Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Halb/Vollbrücke mit integrierter Totzeit


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von Lars H. (demoniacmilk)


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Hallo Leute,

*Gibt es Vollbrücken mit nur zwei Eingängen und integrierter Totzeit?*

Hintergrund:
ich arbeite gerade an einem System, in dem ein Schaltrelais durch einen 
Mikrocontroller geschaltet werden soll. Das Relais arbeitet mit ±9..12V 
an zwei Steuerleitungen und ist selbsthaltend, benötigt also nur einen 
Impuls zum Ein- oder Ausschalten (Impuls hat jeweils unterschiedliche 
Polatität) von etwa 100ms Dauer.

Um den Schaltvorgang möglichst vom Mikroprozessor im System zu 
entkoppeln, habe ich mir folgendes gedacht:

MCU  --->  Monostabile Kippstufe (für Impulsdauer) ---> FETs (Level 
Converter) ---> Vollbrücke (Leistung für Relais) ---> Relais

Hauptgegenstand ist die Vollbrücke. Das Relais ist mit den Ausgängen der 
Vollbrücke verbunden und je nach Zustand der beiden Halbbrücken sieht 
das Relais 0V (nichts machen), 12V (mach zu) oder -12V (mach auf).

Die Kippstufe ist ein Multivibrator, reagiert also auf eine Flanke an 
einem Eingangspin. Sie dient zur Entkoppelung des Schaltvorgangs vom 
Prozessor und soll sicherstellen, dass die Impulsdauer unabhängig von 
der Software eingehalten wird und es nicht möglich ist, während eines 
Schaltimpulses den Zustand der Brücke zu ändern (so kann ein 
Schaltimpuls nicht abgebrochen werden).

Ein Problem bei diesem Ansatz ist die Totzeit, da ich nur zwei Signale 
(Relais auf, Relais zu) zur Ansteuerung der Vollbrücke habe. Eine 
dediziert aufgebaute Vollbrücke erfordert damit eine Diode + RC Glied 
pro FET, um Öffnen/Schließen der FETs zu verzögern. Die meisten fertigen 
Vollbrücken haben vier Eingänge, die D+R+C Gleider bräuchte ich also 
nach wie vor. Dadurch kommen zwölf Bauteile hinzu, was ich etwas viel 
finde. Kennt ihr eine Vollbrücke, die mit nur zwei Signalen angesteuert 
wird und die Totzeit intern sicherstellt?

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bei einer H-Brücke (du nennst es Vollbrücke) ist es am sinnvollsten, die 
beiden diagonal gegenüberliegenden Endstufen anzusteuern und eben nicht 
mit 2 Halbbrückentreibern zu arbeiten, denn da brauchst du ja die 
Totzeit.
Hier mal eine ganz simple H-Brücke:
Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"

Damit reduziert sich das Totzeit Problem darauf,das das Vorwärts- 
(Relais Stellung 1) und das Rückwärts (Relais Stellung 2) Signal nicht 
gleichzeitig anliegen oder sich überlappen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Lars H. (demoniacmilk)

>Um den Schaltvorgang möglichst vom Mikroprozessor im System zu
>entkoppeln,

Warum? Baust du eine Raketensteuerung? Wenn deine Software nicht mal 
einen soliden Ansteuerpuls sicherstellen kann, hast du so oder so ein 
Problem ;-)

>Ein Problem bei diesem Ansatz ist die Totzeit, da ich nur zwei Signale
>(Relais auf, Relais zu) zur Ansteuerung der Vollbrücke habe.

Ja und? Jeder 08/15 Halbbrücken/Vollbrückentreiber hat die eingebaut.

>pro FET, um Öffnen/Schließen der FETs zu verzögern. Die meisten fertigen
>Vollbrücken haben vier Eingänge,

Nö, 2, für jede Halbbrücke einen.

>finde. Kennt ihr eine Vollbrücke, die mit nur zwei Signalen angesteuert
>wird und die Totzeit intern sicherstellt?

So ziemlich jede. Siehe H-Brücken Übersicht. Der Klassiker ist der 
L293(D).

von Falk B. (falk)


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@Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)

>Bei einer H-Brücke (du nennst es Vollbrücke) ist es am sinnvollsten, die
>beiden diagonal gegenüberliegenden Endstufen anzusteuern

Macht nur so ziemlich kein IC und Profi so. Das ist in dem meisten 
Fällen nur eine Bastlerlösung.

>Hier mal eine ganz simple H-Brücke:
>Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"

Autsch! Gibt es nicht schon genug halbgare Schaltungen im Internet? Muss 
man die immer wieder hervorkramen?

>(Relais Stellung 1) und das Rückwärts (Relais Stellung 2) Signal nicht
>gleichzeitig anliegen oder sich überlappen.

Und man mit so eine Brücke nicht bremsen kann. Tolle Wurst!

von Lars H. (demoniacmilk)


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Matthias S. schrieb:
> Damit reduziert sich das Totzeit Problem darauf,das das Vorwärts-
> (Relais Stellung 1) und das Rückwärts (Relais Stellung 2) Signal nicht
> gleichzeitig anliegen oder sich überlappen.

Du würdest dann im Prinzip alle Transistoren geschlossen halten und im 
Schaltvorgang zwei diagonale durchschalten?
Das die Signale nicht zeitgleich anliegen können ist durch den 
Multivibrator gegeben.


Falk B. schrieb:
> Warum? Baust du eine Raketensteuerung? Wenn deine Software nicht mal
> einen soliden Ansteuerpuls sicherstellen kann, hast du so oder so ein
> Problem ;-)

Weil es nicht meine Software ist. Die Hardware wird für 
Softwareentwickler gemacht.

Falk B. schrieb:
> Nö, 2, für jede Halbbrücke einen.

Hm, dann bin ich zu doof und muss noch mal schauen :D
Vielleicht ist ein Halbbrückentreiber schon die Antwort, kannte nichts 
dergleichen.

von Konstantin (Gast)


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TC4427

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Und man mit so eine Brücke nicht bremsen kann. Tolle Wurst!

Wozu sollte man ein Relais bremsen? Siehe erstes Posting.
Und natürlich sind Vollbrückentreiber gang und gäbe. Tust ja gerade so, 
also hättest du noch nie was von BA6109, BA6208 oder BA6219 gehört.

Falk B. schrieb:
> Gibt es nicht schon genug halbgare Schaltungen im Internet? Muss
> man die immer wieder hervorkramen?

Die in deinem Augen halbgare Schaltung funktioniert jedenfalls 
wunschgemäß und erfordert nur sehr wenige Bauteile. Ausserdem kommt sie 
ohne Ladungspumpe aus und erlaubt damit 100% PWM.

: Bearbeitet durch User

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