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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dimensionierung Leistung Freilaufdiode


Autor: Knuddel Pudel (knopf)
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wie würdet ihr eine Freilaufdiode im Bezug auf Leistung dimensionieren.

Es soll ein Gleichstrommotor mit einem FET gesteuert werden mit einem 
PWM signal. eine Freilaufdiode fängt somit den Induzierten strom auf 
wenn das Pauseverhältnis stattfindet.

anlaufstrom ist maximal 90A Betriebstrom max 13,1 A bei 24 V.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Da die Leistung am Motor gleich bleibt, steigt folglich der Strom bei 
sinkender Drehzahl. -> Stepdown-Regler(Buck-Converter). Die Diode sollte 
also schon einiges können.

Autor: Jankey (Gast)
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naja "muss schon einiges Können" kannst du so umgehen indem du einen 
inverter auf dein PWM Signal hängst du einfach einen (zb-N) MOSFET 
nimmst der in dem "Pause" Cycle offen bleibt. wenn der dann zb 10mOhm 
hat

I²*R = 13,1² * 0.01 = 1.71 Watt mit Duty 50% wirst du auf 0,85Watt 
landen.
kriegt man sicher ganz gut im TO220 gehäuse weg.

im vergleich dazu die Diode ( gehe Mal von Optimaler Induktivität aus = 
Worst Case )

( Fast Silizum )
UForward * ICycle
0.7V * 13,1 *0.5 ( Duty ) = 4,58Watt = is schon einiges mehr.

Beim Anlaufen hängt es stark von der Anlaufzeit ab, würde mich aber 
einfach auf die Sichere Seite legen und den Worst case durchrechnen.

/glaube da muss man Duty 100% nehmen, je nach Regelung

90A² * 0.01 = 81 Watt mit FET

90A * 0.7 = 128 Watt

also wenn das länger als eine bis 3 Sekunden dauert brauchst du schon 
einen Anständigen Kühlkörper.

Beim runterfahren könnte ein Bremswiderstand die Leistung auf sich 
nehmen der in den Freilaufkreis zugeschalten wird.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Wie hoch ist der Motorstrom ist bei 50% Dutycycle?

Autor: knopf (Gast)
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Der maximale Anlaufstrom ist nach Speck 90A. der maximale Betriebsstrom 
13.1A

somit bei 50% ca. 6,5A .

Ich haber mir aber überlegt  was ist wenn der Strom plötzlich ausfällt?
dann läuft dr Motor doch als Generator und die Dieodemüsste dohc dann 
den vollen Strom abkriegen, der durch den Innenwiederstand und Gegen MMK 
der Spule begrenzt ist. Oder sehe ich das falsch?

Autor: Jankey (Gast)
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aso, dann hätte ich quasi alles um die Hälfte zu niedrig gerechnet, bin 
gerade davon ausgegangen das der Benutzer 13.1A bei 50% hat.

Ja is richtig, wenn der Strom abgeschalten wird teilt sich die Leistung 
auf in eine Spannungsquelle einen Ohmschen Innenwiderstand und die 
Diode.

Autor: HomerS (Gast)
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@Ich haber mir aber überlegt  was ist wenn der Strom plötzlich ausfällt?

..dann "rollt" der Motor halt aus. Für den Generatorbetrieb ist die 
Diode doch falsch gepolt um einen Kurzschluß zu machen.


guude


ts

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Ich meinte eigentlich nicht die Stromaufnahme deiner Schaltung, sondern 
den Motorstrom.
Daher auch mein angedeutet bildlicher Vergleich zum StepDown Regler...

Da dürfte einiges mehr als 13 Ampere fliessen.

Wieviel Strom kann ein Tiefsetzsteller am Ausgang bei angenommenen 80% 
Wirkungsgrad abgeben, wenn seine Eingangsspannung 12V beträgt und die 
(gemessene) Stromaufnahme berage 10Ampere? Die Ausgangsspannung sei auf 
6Volt eingestellt.

12V x 10A = 120W
120W x 80% = 84W
84W / 6V = 16A

Auch in der Literatur wird auf einen erhöhten Motorstrom bei 
gleichzeitig verringerter Drehzahl im PWM Betrieb hingewiesen. 
Interessanter Weise muss hier die Diode nicht den gesamten Motorstrom 
aufnehmen, sondern nur den Differenzstrom (im Rechenbeispiel also 6A).
Jedoch Zitat:
"Im Fall einer starken Motorbelastung(zB. Blockieren der Welle) kann der 
Diodenstrom auf ein mehrfaches anwachsen."

Dipl.Ing L. Retzbach
"Drehzahlregler für elektrische Modellantriebe" von 1987
ISBN 3-7883-1182-7

-ist zwar schon älter, aber bin ich ja auch-

Das ganze hänge damit zusammen, das sich die angelegte Motorspannung in 
drei Spannungen aufteilt:
Generatorspannung, Spannungsabfall am Innenwiderstand der Wicklung und 
die Gegenspannung der Motorinduktivität.
Während Generatorspannung und Spannungsabfall am Innenwiderstand 
konstant bleibt, polt sich die Spannung an der Induktivität soweit um, 
bis die Diode leitend wird und der Stromfluss in gleicher Richtung 
aufrechterhalten werden kann.

Ich will jetzt nicht das ganze Buch abschreiben und auch nicht als 
neunmalkluger Ingenieur dahstehen. Ich wollte nur nochmal drauf 
hinweisen, dass es tatsächlich eine ausreichend schnelle und "dicke" 
Diode sein sollte .

Wenn es um einen reinen Vorwärtsregler geht und Du mit den Verlusten 
leben kannst, hast Du die Möglichkeit, einfach einen zweiten Mosfet als 
Freilaufdiode zu missbrauchen(G-S verbunden).

Wenn Du gut bist, steuerst Du diesen nach einer kleinen Torzeit mit dem 
invertierten PWM Signal an. (Wie von Jankey oben schon genannt).
Aktiver Freilauf ist ein gutes Stichwort.

AxelR.

Autor: Knopf (Gast)
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Wenn der Motor als Generator läuft ist er ja ebenos gerichtet wie die 
Spannung beim Antrieb.

D.h. die Freilaufdiode muss nur das abkönnen, was beim Abschalten von 
der Induktivität entsteht.

Oder sehe ich das flasch.

Was sollte dann die Diode abkönnen? Hängt das dann nur von der 
Induktivität ab?

Oder wäre eine Freilaufdiode gar nicht nötig wenn der Motor bereits 
läuft. Sprich nur im Falle des Anlaufens?

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