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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motor mit PWM ansteuern. Welchen Stützkondensator nehmen?


Autor: Hans (Gast)
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Hallo,

ich habe einen 24V Motor, welcher unter Volllast knapp 2A zieht. Den 
möchte ich via 1-2 kHz PWM steuern.

Meine Frage ist, welchen Elko ich zum Stützen nehmen soll. Und was es 
überhaupt bringt. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle inkl. 
Zuleitungen beträgt 1 Ohm. Bei 2A verliere ich also 2V, wenn ich mit den 
Elko ganz spare. Ich frage mich also, warum ich überhaupt einen 
einplanen sollte.

: Verschoben durch Moderator
Autor: Falk B. (falk)
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@Hans (Gast)

>Meine Frage ist, welchen Elko ich zum Stützen nehmen soll.

Einen ausreichend großen mit kleinem ESR.

> Und was es überhaupt bringt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensat...

> Der Innenwiderstand der Spannungsquelle inkl.
>Zuleitungen beträgt 1 Ohm.

Ganz schön viel. Außerdem ist das nur der ohmsche Widerstand. Die 
Induktivität kann da noch ganz anders aussehen.

> Bei 2A verliere ich also 2V, wenn ich mit den
>Elko ganz spare.

Nö, die verlierst du immer, wenn es WIRKLICH 1 Ohm ist.

> Ich frage mich also, warum ich überhaupt einen
> einplanen sollte.

Damit die schnell geschalteten Ströme nicht über lange, induktive 
Zuleitungen laufen müssen.

Motoransteuerung mit PWM

Pi mal Daumen sollten für deinen Motor 1000uF reichen, ggf. auch 
deutlich weniger.

: Bearbeitet durch User
Autor: Hans (Gast)
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Falk B. schrieb:
> @Hans (Gast)
>
>>Meine Frage ist, welchen Elko ich zum Stützen nehmen soll.
>
> Einen ausreichend großen mit kleinem ESR.

Toll. Also halt einen angemessenen. Wahnsinnig hilfreicher Satz.

>
>> Und was es überhaupt bringt.
>
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensat...

Hab ich gelesen. Hat nichts mit meinem Problem zu tun.

>> Der Innenwiderstand der Spannungsquelle inkl.
>>Zuleitungen beträgt 1 Ohm.
>
> Ganz schön viel. Außerdem ist das nur der ohmsche Widerstand. Die
> Induktivität kann da noch ganz anders aussehen.

L_zuleitung << L_motor => L_zuleitung = 0

>> Bei 2A verliere ich also 2V, wenn ich mit den
>>Elko ganz spare.
>
> Nö, die verlierst du immer, wenn es WIRKLICH 1 Ohm ist.

Nö. Bei PWM hängt das vom Tastverhältnis und L_motor ab.

>> Ich frage mich also, warum ich überhaupt einen
>> einplanen sollte.
>
> Damit die schnell geschalteten Ströme nicht über lange, induktive
> Zuleitungen laufen müssen.

Und? Der arme Strom? Der tut mir ja richtig leid. Grad isser durch die 
1-2uH Zuleitungen gekrochen, und schon kommt da ein Motor mit einigen 
mH!

> Motoransteuerung mit PWM
>
> Pi mal Daumen sollten für deinen Motor 1000uF reichen, ggf. auch
> deutlich weniger.

Die Daumenregel 1mF pro 1A ist genau so bekannt wie sinnlos. Ein bissl 
mehr fachliche Tiefe wäre hier angebracht.

Autor: Achim S. (Gast)
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Lies die verlinkten Artikel nochmal und versuche zu verstehen, was sie 
mit deinem Problem zu tun haben.

Hans schrieb:
> Und? Der arme Strom? Der tut mir ja richtig leid. Grad isser durch die
> 1-2uH Zuleitungen gekrochen, und schon kommt da ein Motor mit einigen
> mH!

Nix für ungut, aber wenn du hier Fragen nach dem Sinn eines 
Stützkondensators stellen musst solltest du imho nicht gleichzeitig 
klugscheißen wollen. Die Induktivität der Leitungen zwischen PWM-Steller 
und Motor fällt tatsächlich nicht ins Gewicht weil in Serie zur 
Motorinduktivität. Dieser Induktivität begegnest du mit Freilaufdiode 
(oder aktivem Freilauf). Für die gilt deine obige Betrachtung.

Aber es geht um die Induktivität der Leitungen zwischen Quelle und 
PWM-Steller. Für die gibt es keine Freilaufdiode, und derentwegen 
brauchst du den Stützkondensator.

Autor: Falk B. (falk)
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@ Hans (Gast)

>> Einen ausreichend großen mit kleinem ESR.

>Toll. Also halt einen angemessenen. Wahnsinnig hilfreicher Satz.

Nicht wahr? ;-)

>> https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensat...

>Hab ich gelesen. Hat nichts mit meinem Problem zu tun.

Dann hast du nicht richtig gelesen.

"Pi mal Daumen gilt: Je größer der Kondensator, umso weiter kann er von 
dem Verbraucher weg sein, da er auf Grund seines Innenwiderstands 
weniger HF-tauglich ist. Es ist somit nicht sinnvoll, einen 1000µF 
Elektrolytkondensator 10mm neben einen Digital-IC setzen zu wollen. Dort 
gehört der 100nF Keramikkondensator hin. Aber für die Stromversorgung 
von Motoren, Treibern und H-Brücken sind derartige großen Kondensatoren 
wichtig und sollten nicht zu weit entfernt sein."

Ja, das sind rein qualitative Aussagen.

>> Ganz schön viel. Außerdem ist das nur der ohmsche Widerstand. Die
>> Induktivität kann da noch ganz anders aussehen.

>L_zuleitung << L_motor => L_zuleitung = 0

Sag das mal den Leute, die sich mit EMV beschäftigen ;-)
Und denen, wo Endstufen oder Treiber wegen fehlender Pufferkondensatoren 
abgeraucht sind.

>> Damit die schnell geschalteten Ströme nicht über lange, induktive
>> Zuleitungen laufen müssen.

>Und? Der arme Strom? Der tut mir ja richtig leid. Grad isser durch die
>1-2uH Zuleitungen gekrochen, und schon kommt da ein Motor mit einigen
>mH!

Wenn du meinst, daß das alles Unsinn ist, laß den Kondensator weg. Spart 
Geld und Aufwand!

>> Pi mal Daumen sollten für deinen Motor 1000uF reichen, ggf. auch
>> deutlich weniger.

>Die Daumenregel 1mF pro 1A ist genau so bekannt wie sinnlos.

Stimmt, von der war aber auch keine Sekunde die Rede.

> Ein bissl mehr fachliche Tiefe wäre hier angebracht.

Bei dir? Warum? Die weiß doch schon alles (besser).

Der Kondensator soll die Pulsströme möglichst von der Zuleitung 
abhalten. Ja, bei 1m Zuleitung und 10mH Motorinduktivität ist er fast 
egal, bei anderen Konstellationen nicht unbedingt.
Er puffert die Pulsströme für deutlich kürzere Zeiten als ein 
Pufferkondensator bei einem klassischen 50 Hz Gleichrichternetzteil. 
Dort sind es fast 10ms zwischen den Ladepulsen, bei PWM reden ir eher 
von deutlich unter 1ms, je nach PWM-Frequenz. Darum kann der Elko auch 
deutlich kleiner sein, WENN er den Ripplestrom der Last aushält, der je 
nach Zuleitungsinduktivität zum hohen Maß eben durch diesen fließt.

Autor: Falk B. (falk)
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@ Achim S. (Gast)

>Aber es geht um die Induktivität der Leitungen zwischen Quelle und
>PWM-Steller. Für die gibt es keine Freilaufdiode, und derentwegen
>brauchst du den Stützkondensator.

Guter Punkt. Denn die Freilaufdiode(n) funktioniert nur dann, wenn deren 
Kathode auf einen Punkt speist, der HF-technisch niederohmig mit GND 
verbunden ist. Das schafft man mit einem passenden Kondensator, aber 
sicher nicht mit einer langen Zuleitung. Und wenn doch, reißt es dort 
die Spannung nach oben, bis irgendwann der Transistor mehr Sperrspannung 
sieht als ihm lieb ist.

Bei Halb- und Voll-brücken kommt noch das Problem der Rückspeisung, wenn 
der Motor eben NICHT mit Kurzschluß gebremst wird sondern per 
Rekuperation Energie in die Versorgung zurück speist. Wenn dann kein 
großer Elko oder Bremschopper da ist, gehr die Versorgung fix nach oben 
bis es kracht (der Leistungstreiber arbeitet dann als Step Up 
Converter!)

Autor: Horst (Gast)
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Ich find das ja beeindruckend, wie ihr jemanden, der eine derart 
sachliche Diskussionskultur zeigt dennoch weiter antwortet.

Helfersyndrom?

Autor: Falk B. (falk)
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@ Horst (Gast)

>Ich find das ja beeindruckend, wie ihr jemanden, der eine derart
>sachliche Diskussionskultur zeigt dennoch weiter antwortet.

>Helfersyndrom?

Charakterliche Größe.

Autor: Hans (Gast)
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@Horst: Aha. Fassen wir zusammen: Wenn ich also im gleichen Ton 
antworte, wie mir geantwortet wurde, bin ich also der Arsch und der 
andere das Opfer. Na schönen Dank auch. Gehst du zufällig jeden Sonntag 
in die Kirche? Würde dazu passen.

@Falk: Ich finde es schön, dass es anscheinend doch sachlich geht. Der 
Punkt mit der Freilaufdiode ist gut. Nur war meine Frage, welchen ELKO 
ich zum Stützen nehmen soll, wenn überhaupt. Einen 10uF/50V KERKO habe 
ich natürlich sowieso parallel verbaut. Sorry, habe ich vergessen zu 
erwähnen. Dieser kann auch die Rückspeisung aufnehmen. Ich könnte 
natürlich einfach mal messen, aber ich dachte, der Ingenieur lacht über 
Messgeräte und rechnet das schneller aus, als ich die Messpunkte anlöten 
kann. Der Motor hat übrigens bei 1kHz 750uH. Nachgemessen. Wozu sollte 
man sowas auch ins Datenblatt schreiben. Braucht ja eh keiner.

Aber wie gesagt, 10uF sind vorhanden. Sogar noch nach DC-Derating. Aber 
bringt mit ein zusätzlicher 1mF Elko noch weitere Vorteile? Die 
Induktivität der Zuleitungen betragen beschätzt 1uH maximal. Auch da 
reichen die 10uF locker aus. Wozu werden mir also 1mF empfohlen? Was 
bringts? Wozu?

Autor: Falk B. (falk)
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@ Hans (Gast)

>Aber wie gesagt, 10uF sind vorhanden. Sogar noch nach DC-Derating. Aber
>bringt mit ein zusätzlicher 1mF Elko noch weitere Vorteile?

Wenige.

> Die
>Induktivität der Zuleitungen betragen beschätzt 1uH maximal. Auch da
>reichen die 10uF locker aus. Wozu werden mir also 1mF empfohlen?

Ist nur eine Pi mal Daumen Abschätzung, wenn noch gar kein Kondensator 
verbaut ist.

Autor: Hans (Gast)
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Das mit der Freilaufdiode beschäftigt mich gerade. Siehe hier: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoranst...
D1 hat mit C1 doch überhaupt nichts zu tun. Der Stromkreis läuft doch im 
Kreis zwischen Motor und D1. Wenn ich C1 weglasse, sollte das der 
Diodenspannung wurscht sein?

Autor: Achim S. (Gast)
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Hans schrieb:
> D1 hat mit C1 doch überhaupt nichts zu tun. Der Stromkreis läuft doch im
> Kreis zwischen Motor und D1. Wenn ich C1 weglasse, sollte das der
> Diodenspannung wurscht sein?

Dann lies doch bitte nochmal, was schon geschrieben wurde:

Achim S. schrieb:
> Aber es geht um die Induktivität der Leitungen zwischen Quelle und
> PWM-Steller. Für die gibt es keine Freilaufdiode, und derentwegen
> brauchst du den Stützkondensator.

Die relevante parasitäre Leitungsinduktivität liegt im Kreis zwischen V+ 
und GND. Für diese hat die Freilaufdiode keine Wirkung. Ihre Energie 
wird vom Stützkondensator aufgefangen. Je nach Größe des Stützkondsators 
ergibt sich der Spannungsanstieg am V+ Anschluss (und wegen der 
freilaufenden Motorinduktivität ebenso am Drain des FET).

Hans schrieb:
> Wenn ich also im gleichen Ton
> antworte, wie mir geantwortet wurde, bin ich also der Arsch und der
> andere das Opfer.

Dein Ton war nicht annähernd gleich wie im vorhergehenden Beitrag von 
Falk sondern einfach nur daneben. Wenn du zu einem halbwegs objektiven 
Blick auf den Thread in der Lage bist, erkennst du das selbst.

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