Netzteil für DC-Motor -> H-Brücke überhitzt

[Der E. (simon_nuebler)]

Hallo zusammen,

ich regle einen DC-Motor mit einem Drehencoder auf eine bestimmte 
Position (mit einem Arduino Uno). Der Motor treibt den Linearschlitten 
eines alten Druckers an, auf dem der Druckerkopf war. Den Motor habe ich 
in der Testphase mit einem 9V-Batterieblock betrieben, er kann aber 
denke ich mehr, mit 9V läuft er recht langsam.
Ich verwende eine L293D H-Brücke, diese kann laut Datenblatt 4,5-36V bei 
0,6A.
Den Batterieblock will ich durch ein Netzteil ersetzen, um immer die 
gleiche Spannung zu haben. Ich habe ein altes Ladenetzteil 
angeschlossen, welches 12V bei 0,5A hat.

Das Problem ist folgendes: mit dem Netzteil überhützt die H-Brücke nach 
ca. 3s, sie wird so heiß, dass man sie nicht mehr anfassen kann.

Was mache ich falsch?

Danke im Voraus!

LG

[MaWin (Gast)]

Vielleicht braucht der Motor mehr als 500mA und nutzt alles was das 
Netzteil bringt und erwärmt den L293 nicht unzulässig, aber erheblich ?

Einfach es stärkeres Netzteil und einen leistungsfähigeren Treiber 
nehmen ?

Wenn du klug gewesen wärst, hättest du vor dem Ausbau im Drucker mal 
gemessen und dir den dortigrn Treiber (Typennummer und Datenblatt) 
angeguckt.

[Hubert G. (hubertg)]

Du musst ja nur die Spannung am Motor messen und die Spannung die vom 
Netzteil kommt. Die Differenz der Spannungen wird im L293D verheizt. 
Jetzt noch den Strom messen und du weisst wieviel Watt das sind.
Die 600mA, laut Datenblatt, sind sehr optimistisch.

[Jim M. (turboj)]

Simon N. schrieb:
> Ich habe ein altes Ladenetzteil
> angeschlossen, welches 12V bei 0,5A hat.
>
> Das Problem ist folgendes: mit dem Netzteil überhützt die H-Brücke nach
> ca. 3s, sie wird so heiß, dass man sie nicht mehr anfassen kann.

Der L293D Baustein ist steinalt, und verwendet noch biploare 
Transistoren am Ausgang. Da bleiben über 2 Volt im Chip, macht bei 500mA 
mehr als ein Watt.

Da darf der heiss werden, PDIP hat ja keine überwältigenden thermalen 
Eigenschaften.

Und ein Netzteil mit nominalen 12/500mA kann durchaus deutlich mehr als 
die maximal 600mA liefern (wenn auch eventuell nicht übermäßig lange).

Fazit: Treiber unterdimensioniert oder Netzteil zu stark. Übrigens 
liefert ein 9V-Block normalerweise nicht mehr als ~100mA - eventuell 
reicht ein 9V Netzteil mit mehr "Wumps". Kann man sich aus dem 12V 
basteln, wenn man noch 2-3 Si-Dioden rumfliegen hat.

[Ralf G. (ralg)]

Simon N. schrieb:
> Ich verwende eine L293D H-Brücke, diese kann laut Datenblatt 4,5-36V bei
> 0,6A.

Das sind die Werte aus der Marketingabteilung. Wenn man weiter 
runterscrollt, stehen dann die Bedingungen dazu:

6.4 Thermal Information
RθJA Junction-to-ambient thermal resistance (2) 36.4 °C/W

6.5 Electrical Characteristics
VOH High-level output voltage VCC2 – 1.8
VOL Low-level output voltage 1.8 V
(gekürzt)

Entscheidend ist jetzt, was sich der Motor tatsächlich an Strom 
genemigt. Wenn man ihn lässt. Nämlich mit dem Netzteil, was 
möglicherweise nach dem L293D das nächste ist, was dir abraucht. Die 
500mA sind eher das, was man entnehmen kann, nicht die automatische 
Strombegrenzung!

[Der E. (simon_nuebler)]

Servus,

danke für Eure Antworten!

@MaWin: du hast Recht, die Nummer des Treiber habe ich nicht 
nachgesehen. Ich vermute aber jetzt einfach, dass ich da zu einer hohen 
Wahrscheinlichkeit kein Datenblatt gefunden hätte, habe ich zumindestens 
bei anderen Druckerteilen (wie den Encodern) nicht geschafft. Zu einem 
stärkeren Netzteil schreibe ich weiter unten noch etwas.

@Hubert G.: Ich habe leider kein Messgerät, das steht allerdings auf 
meinem Einkaufswagen :)

@ Jim Meba: verwendet der L293N modernere Technik? Dann würde ich mir so 
einen holen. Zur Unterdimensionierung sage ich später im Post noch 
etwas.

@Ralf G. und @ ALLE: Ich habe noch ein anderes netzteil gefunden mit 11V 
und 200mA (s. Anhang). Seltsamerweise bewegt dieses Netzteil den Motor 
langsamer als der 9V Block, überhitzt aber trotzdem die H-Brücke, wie 
bei dem größeren Netzteil!

Ergibt sich daraus jetzt irgendeine Logik...? Ich hätte jetzt erwartet, 
dass wenn sich der Motor langsamer bewegt, wenigstens die H-Brücke nicht 
mehr überhitzt, aber das ist eben nicht der Fall.

LG Simon

[aSma>> (Gast)]

Ich appeliere an alle Bastler: Kauft euch ein Labornetzteil!

Guck dir bei ebay Gebrauchte an. Kostet nix mehr. Oftmals ist der 
Versand das Teuere.

Du hättest dein Problem schon längst gefunden. Wie groß ist der 
Innenwiderstand deines Motors? Dein 9V Batterieblock hat 2V weniger 
drauf!

Weiterhin haben die meisten nichtgeregelten Netzteile eine viel höhere 
Leerlaufspannung als angegeben!

Hör auf den Quick Charger zu vergewltigen. Der hat eine Elektronik drin, 
die abschalten kann.


Wenn man mit den Projetkt fertig ist, dann könnte man ein meanwell led 
Netzteil nehmen. Diese halten die Stromspitzen locker aus und haben eine 
max. Stromregelung + Verpolschutz.

[John (Gast)]

Simon N. schrieb:
> überhitzt aber trotzdem die H-Brücke

Hat dein L293D auf der Platine eine ausreichend große Kupferfläche (s. 
Datenblatt) zur Kühlung?

Oder einen Kühlkörper?
http://remcoterol.blogspot.de/2015/11/remote-controlled-robot.html

Gruß
John

[MaWin (Gast)]

Simon N. schrieb:
> Ich habe noch ein anderes netzteil gefunden mit 11V und 200mA (s.
> Anhang). Seltsamerweise bewegt dieses Netzteil den Motor langsamer als
> der 9V Block, überhitzt aber trotzdem die H-Brücke, wie bei dem größeren
> Netzteil!

Oje, das ist ein Ladenetzteil.
Die liefern keine halbwegs stabile Spannung bis hin zu einem 
Maximalstrom, sondern einen halbwegs stabilen Strom bis hin zur 
Maximalspannung, sind also eher Stromquellen (Klingeltrafo) statt 
Spannungsquellen.
Mit 200mA auch deutlich schwächer als sein 500mA Netzteil.

Merke: Nicht alles was man findet taugt für den Einsatzzweck.

Merke2: Auch 200mA an 2V Verlust sind 0.4W machen DIL Gehäuse unangenehm 
warm.

[Der E. (simon_nuebler)]

@aSma: danke für den Hinweis. Ich habe mich ein wenig nach 
Labornetzteilen umgesehen und habe festgestellt, dass viele nicht für 
induktive Lasten (also Motoren) geeignet sind. Ist es möglich, dass ich 
Freilaufdioden inklusive der H-Brücke in meinem Schaltkreis so verbaue, 
dass ein solches Labornetzteil keine Schäden bekommt?

@John: nein hatte ich nicht. Das Problem war, wie sich jetzt gezeigt 
hat, mein mangelndes Wissen über Netzteile. Weil an sich sollte die 
H-Brücke keine Kühlung benötigen, da es mit dem 9V-Block tadellos 
funktioniert.

@MaWin: danke für die Info. Hab das Ladenetzteil jetzt ganz schnell 
verräumt :)

LG

[Äxl (Gast)]

Wenn bereits im Datenblatt auf einen Kühlkörper (wie immer der nun 
aussehen mag...) referenziert wird, hielte ich es schon für sinnvoll, 
auch einen einzusetzen.

[aSma>> (Gast)]

Simon N. schrieb:
> @aSma: danke für den Hinweis. Ich habe mich ein wenig nach
> Labornetzteilen umgesehen und habe festgestellt, dass viele nicht für
> induktive Lasten (also Motoren) geeignet sind. Ist es möglich, dass ich
> Freilaufdioden inklusive der H-Brücke in meinem Schaltkreis so verbaue,
> dass ein solches Labornetzteil keine Schäden bekommt?

Servus,
ein gutes Netzteil kriegt man nicht tot! Die interne Strombegrenzung 
hilft dir dabei. Ich selber habe ein altes Trafo geregeltes Netzteil von 
Conrad PS -2403d. Bin damit zufrieden. Man kann es seriell oder parallel 
schalten falls nötig ist. Beim Einschalten vermeide ich die Schaltung 
angeschlossen zu lassen, da es zur Problemen führen kann. Habe es für 
einen schmalen Taler gekauft.

Der L293D hat interne Dioden. Man kann auch externe verbauen, falls 
dieser zu sehr heiß wird. Ich würde dann aber eher schon ein anderen 
Treiber nehmen. L6202, L6205 und eventuell brücken usw.

Wenn du weitere Hilfe brauchst, dann mach mal ein Foto von Aufbau.

[Der E. (simon_nuebler)]

Servus,

@ Äxl: mit einem 9V Block läuft der Motor super und die H-Brücke wird 
nicht heiß. Das hat imo weniger mit der Kühlung und mehr mit der 
Stromversorgung zu tun.

@aSma: danke für die Info. Aber selbst wenn es gut ist, muss es z.B. ja 
nicht für induktive Lasten geeignet sein :) Was verstehst du unter einem 
schmalen Taler? Für mich sieht das hier gut aus: 
https://www.amazon.de/PeakTech-Labornetzger%C3%A4t-stabilisiertes-hochaufl%C3%B6sender-6225/dp/B01M0APZK3/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1521490030&sr=8-1&keywords=labornetzteil

Was denkst du zu diesem Labornetzteil? Das kann eben keine induktiven 
Lasten. Allgemein finde ich nicht wirklich viel, wenn man Labornetzteil 
und induktive Lasten o.Ä. googelt, was die Auswahl für mich schwerer 
gestaltet.

Ich habe meine Schaltung mal aufgezeichnet, an sich ist es echt nur eine 
L293D Brücke mit einem Motor, quasi der einfachste Fall. Wäre es hier 
jetzt notwendig, eine Freilaufdiode einzubauen und falls ja, wo? Oder 
kann die H-Brücke die Rücklaufspannungen auffangen?


LG Simon

[oszi40 (Gast)]

aSma>> schrieb:
> L293D hat interne Dioden. Man kann auch externe verbauen

z.B um übermäßige Wärme besser vom Chip fernzuhalten.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf

[aSma>> (Gast)]

Simon N. schrieb:
> @aSma: danke für die Info. Aber selbst wenn es gut ist, muss es z.B. ja
> nicht für induktive Lasten geeignet sein :)

Wo hast du diese Infos bloß her?! Dein Pipimotor haltet man mit der 
bloßen Zunge auf. Du hast anscheindend nicht verstanden, was eine 
Strombegrenzung ist.

Mir ist es ehrlich gesagt egal was du kaufst. Infos gibt es genug im 
Netz. Eine zweite Spannung 3,3V, 5V wäre eine Muss für mich.

Was wilst du mit den Freilaufdioden?! Die sind beim L293D schon drin. 
Lese mal die Datenblätter. Der Induktionsstrom zerstört vorher deine 
Treiber bevor das Netzteil was merkt und in die Begrenzung geht.

Du drehst dich im Kreis momentan. Das wird sobald nix! Dein Schaltplan 
ist lächerlich. Du machst alles auf einmal falsch.

[Der E. (simon_nuebler)]

@ oszi40: danke für den Link.

@ aSma: Woher die schlechte Laune? Wenn du keinen Bock hast hier zu 
schreiben, keiner zwingt dich. Wenn dir meine Fragen zu blöde sind, 
brauchst du nicht antworten.
Die Info habe ich aus dem Datenblatt. Zitat aus dem Datenblatt des oben 
verlinkten Netzteiles: "Betreiben Sie mit dem Netzgerät keine Induktiven 
Lasten, wie z.B. Elektromotoren, welche
beim Nachlauf als Generator fungieren und so eine Rückspannung erzeugen 
können!".

Was ist an dem Schaltplan lächerlich? Gefällt dir der Powerpoint Stil 
nicht?

Meine Schaltung läuft einwandfrei. Ich habe einen Druckerencoder, der 
mir einen Schlitten positionssteuert, nur eben die Stromversorgung macht 
mir Probleme (mit Ausnahme des 9V Blocks). Aber danke auf jedenfall für 
deine vorhergehenden konstruktiven Beitrage.

Der Post kann geschlossen werden.

LG

[Malte Anders (Gast)]

Simon N. schrieb:
> Allgemein finde ich nicht wirklich viel, wenn man Labornetzteil
> und induktive Lasten o.Ä. googelt, was die Auswahl für mich schwerer
> gestaltet.

Simon N. schrieb:
> "Betreiben Sie mit dem Netzgerät keine Induktiven
> Lasten, wie z.B. Elektromotoren, welche
> beim Nachlauf als Generator fungieren und so eine Rückspannung erzeugen
> können!"

Ganz allgemein: Du kannst mit jedem Labornetzteil auch Motoren oder 
andere induktive Lasten versorgen. Vor allem (in Relation zur P_out des 
Netzteiles) kleine Motoren sind vermutlich sogar ohne weitere 
Beschaltung kein Problem.

Und zwar, weil jedes Labornetzgerät einen Ausgangskondensator hat, 
welcher jene Spitzen schon gut abfangen kann - aber ... (bitte 
einprägen):

Induktive Lasten sichert man besser grundsätzlich (!) mit einer zur Last 
antiparallelen Freilaufdiode. Hier zwar schon im Chip vorhanden, aber 
oszi40 hat durchaus recht: Man kann bei solchen Treibern aus thermischen 
Gründen separate Dioden ergänzen, und/oder schnellere / bessere Dioden 
(und/oder näher an der Induktivität dran) "haben wollen".

Oder z.T. auch statt einer klassischen Freilauf- mit einer Zener- oder 
Z-Diode mit Zener-/Z-Spannung <= Betriebsspannung - z.B. manchmal bei 
Relais, um die Energie schneller zu vernichten (Zener- oder Z-Dioden 
erlauben schneller mehr Verlustleistung, da höherer Spannungsfall * dem 
Strom).

Doch egal, welchen Typ Diode man nun wählt: Diese schließt halt den 
Strom praktisch kurz, so daß es zu keiner "Rückspannung" kommt. Über 
ihren differentiellen R und den ohmschen R der Wicklung kann sich der 
Strom "totlaufen".

Mittels jener Freilaufdiode (gerne wählt man hier übrigens 
Schottky-Dioden, weil diese extrem schnell leitend werden - übrigens 
auch schnell sperren) kann und darf dann also jede grundsätzlich 
geeignete Spannungsquelle benutzt werden - egal, ob in deren Datenblatt 
etwas anderes steht.

Das muß man halt beachten, dann geht's.

[Ergänzend, falls Interesse:

Deren Spannungsfestigkeit muß größer sein, als die Betriebsspannung. Aus 
Sicherheitsgründen wählt man normalerweise >= Faktor 1,2, auch 1,5- bis 
2-fach (oder gar noch mehr, obwohl nicht nötig) ist kein "Fehler".

Die nötige Stromtragfähigkeit ist eine andere Geschichte - hier wird 
gerne gut überdimensioniert, was auch sicherlich kein Fehler ist... nur 
ist eine größere Diode auch etwas langsamer. Ob problematisch, muß von 
Fall zu Fall ermittelt werden.

Hier, in diesem niedrigen Strombereich, ist der vorherige Absatz (über 
den Strom) kaum von Bedeutung - es ist mit einer halbwegs passenden 
Wald- und Wiesen- Mini-Schottky getan, eine mit z.B. dem 10-fachen 
Betriebsstrom als Dauerstrom ginge definitiv.]

P.S.: Ärgere Dich nicht - asMa\\ meinte es auch nicht böse. Nur ist 
Deine Powerpoint-Zeichnung absolut kein Schaltplan, und auch nicht zu 
einem solchen funktional äquivalent.

Sie mag schön sein, doch fast völlig nutzlos hier. Die Bauteile als 
Funktionsblöcke, ohne nutzbaren "Inhalt"? Da bringt es auch nichts 
(mehr), die Anzahl der Verbindungen korrekt darzustellen. Gebraucht wird 
ein Schaltplan, der alle Bauteile mit allen Verbindungen enthält.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schaltplan

Dafür gibt es (teils kostenlose) Software ("Schaltplan-Editoren").

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

[imperator (Gast)]

Servus,
deine Konstruktion hat nur aufgrund des großen Innenwiderstandes deiner 
9V Batterie funktioniert.

Diese Druckermotoren haben einen Innenwiderstand von ca 1.5 ohm und 
weniger (13W bei Nennspannung). Hier braucht man einen Strom Chopper 
bzw. ein Netzteil, welches den Strom begrenzen kann. Kein Wunder, dass 
da der Treiber glüht. Der Strom muss auch gestützt werden durch einen 
low ESR Kondensator + 100nF Kerko.

Aber das hast du ja schon alles berücksichtigt.

Gutes Gelingen.

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Ich nehme an, du verwendest keine Stromregelung (L297) o.ä., sondern 
schaltest den Motor einfach ein und aus (ggf. mit PWM)? Dann fließt bei 
12V aus dem Netzteil natürlich deutlich mehr Strom als bei 9V aus der 
Batterie, zumal wenn man die erheblichen Verluste im L293 
berücksichtigt. Dann hast du schnell netto 50% mehr Spannung am Motor 
und entsprechend mehr Strom. Und damit auch mehr als doppelt soviel 
Verluste im Chip. Nimm einen L298, wenn es unbedingt eine alte bipolare 
Brücke sein muss. Die Multiwatt-15 Gehäuse kann man viel besser kühlen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann