N-Kanal Mosfet für PWM mit ESP8266 ansteuern - Schaltung ok?

[Stefan K. (x-ray)]

Hallo,

ich könnte Rat gebrauchen, ob eine Schaltung, die ich mir überlegt habe, 
so für den vorgesehenen Anwendungszweck geeignet ist. Ich möchte einen 
DC-Motor, den ich aus einem Akkuschrauber ausgebaut habe, mit 12V per 
PWM ansteuern. Über den Motor weiß ich nur, dass er im Stillstand einen 
Widerstand von 2 Ohm hat. Das PWM-Signal soll von einem ESP8266 kommen, 
ich dachte an 15 kHz. Dazu möchte ich nach Möglichkeit Teile verwenden, 
die ich hier habe: Einen N-Kanal Mosfet IRF520N, Transistoren BC327-40 
und BC337-40, 1N4007 Dioden und Widerstände.

Ich habe mir die Datenblätter der Teile angesehen und alle möglichen 
Anleitungen gelesen, auch hier auf mikrocontroller.net, und so diese 
Schaltung entworfen. Ich habe sie auch aufgebaut, und sie scheint zu 
funktionieren. Jedenfalls kann ich die Leerlauf-Geschwindigkeit des 
Motors mit dem ESP8266 durch Veränderung des PWM-Signals steuern. 
Trotzdem wüsste ich gerne, was jemand mit Erfahrung von dieser Schaltung 
hält - mir fehlt sie nämlich.

Viele Grüße
Stefan

[Jörg R. (solar77)]

Weshalb kein LL-Mosfet und Q2 und Q3 mit Beiwerk weg?

[Wolfgang (Gast)]

Du hast eine total unsymmetrische Ansteuerung des FETs. Mit Q2 reißt du 
ihn recht zügig auf, bekommst ihn aber mit R1 nur langsam wieder zu. Bau 
dir das mit in LTSpice auf und guck dir die Flanken und die 
Verlustleistung beim Umschalten an.

[Stefan F. (Gast)]

Wenn du einen IRLIZ44N nimmst, kannst du dir die gesamte 
Treiberschaltung sparen.

[Stefan K. (x-ray)]

Jörg R. schrieb:
> Weshalb kein LL-Mosfet und Q2 und Q3 mit Beiwerk weg?

Weil ich die genannten Teile hier liegen habe und dachte es ist ein 
nettes Lern-Projekt.

[Elektrofurz (Gast)]

Bei 15kHz könnte man die Widerstände R1, R2 und R4 alle etwa 4k7 groß 
machen und parallel zur B-E Strecke von Q2 noch einen 2k2 Widerstand 
schalten.

Stefan K. schrieb:
> Weil ich die genannten Teile hier liegen habe und dachte es ist ein
> nettes Lern-Projekt.

Das ist gut. Dann sollte zusätzlich zwischen Q2 und dem Mosfet noch eine 
Push Pull Stufe aus den beiden Transistoren BC337 und BC327 geschaltet 
werden (siehe Bild).

[Sven S. (schrecklicher_sven)]

Ich habe Deine Schaltung mal fit gemacht.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Stefan K. schrieb:
> ich könnte Rat gebrauchen, ob eine Schaltung, die ich mir überlegt habe,
> so für den vorgesehenen Anwendungszweck geeignet ist.

Kurz und schmerzlos: ist sie nicht. Die ganze Treiberstufe ist unsinnig. 
Q2 fehlt ein Widerstand zwischen Basis und Emitter, der ihn schnell 
abschalten läßt. R1 ist mit 10K viel zu hochohmig, um das Gate von Q1 
schnell genug zu entladen. Die ganze Schaltung ist darauf ausgelegt, das 
Gate von Q1 schnell aufzuladen, aber der Entladefall ist komplett 
vernachlässigt.

Besser so:

+12V -------*--------*-----------...
            |        |         
           1K  .---|<  Q2: BC337       
            |  |    e|            |
            *--*-|<|-*----33R---|E  IRF520 
            | D1:1N4148          s|
 PWM -4K7-|<  Q1: BC337           | 
           e|                     |
 GND -------*---------------------*

Q1 ist der Pegelwandler von 3.3V auf 12V und arbeitet auf den 1K 
Widerling. Das MOSFET-Gate wird in der H-Phase von Q2 (Emitterfolger) 
geladen und in der L-Phase von Q1 über die Schaltdiode D1 entladen. Der 
optionale 33Ω Widerling direkt am Gate rundet die Flanken etwas ab und 
verringert etwaige Störungen.

Die Schaltung invertiert gegenüber deiner ursprünglichen Idee. Bei H am 
Eingang steht der Motor und dreht bei L.


> Über den Motor weiß ich nur, dass er im Stillstand einen
> Widerstand von 2 Ohm hat.

Das wären dann bis 6A an 12V. Der MOSFET kann das zumindest im Prinzip. 
Die Freilaufdiode ist zu knapp. Kann deine 12V Versorgung soviel? 
Bedenke: wenn die 12V einbrechen, kriegt der MOSFET nicht mehr genug 
Gatespannung und geht in den Linearbetrieb.

> Das PWM-Signal soll von einem ESP8266 kommen, ich dachte an 15 kHz.

Deutlich zu viel. Geh mal lieber auf 1kHz. Oder noch weniger. Eine 
schnellere Diode dürfte es für PWM auch sein. Ich würde eine 3A Schottky 
vorschlagen.