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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strombegrenzung n-MOSFET Schrittmotor


Autor: Daniel Pfefferkorn (seraphim) Benutzerseite
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Moin!

Mittlerweile habe ich ja fast schon ein schlechtes Gewissen, aber ich 
fühle mich einfach ein wenig hilflos.

Ich möchte wie schon in einem anderen Thread erwähnt eine 
Schrittmotor-Steuerung aufbauen und zwar möglichst einfach.

Benutzen werde ich wahrscheinlich einen Logic-Level n-Kanal MOSFET der 
mit Drain auf Masse hängt.

Source hängt am einen Ende der Spule welche mit ihrem mittigen Anschluss 
an die Versorgungsspannung gehängt wird.

Der Schrittmotor wird also offensichtlich im unipolaren Betrieb 
angesteuert werden.

Hier nun mein Problem:

Ich möchte gern, falls möglich sogar eine einstellbare (Trimmpoti ??) 
Strombegrenzung einbauen. Dazu hatte ich überlegt einfach ein Shunt 
zwischen FET-Drain und Masse zu hängen und über die abfallende Spannung 
den Strom zu ermitteln. Das/der Shunt müsste so dimensioniert werden, 
dass bei 1,2A Strom ca. 0,7 Volt abfallen. Dann könnte diese Spannung 
einen NPN-Durchschalten, welcher die Gate-Spannung am FET langsam gegen 
Masse zieht.

Das FET-Gate hängt wahrscheinlich direkt an einem µC Pin oder an einem 
Optokoppler, welcher den µC vom MOSFET abkoppelt. Über einen Widerstand 
auf der Pin zu Gate Strecke könnte ich ja beim vollen Öffnen des npn-T 
den Kurzschluss verhindern, oder?

Die Frage:

Welche Nachteile hätte diese Schaltung?
Was habe ich nicht bedacht?
Funktioniert das überhaupt?
Gibt es Trimmpotis mit denen man das ganze Variabel gestalten könnte.

P.S.: Ja, ich weiß, dass die Steuerung nicht effektiv ist und man dafür 
fertige ICs bekommt. Die will ich aber nicht benutzen.

Tausend Dank!

Autor: Nullpainter (Gast)
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Normalerweise hat man bei NFets den Drain an der Last, die Source 
entweder an GND oder am Shunt. Eine Shuntspannung kann auch verstaerkt 
werden.

Autor: Daniel Pfefferkorn (seraphim) Benutzerseite
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Ja, mein Fehler.

Natürlich soll Source auf Masse liegen und nicht Drain. Hab mich wieder 
von echter und technischer Stromrichtung verwirren lassen.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ein Widerstand in der Gate-Leitung begrenzt nicht den Kurzschlußstrom.

Der Shunt müßte sehr genau gewählt werden und wird unnötig heiß. Da kann 
auch eine andere Lösung helfen !

Mit einem LT1490 (over-the-top) und einem Shunt in der Zuleitung kann 
man auch den Strom messen und das ohne große Klimmzüge...

Autor: Daniel Pfefferkorn (seraphim) Benutzerseite
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Bernd Rüter wrote:
> Ein Widerstand in der Gate-Leitung begrenzt nicht den Kurzschlußstrom.
>
Warum nicht? Bei 5V vom µC und durchgeschaltetem NPN begrenzt der, sagen 
wir 10k doch den Strom, den der NPN nach Masse ableiten würde.


> Der Shunt müßte sehr genau gewählt werden und wird unnötig heiß. Da kann
> auch eine andere Lösung helfen !
>
> Mit einem LT1490 (over-the-top) und einem Shunt in der Zuleitung kann
> man auch den Strom messen und das ohne große Klimmzüge...

Ich will doch eigentlich nur eine einfache Strombegrenzung erreichen.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ach, Du willst das Gate vom MOSFET wegschalten ?

Der Transistor "schaltet" nicht bei 0,7V - das ist ein Irrglaube!
Der Transistor wird schon vorher leitend...

Und er wird den MOSFET derart quälen, daß diese dann richtig heiß werden 
und Du Dich wunderst, warum der Motor so schwach durchzieht.
Das wird alles eine Heizung !

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Genaus so ist es leider. Was du brauchst ist eine Art Fliflop die von 
einem Takt gesetzt, und beim Überschreiten des Stromwerts wieder 
zurückgesetzt wird. Also im Prinzip die Schaltung, die auch ein L297 
eingebaut hat.
Im einfachsten Fall reicht ein Komparator mit ein wenig Hysterese, der 
den Mosfet abschaltet.

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Daniel,

1.
...es ist schon eine kleine Frechheit, den gleichen Thread zweimal 
aufzumachen...

2.
Wie schaffst Du es diese L297 und L298 zu ignorieren, die für genau 
diesen Zweck geschaffen wurden ??

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Schau mal z.B. in diesem Beitrag nach:
Beitrag "schrittmotor - H-Brücke wird sehr heiss"
In meinem Posting vom 21.07.2007, 12:08, habe ich einen Auszug aus einer 
Laborversuchsanleitung angehängt, in der die Strombegrenzungsgeschichte 
mit einem Chopper beschrieben ist. Die Beschreibung bezieht sich zwar 
auf einen bipolaren Motor, das ganze lässt sich aber für einen 
unipolaren genau so aufbauen (die dargestellte Schaltung ist für jede 
Phase einmal erforderlich).

Autor: Daniel Pfefferkorn (seraphim) Benutzerseite
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Bernd Rüter wrote:
> Ach, Du willst das Gate vom MOSFET wegschalten ?
>
> Der Transistor "schaltet" nicht bei 0,7V - das ist ein Irrglaube!
> Der Transistor wird schon vorher leitend...

Ja, das ist richtig. Das macht das ganze ein wenig sinnloser.

> Und er wird den MOSFET derart quälen, daß diese dann richtig heiß werden
> und Du Dich wunderst, warum der Motor so schwach durchzieht.
> Das wird alles eine Heizung !

Es wäre schön, wenn man auch ein wenig erklärt, was man eigentlich 
verdeutlichen will.

>Daniel,
>1.
>...es ist schon eine kleine Frechheit, den gleichen Thread zweimal
>aufzumachen...

Ich kann keine zwei gleichartige Threads entdecken, denn die Themen 
waren und sind verschieden.

>2.
>Wie schaffst Du es diese L297 und L298 zu ignorieren, die für genau
>diesen Zweck geschaffen wurden ??

Weil es eigentlich mein Ziel war, das Ganze über MOSFETs zu erledigen. 
Wie eingangs erwähnt wollte ich nicht auf fertige Bausteine 
zurückgreifen. Im Endeffekt werde ich es jetzt wohl doch tun, weil 
Aufwand und Kosten einfach zu groß werden.

Mein Problem ist nur, dass das ganze auf einem Roboter laufen soll, 
dessen Versorgunsspannung 12V beträgt. Soweit ich weiß arbeiten 
L297/L298 nicht so effizient bei so geringer Motorversorgungsspannung 
bzw. die erreichbaren Drehzahlen sind ja dann gering.

Hat damit jemand Erfahrung?

Autor: Nullpainter (Gast)
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Die Spannungen und Drehzahlen haengen nicht vom Treiber ab. Je hoehere 
Drehzahlen man erreichen will, desto hoehere Spannungen benoetigt man, 
da der Motor induktiv ist. Ein Schalter, sei das ein Mosfet oder was 
anderes muss eh voll durchschalten will man nicht mit viel Verlusten 
leben. Dh. willst du mit tiefer spannung schon hohe drehzahlen 
erreichen, so muss der Motor die Drehzahlen schon bei tiefer Spannung 
bringen. Falls der Motor schon herumliegt : Mit dem Akkuschrauber auf 
Touren bringen und die induzierte Spannung messen.

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