzen auftreten würden>(am besten 2 oder mehrere Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität und>Bauart verwenden, meistens ein Folienkondensator mit einigen Mikrofarad>parallel zu einem Aluminiumelektrolytkondensator).>Ist aus diesem Artikel:>https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoranst...
In einer REALEN Schaltung braucht man die wirklich, in der Simulation
nicht. Denn dort sind Spannungsquellen ideal, sie können beliebige viel
Strom in beliebig kurzer Zeit liefern. Auch die Verbindungsleitungen
sind ideal, kein Widerstand und keine Induktivität.
Du scheinst ein Problem mit deinem MOSFET-Modell zu haben. Denn der hat
laut Datenblatt 24mOhm, da müßte der Strom DEUTLICH höher liegen, eher
so bei 30A. Denn der mittlere Strom wird vom Widerstand der Spule +
MOSFET bestimmt. Kann es sein, daß in dem Modell der Spule oder des
MOSFETs noch ein Parameter für den Widerstand drinsteckt und dort ein
recht hoher Wert eingetragen ist?
HildeK schrieb:> Hier ist doch kein Buck- oder Boost-Converter zu sehen, nur schlicht> eine niederohmige Spule, die schnell ein- und ausgeschaltet wird - fast> als ob sie ein Relais darstellen sollte (bis auf den niedrigen> Gleichstromwiderstand).
Die Ähnlichkeit mit einem konventionellen Schaltnetzteil ist allerdings
vorhanden, nur das bei diesem dann die Spule ein Trafo ist. Genau wie
der speichert die Spule halt.
> Hier ist doch kein Buck- oder Boost-Converter zu sehen, nur schlicht eine
niederohmige Spule, die schnell ein- und ausgeschaltet wird
Das habe ich auch nicht behauptet.
Man muss zwischen den Zeilen lesen :)
Es ist offensichtlich so, dass der Strom der Spule zu den Kondensatoren
und der Last fließen soll, was bei den genannten Wandlern auch passiert.
Man muss das Rad nicht unbedingt neu erfinden...
Natürlich gibt es noch andere Wandler, aber sie sind komplexer.
Falk B. schrieb:> Du scheinst ein Problem mit deinem MOSFET-Modell zu haben. Denn der hat> laut Datenblatt 24mOhm, da müßte der Strom DEUTLICH höher liegen, eher> so bei 30A. Denn der mittlere Strom wird vom Widerstand der Spule +> MOSFET bestimmt. Kann es sein, daß in dem Modell der Spule oder des> MOSFETs noch ein Parameter für den Widerstand drinsteckt und dort ein> recht hoher Wert eingetragen ist
So da bin ich wieder, erstmal vielen Dank für die ganzen Rückmeldungen
ich bin begeistert.
Ich suche mir einen MOSFET raus auf den das zutrifft und probiere es
erneut.
eProfi schrieb:>> Etwas besser aber immer noch nicht gut.> Erkläre bitte mal, was gut ist, d.h. was dein Ziel ist.
Mein Ziel ist das ganze schneller zu machen, also der Strom in der Spule
sollte nicht nach ca. 20ms bei 0 sein sondern unter 8ms
PeterKnolle schrieb:> Mein Ziel ist das ganze schneller zu machen, also der Strom in der Spule> sollte nicht nach ca. 20ms bei 0 sein sondern unter 8ms
Na ja, dann musst du, bei gegebener Induktivität, mit höherer negativer
Spannung rangehen.
PeterKnolle schrieb:> Mein Ziel ist das ganze schneller zu machen, also der Strom in der Spule> sollte nicht nach ca. 20ms bei 0 sein sondern unter 8ms
Dann schalte zu der Freilaufdiode eine Z-Diode antiseriell in Reihe.
PeterKnolle schrieb:> Mein Ziel ist das ganze schneller zu machen, also der Strom in der Spule> sollte nicht nach ca. 20ms bei 0 sein sondern unter 8ms
Dann schalte noch ein Paar Dioden parallel zur vorhandenen.
Was ist denn nun der Zweck der Schaltung?
@Waldemar Z. (waldemar_z)
>> Mein Ziel ist das ganze schneller zu machen, also der Strom in der Spule>> sollte nicht nach ca. 20ms bei 0 sein sondern unter 8ms>Dann schalte noch ein Paar Dioden parallel zur vorhandenen.
Das bringt rein gar nichts. Wenn der Strom einer Spule schnell fallen
soll, muss die Klemmenspannung möglichst groß werden. Denn es gilt.
U = -L * di/dt
Waldemar Z. schrieb:> Ist doch dasselbe...> Spannung erhöhen oder Widerstand verringern...
Nein, es ist nicht dasselbe sondern genau das Gegenteil.
Beim Abschalten des FET fließt der Strom über die Freilaufdiode weiter.
Wenn der Strom schnell sinken soll, dann muss der Spannungsabfall an der
Freilaufdiode groß sein. Zum Beispiel indem wie von Der Andere
vorgeschlagen eine Z-Diode in Serie zur Freilaufdiode kommt, die die
Energie verheizt. Oder ein Widerstand. Oder indem man die Spule in einer
Brücke mit fast current decay betreibt, und die Energie zurückspeist.
Oder ....
Was aber sicher nicht den gewünschten Effekt hat, ist mehrere
Freilaufdioden parallel zu schalten.
> Wenn der Strom schnell sinken soll, dann muss der Spannungsabfall an der
Freilaufdiode groß sein.
Ja, richtig. Es hat sich im Kopf verdreht :)
Aber meine Güte, viel Geschreibsel um nichts.
Dann halt den Widerstand erhöhen...
So, war ein Paar Tage am Strand :-)
Ich habe jetzt mal das mit der Z-Diode probiert. Das Ergebnis im Anhang.
Was müsste ich beachten wenn ich die Bauteile kaufe? Ich weiß die Frage
ist sehr allgemein...
Danke nochmal.
PeterKnolle schrieb:> Was müsste ich beachten wenn ich die Bauteile kaufe?
Die Zenerdiode muss z.B. mit der Verlustleistung klarkommen. Bei der
simulierten Ansteuerung muss sie z.B. eine mittlere Leistung von rund
2,5W wegstecken (bei größeren Tastgraden/Strom entsprechend mehr). Die
von dir simulierte Zener kommt maximal mit 0,5W klar.
Du kannst auch eine H-Brücke "für Arme" (2 Ts + 2 Ds) bauen, dann wird
die Leistung in die Versorgung zurückgespeist.
Dabei ist die Abklingspannung -VCC, d.h. es geht noch nicht so schnell
wie in der obigen Simulation. Du kannst aber immer noch eine ZD
einbauen, dann wird halt nur der VCC-Anteil zurückgespeist und der Rest
verheizt.
pwmind.PNG
(25 KB)
