Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BLDC 3-Phasen Gate Treiber für 3x PWM und N-Kanal Mosfets


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von Digit-22 N. (digit-22)


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Hallo zusammen,

ich beschäftige mich derzeit mit der Ansteuerung von BLDC Motoren mit 
Encoder/Hall-Sensoren. Leistungsseitig möchte ich gerne N-Kanal Mosfets 
einsetzen. Wahrscheinlich IRFZ44N. Jetzt bin ich schon seit Tagen auf 
der Suche nach geeigneten Gate-Treiber und bin langsam am verzweifeln.

Das PWM-Signal kommt von einem µC. Höchst wahrscheinlich ein Atmega328P. 
Der Atmega328P erzeugt das PWM-Signal und verarbeitet ABZ des Encoders. 
Im großen und Ganzen Funktioniert das ganze auch. Aktuell laufen meine 
Tests mit einem L6234 BLDC Mosfet-Treiber. Dieser Arbeitet mit 3xPWM und 
funktioniert echt gut. Nur benötige ich mehr Leistung. Bzw. 48V und 20A 
+-5A. Daher auch die stärkeren Mosfets.

Ich würde gerne den Gate-Treiber mit den 3xPWM versoregen. 6xPWM ginge 
im Grunde auch nur muss ich dann auf einen anderen µC zurück greifen, da 
der Atmega328P nur 2 Interrupt Pins für den Encoder hat.

Auf der Suche nach Gate-Treibern bin ich auf unzählige Chips gestoßen 
die mehr oder weniger gut geeignet wären. Ein sehr interessanter Treiber 
wäre der IR2104. Der müsste wenn ich es richtig verstanden habe mit den 
3xPWM funktionieren. Der IR2101 wäre als Notlösung geeignet. Dann müsste 
ich aber mit 6xPWM arbeiten. Die Suche erweist sich natürlich als extrem 
schwierig, da die ganzen Liefferanten wie: RS, DigiKey, Farnell, 
Mouser... alle samt kaum Komponenten mehr auf Lager haben.

Ich wäre sogar bereit die Gate-Treiber mit diskreten Bauteilen 
(Transistoren) aufzubauen. Die Frage ist nur:

- Kann man Gate-Treiber für 3xPWM und N-Kanal Mosfets überhaupt 
realisieren?
- Oder muss ich dann eine Kombination aus N- und P-Kanal Fets nehmen?
- Hat Jemand sonst noch eine Idee welche Treiber man nehmen könnte?

Gerne auch ein Treiber der nur aus einem Bauteil besteht und die 3xPWM 
verarbeiten kann.

Ich hoffe ihr könnt mir weiter helfen. Bin langsam echt am verzweifeln.

Vielen Dank schon mal im Voraus.
LG Digit-22

: Verschoben durch Moderator
von w.t.h.a. (Gast)


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Digit-22 N. schrieb:
> - Kann man Gate-Treiber für 3xPWM und N-Kanal Mosfets überhaupt
> realisieren?

Oh ja, das kann man. Das wüßtest Du, wenn Du von sowas halbwegs Ahnung
hättest. Und wenn man alle Motor- und Anwendungsdaten kennt (was hier
außer Dir bisher keiner tut - was ich wirklich schwer bedenklich finde
angesichts Deiner offensichtlichen Unerfahrenheit), sogar funktional.

von w.t.h.a. (Gast)


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Digit-22 N. schrieb:
> Bzw. 48V und 20A +-5A. Daher auch die stärkeren Mosfets.

Wenn Du damit den Dauernennstrom bei Nennbelastung meinst (was ich
wegen

Digit-22 N. schrieb:
> zuerst L6234 - jetzt mehr Leistung.

annehme) dürften allein schon diese Mosfets ungeeignet sein.

Man dimensioniert einen BLDC Driver auf den Maximalstrom hin, der je
nach Anwendung und Motor ein vielfaches höher liegt als I_nenn.

Stichwort: Anlaufstrom. Je nach Anwendung muß der Wert im DaBla des
Motors nicht unbedingt erreicht werden (Sanfanlauframpe möglich etc.).

Welche Schutzschaltungen sind nötig oder nur wünschenswert?

...

von Digit-22 N. (digit-22)


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w.t.h.a. schrieb:
> Digit-22 N. schrieb:
>> - Kann man Gate-Treiber für 3xPWM und N-Kanal Mosfets überhaupt
>> realisieren?
>
> Oh ja, das kann man. Das wüßtest Du, wenn Du von sowas halbwegs Ahnung
> hättest. Und wenn man alle Motor- und Anwendungsdaten kennt (was hier
> außer Dir bisher keiner tut - was ich wirklich schwer bedenklich finde
> angesichts Deiner offensichtlichen Unerfahrenheit), sogar funktional.

Ok diese Frage war falsch von mir formuliert.
Die Frage sollte lauten:

- Kann man Gate-Treiber mit Transistoren für 3xPWM und N-Kanal Mosfets 
überhaupt realisieren?

Ein Schaltplan oder Lösungsansatz oder irgend eine Info wäre sehr 
hilfreich.

von Digit-22 N. (digit-22)


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w.t.h.a. schrieb:
> Digit-22 N. schrieb:
>> Bzw. 48V und 20A +-5A. Daher auch die stärkeren Mosfets.
>
> Wenn Du damit den Dauernennstrom bei Nennbelastung meinst (was ich
> wegen
>
> Digit-22 N. schrieb:
>> zuerst L6234 - jetzt mehr Leistung.
>
> annehme) dürften allein schon diese Mosfets ungeeignet sein.
>
> Man dimensioniert einen BLDC Driver auf den Maximalstrom hin, der je
> nach Anwendung und Motor ein vielfaches höher liegt als I_nenn.
>
> Stichwort: Anlaufstrom. Je nach Anwendung muß der Wert im DaBla des
> Motors nicht unbedingt erreicht werden (Sanfanlauframpe möglich etc.).
>


Der Dauerstrom liegt bei 48V bei ca. 1A bis 2A. Da der Anlaufstrom 
zwischen 10A und 15A liegen kann, sind denke ich 20A +-5A gut 
dimensioniert. Daher müssten auch die IRFZ44N mit Kühlkörper doch 
geeignet sein.

Aber unabhängig davon geht es mir erstmal nur um die Gate-Treiber. Was 
am ende für eine Endstufe dran hängt mal dahin gestellt. Somit nochmal 
die Fragen:

- Kann man Gate-Treiber mit Transistoren für 3xPWM und N-Kanal Mosfets
  überhaupt realisieren?
- Oder muss ich dann eine Kombination aus N- und P-Kanal Fets nehmen?


w.t.h.a. schrieb:
> Welche Schutzschaltungen sind nötig oder nur wünschenswert?

Ist noch nicht vorgesehen, da ich noch in der Experementierphase bin. 
Aber wenn du eine gute Schaltung empfehlen kannst immer her damit.

LG Digit-22

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Der IR2110 ist für 2,5 Mäuse bei Reichelt zu haben. Mehr brauchts nicht 
für einen kräftigen Halbbrückentreiber.
Mich fragt ja keiner, aber ich halte den IRFZ44 mit seinen 55V UDS max. 
für 48V Betrieb etwas knapp.

von Digit-22 N. (digit-22)


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Matthias S. schrieb:
> Der IR2110 ist für 2,5 Mäuse bei Reichelt zu haben. Mehr brauchts nicht
> für einen kräftigen Halbbrückentreiber.

Hey vielen Dank für den Tipp. Wenn ich es richtig sehe müsste ich dann 
3x IR2110 mit 6xPWM ansteuern. Würde wie oben beschrieben lieber mit 
3xPWM arbeiten. Ich habe vorhin den IR2111 entdeckt. Der scheint ja noch 
simpler als der IR2104 anzusteuern zu sein? Was hälst du denn von dem 
IR2111?

Matthias S. schrieb:
> Mich fragt ja keiner, aber ich halte den IRFZ44 mit seinen 55V UDS max.
> für 48V Betrieb etwas knapp.

Hhhm da hast du natürlich Recht. Hab mich mehr auf den Strom konzentiert 
bei der Auswahl des Mosfets...

Hättest du eine Empfehlung welcher Fet besser geeignet wäre?

LG Digit-22

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Digit-22 N. schrieb:
> Hättest du eine Empfehlung welcher Fet besser geeignet wäre?

Ein IRFB(S)3207 erscheint auf den ersten Blick reichlich 
überdimensioniert mit seinen 180A, ist aber preisgünstig und sehr 
robust.

Digit-22 N. schrieb:
> Was hälst du denn von dem
> IR2111?

Noch nie selber eingesetzt, weil ich die Totzeit sowieso mit dem MC 
erzeuge und deswegen nicht vor dem Problem stand. Und er kann eben nur 
200mA/450mA liefern resp. aufnehmen. Das und die Totzeit muss man mit 
den jeweiligen MOSFets vergleichen und mit der PWM Frequenz 
verschnurzeln. Je höher du taktest, desto mehr wird da umgeladen.

von Digit-22 N. (digit-22)


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Hey  Matthias S.

Vielen Dank für deine Antwort. werde mir die komponenten mal genauer 
anschauen.

LG

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