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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung für H-Brücke mit PWM u. Richtung


Autor: mustermann (Gast)
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Hallo,

ich suche eine Schaltung für eine Leistungs-H-Brücke, die sich über PWM 
und ein Richtungssignal ansteuern läßt. Damit soll eine Brücke ersetzt 
werden, die auf den LMD18200/LMD18201 aufbaut und deren Leistung nicht 
ausreicht. Die Ansteuerung muß also kompatibel sein und kann nicht 
geändert werden.

Hat vielleicht jemand einen entsprechenden Schaltungsvorschlag für mich? 
Brücken mit einer reinen PWM-Ansteuerung gibt es ja zuhauf. Aber für 
diese Variante bin ich bislang nicht fündig geworden.

Gruß Jan

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Meinst Du sowas? Das ist ursprünglich für ne integrierte Brücke 
vorgesehen, die die ganze Treiber- und Steuerlogik-Geschichte mit drin 
hat (in diesem Falle für einen L620X). Dabei steuert DIR die 
Drehrichtung und invertiert dazu gleichzeitig über das EXOR oben rechts 
das PWM-Signal. Die linke Halbbrücke wird dabei für die Drehrichtung 
benutzt und die rechte bekommt das PWM-Signal. Zu beachten ist dabei, 
dass für T1 entweder ein Treiber mit Ladungspumpe (kein Bootstrap) 
eingesetzt werden sollte oder die Drehrichtung zyklisch zumindest 
kurzzeitig umgeschaltet werden sollte, da T1 ansonsten bei Dauerbetrieb 
im Einschaltzustand irgendwann nicht mehr richtig durchsteuert. Ich hab 
das Ding zwar mit dem L6201 mit nem kleinen DC-Motor auch schon mal ohne 
Umschalten zu Testzwecken ca. 2h laufen gehabt, ohne dass sich 
irgendwelche Probleme ergaben, aber bei größeren Leistungen wird das so 
nix.

Autor: mustermann (Gast)
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Hallo Johannes,

das sieht ja schonmal ganz gut aus!

Zum Verständnis:

Der linke Teil der Halbbrücke wird also statisch durch das 
Richtungssignal angesteuert, d.h. je nach Richtung ist entweder T1 oder 
T2 durchgesteuert.

Die Transistoren T3 und T4 werden im Verhältnis (Takt) der PWM 
angesteuert.

Nehmen wir nun mal an die Richtung liegt fest, T2 ist durchgeschaltet 
und als PWM liegen 50% an. Dann bekommt der Motor während der halben 
Periode einen Puls (T3) und wird in der anschließend Hälfte über T4 
kurzgeschlossen (gebremst).

Diese Bremsung ist doch eigentlich nicht sinnvoll, d.h. T4 sollte eher 
nicht geschaltet werden, oder?

Gruß Jan

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Nein, er wird nicht gebremst. Er kriegt nur dann Spannung, wenn zwei 
diagonal gegenüberliegende Transistoren leiten. Wenn entweder die beiden 
oberen oder die beiden unteren Leiten und die jeweils anderen aus sind, 
ist die Schaltung im Freilauf, d.h. es liegt keine externe Spannung am 
Motor an und der Strom in der Wicklung wird abgebaut.

Autor: mustermann (Gast)
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Wenn nur die beiden unteren oder nur die beiden oberen Transistoren 
leiten, dann liegt zwar keine Spannung an, aber die EMK des Motors wird 
doch durch die Transistoren bzw. deren Schutzdioden kurzgeschlossen. Für 
einen Freilauf müssen doch alle Transistoren offen sein.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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mustermann wrote:
> Wenn nur die beiden unteren oder nur die beiden oberen Transistoren
> leiten, dann liegt zwar keine Spannung an, aber die EMK des Motors wird
> doch durch die Transistoren bzw. deren Schutzdioden kurzgeschlossen.
Eben. Und dadurch baut sich der Strom wieder ab. Genau so funktioniert 
das Ganze.

> Für einen Freilauf müssen doch alle Transistoren offen sein.
Was meinst Du mit "offen"?

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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BTW:
Bei größeren Leistungen ist i.d.R. noch zusätzlich eine Totzeitschaltung 
erforderlich, die zusätzlich zu der Verriegelung über die Logik dafür 
sorgt, dass die MOSFETs ausreichend Zeit zum Kommutieren haben. Es 
dürfen schließlich niemals beide Transistoren einer Halbbrücke 
gleichzeitig leiten, sonst knallts.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Es steht dir ja auch frei den Enable für die PWM zu verwenden, damit 
ergeben sich solche Probleme nicht.

Autor: mustermann (Gast)
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Mit "offen" meine ich, daß kein Transistor durchgesteuert ist.

Was Du als Stromabbau bezeichnet hast, wäre für mich eben eine Bremsung.

Die Totzeiten und Schutz vor "Shoot Through" werden durch einen 
entsprechenden Halbbrückentreiber (HIP4081, IR2183/4) berücksichtigt.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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mustermann wrote:
> Mit "offen" meine ich, daß kein Transistor durchgesteuert ist.
OK. Das kommt aber in dem Fall aufs gleiche raus. Wie Michael andeutete, 
kann man das DIng im Prinzip auch über den Enable steuern, dann haste 
die Situation. In der Anwendung, für die das Bildchen und die 
dazugehörige Schaltung gemacht wurden, habe ich es eben anders gemacht.

> Was Du als Stromabbau bezeichnet hast, wäre für mich eben eine Bremsung.
Solange wir wenigstens das selbe meinen...

> Die Totzeiten und Schutz vor "Shoot Through" werden durch einen
> entsprechenden Halbbrückentreiber (HIP4081, IR2183/4) berücksichtigt.
Dann ist es ja gut...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Naja es ist doch schon richtig das bei gleichzeitigem Schalten der 
beiden oberen oder unteren FETs der Motor gebremst wird, das ist ja aber 
auch erwünscht man will ja via PWM den Motor steuern, und nicht nur ab 
und zu anschubsen, bzw. meistens will man das, andernfals siehe oben via 
enable.
Das ganze fällt unter die Kategorie Dämpfung, wenn ich mich jetzt nicht 
sehr irre. Ist ja auch bei Audio-Verstärkern (PWM oder nicht) ein 
wichtiges Thema. - wiebel

P.S.: Ach was shoot-trough, irgendwie muss man ja auch seine Sicherungen 
testen, sowas hält dein Netzteil fit. ;) duck

Autor: mustermann (Gast)
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Schade nur, daß die meisten Sicherungen träger als die Halbleiter sind - 
zumindest in diesem Leistungsbereich. Die Transistoren sind dann 
aufgebrannt bevor die Sicherung ansprechen kann.

Vielleicht ist das Bremsen des Motors auch kein wirklicher Nachteil, 
sondern tatsächlich ein Vorteil.

Ich werde mich dann mal ans Schaltungsdesign machen und sehen wie gut es 
in der Praxis läuft.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Hmm, sollte ich grade mal testen der L298 hat ja auch enable und normale 
eingänge, wenn man dann ein hässliches Tröten auf Lautsprecher gibt 
(immerhin bis 100W) sollte man eigentlich zwischen der Hässlichket mit 
(PWM->Input) und ohne Dämpfung (PWM->enable) unterscheiden können 
vielleicht kann man sich dann ja auch besser entscheiden. Auch wenn man 
sicher nicht Lautsprecher direkt mit Motoren vergleichen mag.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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mustermann wrote:
> Schade nur, daß die meisten Sicherungen träger als die Halbleiter sind -
> zumindest in diesem Leistungsbereich. Die Transistoren sind dann
> aufgebrannt bevor die Sicherung ansprechen kann.
Worauf willst Du hinaus? Die Schaltung, so wie sie gezeigt ist, 
funktioniert korrekt und ohne Einschränkungen. Verstehe nicht ganz, wie 
Du jetzt auf dei Sicherungen kommst...

> Vielleicht ist das Bremsen des Motors auch kein wirklicher Nachteil,
> sondern tatsächlich ein Vorteil.
Hallo? Du weißt schon, dass bei einer PWM gerade der Wechsel zwischen 
"Saft an" und "Bremsen" (wie Du es nennst) das Einstellen der effektiven 
Spannung ermöglicht? Das ist exakt das Prinzip, indem man das 
Tastverhältnis zwischen "Versorgungsspannung ist an den Motor angelegt" 
und "Spannung am Motor ist 0 (Kurzschluss)" ändert.

> Ich werde mich dann mal ans Schaltungsdesign machen und sehen wie gut es
> in der Praxis läuft.
Viel Erfolg...

Autor: mustermann (Gast)
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Hallo Johannes,

keine Panik, ich habe keine Zweifel an der von Dir veröffentlichten 
Schaltung. Mein Posting war vielmehr eine Reaktion auf das Post Scriptum 
von Michael!

Ich bin allerdings nicht sicher, ob die PWM als Verhältnis zwischen 
Beschleunigen und Bremsen oder als Verhältnis zwischen Beschleunigen und 
Freilauf zu sehen bzw. zu interpretieren ist.

Gruß Jan

Autor: Matthias (Gast)
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Es geht beides! Es kommen nur andere effektive Spannungen am Motor (bei 
gleichem Tastverhältnis) raus.

Braucht man ja nur mal Motorspannung/Strom bei
Umschaltung Ub/GND
oder
Umschaltung Ub/offen

aufzeichnen und die mittlere Spannung/Strom ausrechnen...

Autor: mustermann (Gast)
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Richtig, am Ende integriert der Motor die Drehzahl. Funktionieren wird 
wohl beides. Die Frage ist wohl auch eher "akademischer Natur".

Autor: Matthias (Gast)
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...Die Frage ist wohl auch eher "akademischer Natur"....

Ja, wenn das so ist:

Dann bitte beides ausrechnen!

;-)

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