Hallo liebes Mikrocontroller-Forum,
aktuell baue ich an einer Motorsteuerung die sowohl die Steuerseite als
auch die Lastseite aus dem selben 14,7V- oder 11,1V-LiPo speisen soll.
Der PE-DC-Motor befindet sich in einer MOSFET-H-Brücke des DRV8432 für
den 4-Quadranten-Betrieb.
Da der Motor Rückspeisen soll, stellt sich mir die Frage:
Ist es ausreicht den Last-GND und Steuer-GND zu trennen oder muss ich
auch die Spannungsversorgung potentialtrennen?
Da ich nur einen einzigen Akku verwenden möchte, fällt mir dafür als
Option nur ein, parallel zueinander den Akku, den Motor und einen
Flyback (Hoch-Tiefsetzsteller) wie z.B. den LM2587-12 von TI auf meiner
Platine zu integrieren. So weit ich das beurteilen kann, wäre damit
folgende Situation hergestellt:
Die rückfließenden induktiven Ströme des Lastkreises können über die
Primärseite des Flyback-Trafos fließen. Da dieser im Current-Mode
arbeitet, wird er bei Überstrom abschalten, wodurch der Strom weiter nur
in den Akku zurückfließen kann. Die 12V-Sekundärseite bleibt von diesem
Vorgang unbetroffen, da die Stromkreise getrennt sind.
Ist diese Interpretation richtig?
Kann es auch passieren, dass ich durch induktive Ströme einen
Schaltregler im Voltage-Mode zerstören kann?
Ich würde mich wahnsinnig freuen, wenn jemand seine Erfahrungen mit der
obigen Problematik teilen möchte.
Vielen Dank im Voraus
Franz Braun
Mir erschließt sich überhaupt nicht, warum du unbedingt eine Trennung
für den Motortreiber willst, wenn er doch in den Akku zurückspeisen
soll.
Das macht er doch gerade, wenn der Motortreiber direkt am Akku hängt.
>> Die rückfließenden induktiven Ströme des Lastkreises können über die
Primärseite des Flyback-Trafos fließen.
- Ein Flyback-Wandler speist nicht zurück! (verhindert die
Ausgangsdiode)
- Einen Flyback-Wandler zu verwenden ist auch nicht optimal/gut.
- nur ein synchroner Wandler (oder Buck-Boost)kann prinzipiell
zurückspeisen. Jedoch verhindern das fast alle Wandler-ICs!
Hallo Anno,
danke für die schnelle Antwort. Offensichtlich habe ich mich bei der
Schilderung meiner Schaltung missverständlich ausgedrückt. Deshalb
reiche ich hier einen prinzipiellen Schaltplan nach. Im Bild ist oben
ein BUCK im Voltage Mode angedeutet. Die beiden Klemmen sollen meine
Frage symbolisieren, wo genau ich diesen und andere IC's (z.B. den
Treiber DRV8432) anschließen sollte.
In dieser Konfiguration kann der Motorstrom nicht durch die
12V-Sekundärseite des Flyback.
Meine Frage bezieht sich eher darauf, ob diese galvanische Trennung
notwendig ist, damit der rückfließende induktive Motorstrom nicht durch
IC's ohne Strombegrenzung fließen kann, da diese möglicherweise zerstört
werden können.
Konkret habe ich die Vermutung, dass ich ein Voltage-Mode-5V-SNT
zerstört habe, da dieses im leitenden Zustand den Motorstrom
zurückleitet, ohne diesen zu messen und abzuschalten (kein
Current-Mode).
Daher meine Frage, ob es notwendig ist, die Potentiale zu trennen; oder
reicht eine Trennung der Massen von Leistungs- und Steuerseite?
Danke im Voraus
Franz Braun
ERGÄNZUNG ZU MEINER ANTWORT:
Ich stimme dir zu, dass man über die Ausgangsseite des FLYBACK nicht
zurückspeisen kann. Meine Idee war die, dass Akku, Motor und PRIMÄRSEITE
des FLYBACK parallel verschaltet sind (siehe Abbildung). So könnte der
rückfließende Motorstrom Teils durch die Hauptinduktivität des
FLYBACK-Trafos fließen, bis dessen Current-Mode den MOSFET abschaltet.
In der restlichen Zeit dieser Phase würde der verbleibende Strom
ausschließlich in den Akku zurückfließen.
Die 12V-Sekundärseite soll davon gänzlich unbetroffen bleiben.
Besten Dank
Franz Braun
In deinem Schaltplan wird der Ein und Ausgang des Flyback praktisch
kurzgeschlossen, weil oben links die beiden "Signale" "Flyback12V" und
Lipo 14,7V" miteinander verbunden sind.
Gibt es einen Grund warum du von dem Akku erst auf 12V und dann auf 5V
zwei Schaltregler in Reihe schaltest?
FranzBraun schrieb:> Konkret habe ich die Vermutung, dass ich ein Voltage-Mode-5V-SNT> zerstört habe, da dieses im leitenden Zustand den Motorstrom> zurückleitet, ohne diesen zu messen und abzuschalten (kein> Current-Mode).> Daher meine Frage, ob es notwendig ist, die Potentiale zu trennen; oder> reicht eine Trennung der Massen von Leistungs- und Steuerseite?
Dunkel der Sinn deiner Rede ist ...
Hallo Udo S.,
danke für die schnelle Antwort. Im ersten Bild sind die beiden
Potentiale eigentlich ohne Verbindung, nebeneinander liegend -
vielleicht sieht man das auch nicht richtig, oder es ist tatsächlich
falsch gezeichnet. Das Bild sollte die Frage zum Ausdruck bringen, ob es
einen qualitativen oder funktionalen Unterschied macht, wo ich das
5V-SNT anschließen sollte: an"LiPo14.7V" oder an "FLYBACK12V"?. Ich
hoffe, dass die neue Zeichnung dieses Missverständnis beheben kann.
Zu deiner Frage: Die 12V werden als Versorgungsspannung für den Treiber
DRV8432 benötigt und sollten nicht mehr als zwischen 11,5V und 12,5V
schwanken. Die 5V sind für andere Anwendungen gedacht, die mit der
obigen Schaltung nichts zu tun haben.
> Dunkel der Sinn deiner Rede ist ...
Anders formuliert: Der rückfließende Induktive Motorstrom wird ja gemäß
dem Ohm'schen Gesetz über den kleinsten Widerstand wieder zurück in den
Motorzweig fließen. Im obigen Bild ist angedeutet, dass bei einem
Anschluss des 5V-SNT-Eingangs an "LiPo14.7V" und einem sehr kleineren
Widerstand an dessen Ausgang, ein Teil des Stromes nicht zwangsläufig
zurück in den Akku fließen müsste.
Ich hoffe, ich konnte die Verwirrung beseitigen.
Vielen Dank im Voraus
Franz Braun
ERGÄNZUNG ZU MEINER ANTWORT:
Hallo Udo S,
wegen des Freilaufdiode: Ja! natürlich hast du recht. Ich hatte bei der
Übertragung der Prinzip-Schaltung einen Fehler eingebaut.
Im Prinzip hätte ich auch nur "Primärseite" und "Sekundärseite"
hinschreiben können, da die konkrete Funktionsweise ja bekannt ist. Ich
dachte nur, so wäre es anschaulicher.
Im Anhang die Korrektur.
Vielen Dank
Franz Braun
Der rückfliessende Strom lädt den Lipo Akku. Dadurch steigt die Spannung
am Lipo um ein paar Millivolt an.
Durch den Sperrwandler fliesst gernau dann Strom wenn der Transistor
primär durchschaltet um den Trafo zu laden, wie sonst auch. Ob der Strom
jetzt vom Akku oder vom Motor kommt ist dem Wandler egal, er kann die
Elektronen nicht voneinander unterscheiden.
FranzBraun schrieb:> Das Bild sollte die Frage zum Ausdruck bringen, ob es> einen qualitativen oder funktionalen Unterschied macht, wo ich das> 5V-SNT anschließen sollte: an"LiPo14.7V" oder an "FLYBACK12V"?.
Es spricht absolut nix dagegen die 5V über einen Step Down direkt aus
der Akkuspannung zu erzeugen.
Warum nimmst du einen (selbstgebauten) Schaltwandler für die Treiber?
Nimm doch welche die auch die max. Akkuspannung vertragen oder ein 12V
Low Drop Regler, ich glaube nicht daß dein Fly Back soviel effizienter
wird.
Wenn allerdings dein Akku nicht richtig angeschlossen ist, dann könnte
im Schubbetrieb der zurückfliessende Strom deine Wandler ggf.
beschädigen oder stören.
Und was die "getrennte Massen" sollten verstehe ich immer noch nicht.
natürlich brauchst du eine gemeinsame Masse, wie sollen sonst die
Steuersignale einen eindeutigen Spannungsbezug zur Leistungsseite haben.
Was man macht ist ein sauberer Sternpunkt am Akku von dem die
Masseleitungen abgehen um Masseschleifen zu verhindern.
Hallo Udo S.,
eine wirklich hilfreiche und ausführliche Antwort. Vielen Dank!
> Wenn allerdings dein Akku nicht richtig angeschlossen ist, dann könnte> im Schubbetrieb der zurückfliessende Strom deine Wandler ggf.> beschädigen oder stören.
Das ist genau worauf ich hinaus wollte. Allerdings wäre für mich noch zu
klären, warum die Wandler dadurch gestört. Ist meine Vermutung
vielleicht doch richtig, dass es mit dem Modus (Voltage-,Current- etc.)
der Wandler zusammenhängt?
Zu deinen Fragen:
> Warum nimmst du einen (selbstgebauten) Schaltwandler für die Treiber?
Die Schaltung wird zeitweise mit einem 11,1V-Akku und teils mit einem
14,7V-Akku betrieben. Sie darf für den Treiber den bereich zwischen 11V
und 13V nicht verlassen. Ein anderer Treiber kommt auf die schnelle für
die konkrete Anwendung leider nicht in Frage.
Ich hatte gemessen, dass die Akku-Spannung stark schwankt.
Daher hatte ich die Idee einen FLYBACK oder BUCK-BOOST zu verwenden um
ggf. von (11.1 - X)V Volt hochsetzen oder von 14,7V runtersetzen zu
können.
> Und was die "getrennte Massen" sollten verstehe ich immer noch nicht.
Der Rückfließende Motorstrom von bis zu 10A könnte das Massepotential
auf ungleich 0V bringen. Daher wollte ich die Strompfade von Motorstrom
und Elektronikstrom trennen.
Alles in allem werde ich dazu tendieren einen BUCK-BOOST für den Treiber
zu verwenden.
Mit besten Grüßen und vielen Dank
Franz Braun
