Probleme mit H-Brücke (Schaltung)

[Mikrocontroller X. (kifab)]

Hallo,

ich möchte mit einer H-Brücke einen Motor ansteuern. Die Brücke soll bis 
ca. 5A betrieben werden können.

Ich habe die Schaltung (siehe Anhang) mit 4 IRFZ44n Mosfets aufgebaut 
aber habe jetzt mehrere Probleme:

- Zum einen bekomme ich beim umpolen des Motors einen Kurzschluss
-->liegt das an der Schaltung? Ich habe schon viele Varianten gesehen wo 
p-Kanal-Mosfets eingesetzt werden, den Grund hierfür habe ich aber noch 
nicht verstanden

- Dann habe ich das Problem, dass der Mostet auch noch leitet, wenn ich 
die Spannung am Gate weg nehme. Dies konnte ich bisher nur vermeiden 
indem ich den Gate über einen Pulldown Widerstand auf GND ziehe. Ist das 
normal, dass man das machen muss?

- Und zu guter letzt: Ich möchte 12V durchschalten, bekomme aber am 
Ausgang nur ca.10V. Bisher steuere ich den Gate auch mit 12V an, später 
soll dies jedoch mit einem Arduino mit einem pwm-Signal geschehen.


Ich hoffe, mir kann da jemand helfen...

[Michael K. (Gast)]

Echt jetzt, les das Datenblatt zum Mosfet und les mal was über Mosfets 
im allgemeinen.
Wann wird der Nfet aufgesteuert?
Richtig, wenn das Gate positiv gegenüber Source ist.

Wie schaffst Du das bei einem Nfet im oberen Zweig.
Garnicht, so wie Du das machst.

Wie entfernst Du die Ladung aus der gate Kapazität wenn Du nur die 
Spannung wegnimmst ?
Garnicht, die bleibt da drin und der bleibt aufgesteuert.

Das sind alles die brutalst elementarsten basics von Mosfets.

Das ärgert mich wenn jemand so überhaupt garnix zu den Bauteilen gelesen 
hat mit dener er Probleme hat.

Es erwarten Dich auch noch eine Vielzahl anderer Probleme, die ich die 
aber nicht haarklein aufbereiten werde.
Stichworte: Crossconduction, Totzeit, Induktionsspannung, Gate Treiber 
...

[Sebastian Kaulitz (Gast)]

Michael K. schrieb:
> Echt jetzt, les das Datenblatt zum Mosfet und les mal was über
> Mosfets
> im allgemeinen.
> Wann wird der Nfet aufgesteuert?
> Richtig, wenn das Gate positiv gegenüber Source ist.
>
> Es erwarten Dich auch noch eine Vielzahl anderer Probleme, die ich die
> aber nicht haarklein aufbereiten werde.
> Stichworte: Crossconduction, Totzeit, Induktionsspannung, Gate Treiber
> ...


Nebenbei erwähnt ist sein Mosfet für seine Anwendung viel zu gross.

[Norbert S. (norberts)]

Moin,

Auch wenn man es netter ausdrücken könnte, Sebastian und MaWin haben 
schon Recht. Auf dieser Basis braucht man hier nicht anfangen zu 
erklären. "ich" hat ja auch nur gemosert.
4 N-Mosfets. Du hast jetzt analog zum Verbrennungsmotor Kolben, Zylinder 
und Kurbelwelle. Nun fragst Du, wie der ganze Rest geht.
Kauf Dir ne Endstufe bis 10A, da gibt es reichlich Arduino-Shields für 
kleines Geld. Möglichst mit diskreten Mosfets. Da gibt es ja 
normalerweise auch den Schaltplan dazu und den versuchst Du dann zu 
verstehen. Wenn das hakt, kannst Du hier nach Details fragen.

Gruß,
Norbert

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

lies Dich mal zum Thema "high side switch" ein und experimentiere mit 
einzelnen Mosfets und Birnchen auf dem Basteltisch. Dimme mal eine 
Glühbirne bei 12V mit PWM und baue mal einen Abwärtswandler. Dann hast 
Du bessere Grundlagen.

MfG

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Eine einfache H-Brücke kannst du dir in der RC-Servoelektronik hier bei 
den Projekten anschauen:
Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"

Du siehst, das auf der oberen Schiene P-Kanal MOSFets verbaut sind, die 
durch kleine Transistoren geschaltet werden. Ausserdem werden zur 
direkten Ansteuerung in der Lowside Logiklevel MOSFet verwendet.

Entscheidend für so einen MOSFet ist nämlich das Potenzial zwischen 
Source und Gate - der weiss nichts von Masse und Plus. Leitet nun in 
deiner Schaltung einer der oberen MOSFet, möchte die Spannung an der 
Source das Potenzial der Drain übernehmen, damit sinkt aber das 
Gate-Source Potenzial. Also wird der MOSFet höchstens so halb aufgehen.
Die anderen Hinweise sind grob formuliert, aber richtig.

[oszi40 (Gast)]

1.Schon mal die Grundlagen mit Relais probiert? Eine Pause zwischen dem 
Richtungswechsel reduziert Stromspitzen erheblich wenn der Motor noch 
als "Generator" läuft.
2.https://www.mikrocontroller.net/articles/H-Br%C3%BCcken_%C3%9Cbersicht

[Norbert S. (norberts)]

Moin,

Das wird ja immer schlimmer hier.

Ich hab mich dann mal erbarmt:
Hier die primitivst mögliche Ansteuerung einer diskreten H-Brücke.

Du schaltest z.B. On-1 auf high und klapperst dann auf PWM-1 Deine PWM. 
Problem: Dabei fliesst wenn T2 aus ist der Strom über die Diode von T4 
mit entsprechenden Verlusten. Bei 50% PWM und 5A sind das locker 0,7V * 
5A * 50% = 1,75W, was ohne Kühlkörper nicht geht.
Deswegen schaltet man normalerweise dann T4 an, wenn T2 aus ist und 
umgekehrt. Das geht hier ohne weiteres nicht denn wenn Du das 
gleichzeitig machst, kann es sein, daß T2 und T4 kurz mal gleichzeitig 
leiten. Nennt man Crossconducting. Vor allem da T3 und 4 durch die 4k7 
nur langsam abgeschaltet werden.

Das könntest Du mit einer Soft-PWM lösen.
Stellst den Timer auf ganz normal mit z.B. 488Hz ein.
Sagen wir Timer0, Prescaler 128.
Im Überlauf-Interrupt fragst Du erstmal ab welche Richtung ansteht.
Wenn also wie oben, dann:
On-1 high
On-2 low
40µs warten
PWM-1 high

In OCR0 steht Dein PWM-Wert und in dem Interrupt kommt dann wieder die 
Abfrage nach der Richtung und dann:
PWM-1 low
5µs warten
On-2 high

Die 40 bzw. 5µs sind die Deadtime. Die sind etwas reichlich aber bei 
488Hz sollte das ok sein.
Unterschiedlich deswegen, weil die 270R an PWM-1 deutlich schneller 
ausschalten als die 4k7 an On-2 es tun.

Das ist alles Quick&Dirty aber sollte gehen.
Da sollte aber kein anderer Quatsch in Interrupts warten.

Ja Leute, ich weiß wie man sowas richtig macht, mit Treibern und 
Hardware-PWM aber will das hier Jmd. dem TS erklären?

Gruß,
Norbert

[Doktorand (Gast)]

Und ich dachte schon ich habe Probleme xD.

Lieber TO Versuch es doch einfach mit einer guten Lektüre sowie 
Simulationssoftware (LTSpice zb). Das wichtigste wurde ja schon genannt, 
sind Treiberbausteine.

Grüße

[Boris O. (bohnsorg)]

ich schrieb im Beitrag #5516602:
> Dieses Forum ist an Arroganz kaum zu überbieten.
> Manchmal denke ich hier wird nur geschrieben um andere in den Senkel
> stellen zu können.
>
> Traurig wenn man das für das Selbstvertrauen braucht.

Dieses Forum hat auch eine Suchfunktion. Dein Versuch einer H-Brücke 
wurde schon mindestens zehn mal diskutiert und der Verlauf ist fast 
immer identisch. Der Schluss ist ebenso gebetsmühlenartig: Wäre die 
Ansteuerung so einfach, würden die vielen Hersteller von H-Brücken auf 
der Welt es genau so machen. Leider ist die Welt aber komplizierter als 
dein aktueller Wissensstand es erfahrbar macht. Deswegen lernst du durch 
finanziellen Schmerz (kaputte MOSFETs, Lebenszeit für das Studium der 
Literatur/ Internet-Videos), emotionalen Schmerz (Teilhabe hier am 
Forum) oder eine Kombination aus beidem.

Ich verrate dir noch ein Geheimnis: Solltest du es tatsächlich 
verstanden haben, schüttelst du über die anderen Anfänger genauso den 
Kopf. Die Überheblichkeit steckt nämlich als Nebenprodukt im Fleiß und 
der Erkenntnis (es ist die zweite Ableitung Disziplin, die erste 
Ableitung ist die Lernkurve und das Integral aus Fleiß x Erkenntnis ist 
eine gute Näherung an das Wissen).