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Beurteilung H-Brücke Schaltung für StepperHallo zusammen, ist diese Schaltung für den Betrieb von Schrittmotoren geeignet oder seht ihr da Probleme? Würde die Schaltung auch noch mit 3,3V Signal am 2N7000 noch zuverlässig funktionieren? Betrieben werden soll ein Schrittmotor mit max. 5A/Phase, beide, der IRF9530 u. IRF530 vertragen das locker lt. Datenblatt.
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Eher nicht. Wenn's dumm läuft, liegt die V_GS(th) bereits bei 3V @ 1mA. Für 3.3V-Ansteuerung solltest du dich nach einem LL-Typ umgucken.
Keine Stromregelung und Mikroschrittbetrieb? Das wäre aktueller Stand der Technik und würde auch eine Verbesserung des Drehmoments bei höherer Schrittfrequenz ermöglichen.
Gast
#7476919
Da fehlt eine Tot-Zeit zwischen dem Umschalten von HIGH nach LOW. Es wird Zeitabschnitte geben, in denen beide Transistoren (M1 und M2) leiten, also einen Kurzschluss machen. Siehe dazu http://stefanfrings.de/transistoren/index.html#mosfet Für solche Schaltungen gibt es extra Treiber, die sich darum kümmern. Manche Mikrocontroller haben dafür spezielle Timer mit komplementären Ausgängen und programmierbaren Totzeiten.
Für mich reicht das erstmal zum rumprobieren, damit bin ich schon gefordert.
Tolle Seite, die lese ich mir sehr gerne durch!
Gibts wohl fast ausschließlich nur als SMD. Wäre ein Pegelwandler eine Option? Wobei das schon kompliziert aussieht.
Merke: Prinzipschaltungen funktionieren nur im Prinzip. Denk mal drüber nach: wenn eine brauchbare Ansteuerung so einfach ist, warum sind in echten käuflichen Endstufen dann so weitere Bauteile drin?
Welcher denn? Und mit welcher Versorgungsspannung? Und mit welcher Schrittgeschwindigkeit? Willst du es für den Anfang nicht mal mit 500mA ausprobieren? Ist dir der Begriff "getaktete Endstufe" bzw "Chopperendstufe" bekannt und weißt du, wie sowas funktioniert?
Die Spannung wird deutlich über den zul. Wert angehoben, dafür der Strom reduziert, was die Effizienz erhöhen soll. Realisieren könnte ich das mit meinen derzeitigen Kenntnissen auf keinen Fall, daher die Idee einfacher anzufangen, also wie oben. Was genau passiert eigentlich mit einem FET wenn man ihn mit der V_DS Breakdown Voltage und darüber betreibt? Brennt er durch? Im Anhang das Datenblatt des Motors.
Angehängte Dateien:
Also nicht.
Wenn man nicht weiß wie man eine Schrittmotorendstufe aufbaut, ist es nicht sinnvoll, ausgehend von der Prinzipschaltung etwas funktionierendes aufbauen zu wollen. Statt dessen nimmt man eine fertige Endstufe. Bzw. ein entsprechendes IC. So machen das Profis. Allerdings befürchte ich, daß du ein Troll bist.
Gast
#7477164
Ist möglich, nach meinem Kenntnisstand kommt es aber häufiger vor, dass der Transistor danach dauerhaft leitet.
Nein, völliger Murks.
Reichlich.
Offiziell: nein. Das 2N7000er Datenblatt erlaubt Exemplare, die nicht mehr funktionieren Aber irrelevant,,die Schaltung zerlegt sich eh selbst.
Eine Begründung wäre nicht schlecht, vermutlich meinst du aber dasselbe wie Stefanus schon schrieb:
Was heißt "nur". Willst du die Schaltung auf dem Steckbrett aufbauen? Das taugt für 5A sowieso nicht. fertig gebaut und kostet nur paar "cent": https://www.ebay.de/itm/363324191695 https://www.ebay.de/itm/404405096019
Wegen 2. muss der Schrittmotor per PWM stromgeregelt werden. Anders ist ein sinnvoller Betrieb nicht drin: rechnen wir die Sache einfach mal mit dieser absurd niedrigen Spannung durch. Wegen der Zeitkonstante von tau = L/R = 5,4mH/1R1 = 5ms steigt bei 3V Strangspannung der Strangstrom in eben diesen 5ms in einer e-Funktion grade mal auf 63% und damit knapp 2A. Wenn wir mal mit 3 tau weiterrechnen (dann wäre der Strom immerhin schon auf 95% des Endwertes angestiegen), dann schaffst du also einen Vollschritt in 15ms+15ms = 30ms und damit 33 Vollschritte pro Sekunde. Bei einem 1,8° Schritmotor sind das immerhin 33*1,8° = 60° und damit 1/6 Umdrehung pro Sekunde. Wenn du die Strangspannung auf 50V erhöhst, dann hast du einen rechnerischen Maximalstrom von 45A (50V/1R1). Wegen diese hohen Versorgungspannung und dem daraus resuliterenden schnellen Stromanstieg ist der reale Strangstrom schon nach 300µs auf 2,6A gestiegen (wieder der Stromanstieg entsprechend der e-Funktion) und du kannst wegen 300µs+300µs = 600µs pro Schritt also 1666 Vollschritte und damit etwa 8 Umdrehungen pro Sekunde mit annähernd vollem Drehmoment machen. Du erkennst: obwohl die Versorgungsspanung nur um den Faktor 50V/3,3V = 15 erhöht wurde, hat sich die Stromanstiegszeit um den Faktor 15ms/300µs = 50 beschleunigt und du kannst deshalb bei gleichem Drehmoment 50 mal schneller fahren. Mit entsprechenden Kompromissen und reduziertem Drehmoment kann man da schon mal noch den Faktor 5 "rausholen", aber auch 1 U/s ist mit 3V Versorgung wohl zu langsam für annähernd alle Anwendungen... Mein Tipp: wenn du da nicht alles verstanden hast, was ich geschrieben hast, dann gib dir Zeit und verkopfe dich ein paar Tage ins Thema. Und noch einer: höre nicht bei den naheliegenden Halbwahrheiten auf, die dir im Internet von Anfängern mit solchen Schaltungen aufgetischt werden. Die von dir präsentierte Schtung läuft nur mit Schrittmpotoren, bei denen die Strangspannung im Bereich um 6-8V liegt. Und wie gesagt: man sollte dann Schrittmotore mit großem Schrittwinkel nehmen, damit da überhaupt "was nachgeht".
Da musst du dich nochmal aufschlauen. Mit der Effizienz im Sinne von "Wirkungsgrad" hat das so gut wie nichts zu tun. Bestenfalls mit der Effizienz im Sinne von "hohes Dremoment bei hohen Drehzahlen".
Weil die Schaltung für statischen Betrieb nur mit 3V betrieben werden darf, befürchte ich eher, dass keiner der Fets je richtig leitet.
Muss offenbar jeder selber lernen. Und letztendlich kommt er zum Schluss: Steckbretter taugen nur für Signalverarbeitung bis zum 100mA Bereich.
Gast
#7477967
Wenn du das Schaltungsprinzip ausprobieren willst, dann orientiere dich am Schaltplan vom NiboBEE Roboter. Dessen primitive H-Brücke ist tatsächlich funktionsfähig, allerdings mit BJT statt MOSFET aufgebaut. Sie verträgt 500 mA.
Nein. Zugegeben, ohne konkreten Wert von "Motor Vcc" ist das sowieso alles geraten. Aber die Chance besteht, daß entweder "Motor Vcc" gar nicht hoch genug ist, um die H/L-Side FETs überhaupt durchzuschalten. Oder zu hoch daß V_gs_max überschritten wird. Die gewählten MOSFET sind ja Standard-Typen und wollen mindestens V_gs=10V sehen. Andererseits halten sie nicht mehr als V_gs_max=20V aus. Die von Lothar ins Spiel gebrachten 50V sind mit dieser Prinzip(!)schaltung nicht mal im Ansatz möglich. Dazu kommt die Ansteuerung mit den 2N7000 mit 1kΩ Arbeitswiderstand. Nicht nur daß das die Auf-/Entladezeiten der Gate-Kapazitäten unsymmetrisch (und damit langsamer als nötig) macht. Nein, da du die 2N7000 noch dazu mit grenzwertigen Pegeln ansteuern willst, besteht die reale Gefahr daß du die resultierende Gatespannung auf einen Wert bringst, bei dem beide MOSFET mehr oder weniger leiten. Das führt ganz schnell dazu, das die MOSFET das Gehäuse aufmachen und den magischen Rauch entweichen lassen. Es hat schon seinen Grund, warum reale Halbbrückenschaltungen deutlich aufwendiger sind als deine Prinzipschaltung. Und weil das so ist und es Halbbrücken im 1er, 2er oder 3er-Pack für kleine Ströme (da gehören deine 2.8A dazu) fertig zu kaufen gibt, nimmt man die auch.
Er beginnt wieder zu leiten, ähnlich einer Z-Diode. Das überlebt er solange seine Maximalleistung / Temperatur nicht überschritten wird. Es werden nicht noch tausend weitere Bauelemente benötigt damit es funktioniert. Die Schaltung wird auch nicht explodieren. Sie ist schnell aufgebaut und dann zeigt sich was verbesserungswürdig ist (z.B möglicher Drehzahlbereich oder Eigenverlustleistung)
Der Witz ist aber, dass er an 1 winzigen Stelle zu leiten beginnt. Und wenn es dumm läuft, dann fällt an dieser winzigen Fläche die ganze Verlustleistung/Energie an. Weil fatalerweise die Fläche so klein ist, kann die Wärme von diesem Hotspot nicht schnell genug über die Kühlfahne auf den Kühlkörper abgeleitet werden und die Siliziumschmelze beginnt. Letztlich stirbt der Mosfet dann als erst an sehr lokaler Überhitzung und wird erst dann heiß, wenn es eh' schon zu spät ist.
Nicht wirklich.
Ja. Siehe H-Brücken Übersicht. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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