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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verzweiflung wegen Schrittmotorsteuerung


Autor: ... ... (1hdsquad)
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Hallo,
erst mal zu mir: Ich bin 18 Jahre alt und Schüler im Abiturstress.
Ich möchte für ein Projekt 3 2-Ampere-Stepper steuern. Die klassische 
L297-L298-Ansteuerung kommt für mich nicht in Frage, und auch die 
L62xx-Reihe gefällt mir nicht. Trinamatic macht einen guten Eindruck auf 
mich, allerdings erschlagen mich gerade die Datenblätter. Ich dachte an 
eine Ansteuerung bestehend aus 3 TMC249 mit TMC32. Ein TMC428 steuert 
sie und wird seinerseits von einem AVR angesteuert. Allerdings tun sich 
einige Fragen für mich auf:
-Was gibt es zu beachten ausser den 1.000 Dingen im Datenblatt?
-Komme ich mit einem 2-lagigen Layout hin oder muss ich verdoppeln?
-Ist eine Kühlung mit Kühlkörpern möglich und sinnvoll?
Hat jemand eine vergleichbare Schaltung aufgebaut und kann mir 
Empfehlungen geben?
Ich danke schon mal allen im Voraus...
MFG

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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>-Komme ich mit einem 2-lagigen Layout hin oder muss ich verdoppeln?
Ja.

>-Ist eine Kühlung mit Kühlkörpern möglich und sinnvoll?
Trinamic schlägt AFAIR eine Kühlung per Kupferfläche vor.
Dazu verpasst man den Massepins eine etwas grössere Fläche.

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

der TB6560HQ macht bis 3,5A bei Microstepping und ist schön 
übersichtlich...

mfg Pieter

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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LMD18245 von National macht 3A.

MW

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Wow, das ist mal ein schnelles Forum!

@ Pieter: Den TB6560HQ kannte ich auch noch nicht, die geringe 
Außenbeschaltung ist ja reizvoll. Allerdings findet man im Netz nur 
wenig über den... Wie zukunftssicher ist er?

@ Michael Wilhelm: Vom LMD18245 bräuchte ich allerdings 2 pro Stepper, 
und da die Platine auch noch 2 DC Motoren treibt, hätte ich einen Urwald 
aus 8 Treibern. Das ist mir doch zu viel, zumal ich dann auch wieder vor 
anderen Problemen beim Layout stehe, die durch das Konzept der Schaltung 
bedingt sind.

@ Rahul Der trollige: Das stimmt, ich meinte jetzt eine Kühlung mit 
einem massiven Alukühlkörper. Eigentlich werden doch nur die Fets warm, 
denn der Treiber muss TMC249 muss ja keine Leistund mehr erbringen?

@ all: Ich würde gerne bei der Trinamatic-Lösung bleiben, wie ihr schon 
merkt ;-). Ihr habt mir andere Lösungen vorgeschlagen, soll ich kein 
Trinamatic nehmen? Die Vorteile sind für mich die sehr kleine 
Leiterplatte, die hohe Integriertheit und die Möglichkeit, viel Arbeit 
und Programmierzeit zu sparen, weil ich quasi anfangs einen TMC428 
selber aus einem AVR bauen wollte für andere Schrittmotor-Ansteuerungen 
als die Trinamatic. Und der TMC428 tuts einfach, ich muss nicht noch ein 
paar Treiber verheizen, bis mein Ersatz läuft :-)
MFG

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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David P. wrote:
> @ Rahul Der trollige: Das stimmt, ich meinte jetzt eine Kühlung mit
> einem massiven Alukühlkörper. Eigentlich werden doch nur die Fets warm,
> denn der Treiber muss TMC249 muss ja keine Leistund mehr erbringen?

Wenn die Leistungsendstufe ausserhalb des Trinamic-Chips liegt, sollte 
man natürlich dies kühlen. Ich weiß nicht mehr, welchen Motortreiber die 
Projektgruppe in der FH damals benutzt hat - ich kann mich nur noch an 
die "riesige" Massefläche drumherum erinnern. ;)

Bedrahtete Transitoren kann man immer gut an einen Kühlkörper schrauben. 
Bei SMD-Bauteilen nutzt man die Kupferfläche; manchmal sogar mit Vias 
zur zweiten  Platinenseite.

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Tja, das stimmt natürlich... Dann stellt sich die Frage mit welchen 
bedrahteten Transistoren es gehen würde... Im Datenblatt stehen nur 
SMD-Bauteile, anhand welcher Kriterien kann man sie aussuchen? Gibt es 
noch Besonderheiten außer dem maximalen Strom, der maximalen Spannung 
und dem RDS?
MFG

Autor: 1391 (Gast)
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SOT223, D2-Pack, DD-Pack. Plus noch neuere Gehaeuse.

Autor: ... ... (1hdsquad)
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@ 1391: Der Sinn deines Post erschließt sich mir nicht ganz. Du zählst 
SMD-Gehäuseformen auf? Ich möchte doch bedrahtete FETs, TO220 wäre z.B. 
gut...

Autor: 1391 (Gast)
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Die bedrahteten haben alle viel mehr Verlustleistung. TO-220 kann 20W, 
TO-247 kann 100W, sind Overkill fuer eine geschaltete Loesung von ein 
paar Ampere. Das Ganze sollte doch auch klein sein ?

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Ja, es soll klein sein. Allerdings ist eine kleine Leiterplatte mit 
großem Kühlkörper mir wesentlich lieber als eine eigentlich kleine 
Leiterplatte mit großem Kühllayout und dickem Kupfer. Die Schaltung 
kommt sowieso in ein Metallgehäuse, wenn die Transistoren daran 
geschraubt werden könnten, wär es optimal. Es muss ja nicht TO220 sein, 
aber ich würde sie gerne an das Gehäuse oder einen Kühler schrauben.

Autor: 1391 (Gast)
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Die kleinsten Bedrahteten, die was mit Kuehlung am Hut haben ist eine 
Stufe kleiner als TO-220, TO-?? . TO-92 ist nicht fuer Kuehlung gedacht.

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Puh, ich glaube ich brauche Hilfe bei den MOSFETs. Ich finde immer nur 
Teile im 2-3-stelligen Ampere- und Spannungsbereich für entsprechend 
viel Geld. Siehe da:
http://de.farnell.com/jsp/search/browse.jsp?N=411+...
http://catalog.digikey.com/scripts/partsearch.dll?...
Wie gesagt, sie sollten an das Gehäuse oder einen Kühlkörper geschraubt 
werden können.

Autor: 1391 (Gast)
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Sag ich doch. Ein moderner Niederspannungs N-FET hat 20mOhm, oder 
weniger, auch im SO8 gehaeuse. Bei 4A ergibt das I^2*R Leistung = 320mW 
was soll da ein TO220 ? Ein SO8 genuegt, das bringt fast 1W weg. Ok, 
nimm einem im SOT223 gehaeuse, das macht etwas mehr.
Vishay SI4840 :single N channel Logic Level MosFET, 40V, 14A, 
12mOhm@4.5V, 9mOhm@10V, P=3.1W, SO8, 68.10Euro = 100,

SI4946EY-E3 : dual N channel Logic Level MosFET, 60V, 4.5A, 52mOhm@4.5V, 
41mOhm@10V, P=2.4W, SO8, 44.65Euro = 100

noch was ?

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Jetzt verstehe ich erst, was du mit der Verlustleistung meinst. Hm, ist 
ja blöd, dann komme ich um eine Leiterplatte mit Kühllayout wohl nicht 
herum. Ist halt auch löttechnisch schlechter, da ein SO8 natürlich 
schlechter ausgetauscht werden kann als ein TO220...
:-/
Dann kann ich doch auch das "Original" TMC32 nehmen. Da fällt mir noch 
was ein: Der TMC32 schafft weniger (aber genug für mich) Ampere als der 
TMC34. Wenn ich den TMC34 nehme, wird er weniger warm bei den 2 Ampere, 
weil er ja mehr "könnte"?

Autor: 1391 (Gast)
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Also wenn du 2 von den SI4840 parallel nimmst, so erreichst du 6mOhm an 
4.5V Gateansteuerung. Bei 2A sind das dann noch 24mW Verlustleistung, 
das ist vernachlaessigbar.

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Das Ganze lässt mir keine Ruhe, und so habe ich mich nochmal 
drangesetzt. Ich brauche ja P- und N-Kanal-MOSFETs. Folgendes habe ich 
gefunden:

http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/8584.pdf
N-Kanal, 60 Volt, 16 Ampere, <0.09 Ω, TO220, 0,53 €

http://www.farnell.com/datasheets/85630.pdf
P-Kanal, -60 Volt, -18.6 Ampere, 0.13 Ω, TO220, 0,97 €

Was sagt ihr dazu? Zur Not schütze ich den TMC249 noch mit 
Schottky-Dioden gegen Impulse vom FET, dann sollte es doch 
funktionieren, oder?
Nochmal Danke für eure Hilfe!

Autor: 1391 (Gast)
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Wenn du eine Bruecke mit P- & N-Fet hast, braucht's keine 
Schottkydioden. Vergiss die TO220 Schwarten. Auf derselben Grundflaeche 
wie ein TO220 passen zwei SO8 hin und die Verlustleistung ist 
vernachlaessigbar.

Autor: ... ... (1hdsquad)
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Das würde ich verneinen. Zitat Datenblatt: "These P-channel transistors 
have a very high drain to gate capacity, which may introduce
destructive current impulses into the HA/HB outputs by forcing them 
above the power supply level, depending on the low-side slope. To ensure 
reliability, connect one MSS1P3 or ZHCS1000 or an SS14 1A schottky diode 
or similar to both HA and HB outputs against VS to protect them."
Dann bleibt mir ja nichts anderes über als auf SMD zu setzen... :-|

Autor: Thomas Jäger (starhopper)
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Hallo Pieter,

für ein astronomische Motorsteuerungsprojekt bin ich an dem Toshiba IC 
interessiert. Kannst Du mir einen Distributor (möglichst aus 
Deutschland) nennen, der das Teil an Privatpersonen liefert? Schönen 
Gruß

Thomas


Pieter wrote:
> moin moin,
>
> der TB6560HQ macht bis 3,5A bei Microstepping und ist schön
> übersichtlich...
>
> mfg Pieter

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