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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik H-Brücke: falscher Fet schaltet mit durch


Autor: Marc (Gast)
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Hallo,

ich habe hier auf Punktraster eine nette Brückenschaltung aufgebaut um
einen Permanentmagnetmotor anzusteuern.
Die Brücke sieht so aus, dass oben zwei BTS555 drin sind, von denen je
einer für die jeweilige Richtung voll angesteuert wird,also per
Transistor dessen Eingang auf Masse gezogen wird.
Unten sind FETs drin, die mit PWM angesteuert werden, das funktioniert
auch hervorragend.
Die Ansteuersignale für alle FETS sind in Ordung und stimmen auch, die
Verdrahtung stimmt auch.

Mein Problem:
Wenn ich jetzt einen 24V/200W Motor (mit einem anderen Motor aber auch)
dranhänge fließst bei ca. 1-95% PWM durch den zweiten BTS der nicht
angesteuert ist und sperren sollte, zusätzlich ein so hoher Strom, dass
die Strombegrenzung meines Labornetzteils anspricht und der Kühlkörper
warm wird. Wenn ich diesen BTS mit einem Pin (Vss Anschluss) auslöte
funktioniert alles wie es sollte.
Das gleiche auch, wenn ich die Richtung ändere, woraus ich schließe,
dass keiner der BTS defekt ist.

Ich habe mir heute schon den ganzen Tag den Kopf darüber zerbrochen,
komme aber auf keine Lösung. Wer hat sowas schon einmal aufgebaut und
hat die rettende Idee????

Was mich aber ein wenig wundert ist, dass der BTS keinen
Masse-Versorgungsanschluss hat, wie will der den bei ageschalteten
Low-Fets weiter funktioneren, wenn der nur an Vss hängt???

Ich bitte un Hilfe.

Mfg
Marc

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Könntest Du uns bitte den Schaltplan zur Verfügung stellen?

Bernhard

Autor: Marc (Gast)
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Hallo,

anbei die Schaltung, diese ist auch nur eine vereinfachte Schaltung,
wie ich sie irgendwo im Web gefunden hatte.

Mfg
Marc

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Tu zuerstmal die 10k vor den Mosfets unten weg. Die gehören da absolut
nicht hin! Dort ist kein Schutzwiderstand nötig.

Autor: Marc (Gast)
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Sorry, hatte ich übersehen, da sind 10 Ohm Widerstände drin, mit denen
sind die schaltzeiten in Ordung.

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Hallo Marc,

es fehlen Widerstände!!

Bsp T1 ein Kollektorwiderstand gegen 24V. Am Kollektor wirst Du keine
Pegeländerung messen.

Bernhard

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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An T2 übrigens auch.

Autor: Roland (Gast)
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Probier  mal den Tip mit den Widerständen.
Manche BTS haben auch einen "Aktiven" Freilauf. d.H bevor sich durch
Induktion eine gefährliche Spannung aufbaut, beginnt er einfach mal zu
leiten.
Evtl funkt dir das dazwischen.

Gruß
Roland

Autor: Marc (Gast)
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Danke, ich werde noch zei Pullup-Widerstände und Dioden antiparalles zu
allen FETS/BTS einbauen, in 30min weiß ich mehr...

Marc

Autor: Jankey (Gast)
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Is aber schon eine Stunde vergangen ( wir warten )

für meinen geschmack is die schaltung etwas zu kompliziert, wird aber
sicher ihren zweck erfüllen =)

Autor: Marc (Gast)
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Mir ist noch mein Landmaschinenfritze dazwischengekommen, der mir
erzählt hat das der Motor hinüber ist...

Abe ich habs ausprbiert, das Verhalten ist noch das gleiche, hat also
nichts gebracht.

@Jankey:
Wie würdest du die Schaltung aufbauen?

Marc

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Hier würde ein Osziloskop weiter helfen


Bernhard

Autor: Marc (Gast)
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Hallo,

ein Oszilloskop habe ich, deshalb meine ich auch das die
Ansteuersignale gut aussehen, man sieht halt nicht wirklich was, da
dann durch die Strombegrenzung die Spannung runtergeht.

Seltsam finde ich, dass die Schaltung in ähnlicher Form in zwei Foren
veröffentlicht wurde, und dort anscheinend aucg funktioniert.

Mfg
Marc

Autor: Marc (Gast)
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Was ich noch erwänen wollte: Ohne Last giebts die Probleme nicht.

Marc

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Also, fangen wir mal vorne an. Womit steuerst du diese H-Brücke
eigentlich? Ich würde sie an manchen Ecken noch wesentlich
verbessern...

Autor: Marc (Gast)
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Ich steuere die Brücke mit einem AVR an. PWM mache ich mit 20kHz.

Ich habe an den IRF1404 noch 15V Transildioden von Gate gegen Source
und parallel zum Motor noch 1,8k und 100n in Reihe.

Marc

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Ich vermute bald, dass die Ursache bei der 20kHz PWM Frequenz liegt,
kannst Du mal eine wesentlich niedrigere Frequenz anlegen?

Vermutlich überschneiden sich irgendwelche Kennlinien, wenn das PWM
Signal einen Schaltvorgang auslöst.

Versuche mal herauszufinden, ob die LOW=>HIGH oder die HIGH==>LOW
Flanke der Verursacher ist.

Tritt dieser Effekt auch bei einer Ohmischen Last (Glühbirne) auf?

Bernhard

Autor: Heinz Schenk (Gast)
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...die oberen sind N-Kanal-Fet (zumindest nach Zeichnung).

Um die sicher eizuschalten, müssen die Kollektoren von T1 und T2 über
Widerstände an eine Spannung 24V + Ugsmin lt. Datenblatt des jeweiligen
Fet gelegt werden, sonst wird das nix.


..googelt mal nach High-Side Switches und floating source und so.


Mal so als schnelle Lösung:

Kollektor T1 über 1k Ohm an 30 V legen. Gate von T1 nach Source T1 'ne
10V Z-Diode, und dasselbe an T2 machen. danach nochmal herzeigen.



guude


aus'm Äpplerland




ts

Autor: johnny.m (Gast)
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@Heinz:
Die BTS555 sind sog. SMART HIGH SIDE POWER SWITCHES, die haben die
Ladungspumpe und den ganzen Treiberkram integriert. Mit der Ansteuerung
dürfte es da keine Probleme geben.

Autor: Marc (Gast)
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@ Bernhard,

das tritt auch bei ohmscher Last (Halogenlampe oder 1k Widerstand) auf,
bei einem 10k Widerstand allerdings nicht mehr.

Ich werde mir dir Signale zum Zeitpunkt des Pegelwechsels nocheinmal
aunschauen, velleicht sehe ich noch irgendwas. Und eine niedrigere
Frequenz proiere ich auch noch aus.

Marc

Autor: Heinz Schenk (Gast)
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jo, habe gerade das Datenblatt gelesen.

Kann mir jemand erklären wie das Teil Ladungen pumpt?
Sind da Kondensatoren schon drin, oder wie geht das?

hoffe auf Aufkärung.

ts

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Heinz: Ja.

Mit deinem vorherigen Post sagst du nichts neues. Das wurde schonmal
erwähnt.


Also, wenn ich auch meinen Tipp abgeben darf, würde ich auch sagen,
dass es an den 20kHz liegt.
Im Datenblatt vom BTS555 steht eine Turn-On Time von 600µS. Jetzt
überlege mal, wieviel Zeit du dem Highside Switch bei 20kHz lässt.
(1/20kHz = 50µS). Sprich der BTS55 steckt irgndwo im
Anschaltmoment/Ausschaltmoment fest.

Autor: Marc (Gast)
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Super, und Danke,ich habe jetzt die PWM auf ca. 300 Hz heruntergesetzt
und siehe da es funktioniert einwandfrei. Es brummt zwar mächtig aber
funktioniert.

Das heisst also ich kann maximal 600us Turn On + 200us Turn Off = 800us
-> 1/800us=1,25kHz machen? Das kommt davon wenn man dem Internet
vertraut (angeblich bis 100kHz).

Wo liegt denn eigentlich die "optimale" Frequenz für
Motorsteuerungen? Ich wollte auf die 20kHz, da die Frequenz nicht mehr
hörbar ist.

Marc

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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>Ich wollte auf die 20kHz

Nimm 10kHz, hören eh' die meisten Jugendlichen nicht mehr ;)

(Disco-Geschädigt)


Bernhard

Autor: Marc (Gast)
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Mhh, dann mache ich was falsch, ich habe die 19,3 kHz noch pfeifen
gehört und so alt bin ich auch noch nicht....

Marc

Autor: johnny.m (Gast)
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Wenn Du das Ding ausschaltest und immer noch was hörst, dann ist es
Tinnitus...

Autor: Profi (Gast)
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@Marc
Du hast vermutlich eine Subharmonische gehört.
19kHz hören nur Babies, Hunde und Fledermäuse. Und zu dieser Gruppe
zählst Du Dich doch nicht, oder? ;-)

Mein Tipp, immer wieder: nimm einen HIP4080 oder HIP4081 und sauberen
Aufbau mit kürzesten Leitungen, dann hast Du auch bei 20kHz keine
Sorgen. Eigene Erfahrung.
Mit dem kannst Du gleich noch aktive Gleichrichtung machen und sparst
nochmal ein paar Watt.

Wie laut ein Motor pfeift und wie hoch die Eisenverluste sind, hängt
übrigens von current ripple ab.

Die Frequenz würde ich im Bereich zwischen 1 und 10 kHz wählen.

Allerdings bleibt die Frage, ob die Richtungswahl mit einem Relais (2x
um) einfacher ist.

Autor: Unbekannter (Gast)
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> 19kHz hören nur Babies, Hunde und Fledermäuse.

Jugendliche bis 20 Jahre müssen 19 kHz noch problemlos hören können.
Können sie es nicht, haben sie Hörschäden.

Erwachse ab 30 können über 20 kHz nichts mehr wahrnehmen.

Kann doch hier jeder selbst ausprobieren: Lautsprecher an den
Funktionsgenerator und sich ein Diagramm malen, wie weit bei
verschiedenen Frequenzen der Pegel aufgedreht werden muss, damit man
etwas hört bzw. wahrnimmt. Sehr aufschlussreich, das Ganze.

Autor: Marc (Gast)
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Hallo,

> Und zu dieser Gruppe zählst Du Dich doch nicht, oder? ;-)
Nein, zum Glück nicht, und mit dem Kopf nach unten schlafen ist auch
dooof. :-)

Bei mir hat aber die Endstufe und nicht der Motor gepfiffen, gut jetzt
brummt sie mit 300Hz.

Ich glaube ich weiche doch lieber auf die HIPs aus (nochmal die
Datenblätter studiert) , weil ich noch ein paar andere Problemchen
festgestellt habe. Ich bräuchte dann wahrscheinlich den HIP4081, weil
man mit dem 80er nicht bremsen kann. Liege ich da richtig?

Die Relais-Variante habe ich auch schon durchdacht, bräuchte man halt
24V Relais mit Wechsler. Ich meine der große C hat welche bis 30A im
Programm. Müsste man wissen ob High oder Low-Side-Schalten besser ist.

Marc

Autor: Marc (Gast)
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@Unbekannter

Ich bin knapp über 20. Den Effekt habe ich immer wenn meine Eltern
fernsehgeschaut haben und nur den Reciver ausgeschaltet haben (das Bild
vom Ferseher ist dann schwarz und man kann vom Standbymodus nicht
unterscheiden). Ich höre den noch eingeschalteten Fernseher dann an
irgendeiner Frequenz (Zeilenfequenz, Netzteilfrequenz oder was das auch
immer ist). Meine Eltern hören das aber nichtmehr und meinen der ist im
Standby.
Einen Frequenzgernerator hab ich nicht, deshalb kann ichs auch nicht
ausprobieren.

Marc

Autor: Profi (Gast)
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@Marc
ok Zeilenfrequenz ist 15625 Hz, das höre ich auch gerade noch.

Wenn die Endstufe selbst pfeift, ist was meist was faul. Da wundert's
mich nicht, wenn was warm wird. Bei diesen Flanken und Strömen wird
jeder Millimeter Leitung zur parasitären Induktivität.

Layout (kleine vom Strom eingeschlossene Flächen -> Hin- und
Zurückleitung möglichst neben- oder übereinander) und verdrillte
Leitungsführung sind sehr entscheidend für den Erfolg.

Der HIP4080 hat einen Komparatoreingang und kann durchaus auch bremsen.
Ich verwende jedoch den 4081. 4082 und 83 sind auch ganz interessant.
Von IR gibt es vergleichbares.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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HIP4080 sind wohl nicht immer so gut zu bekommen, aber prinzipiell haben
die Vorredner recht.

Wenns einfach sein soll: ICL7667 bekommste eigentlich überall.

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