Hallo Elektronikerinnen und Elektroniker Vorneweg, ich habe mir (hoffentlich) alle Beiträge durchgelesen, die es hier zu diesem Thema gibt und auch das Roboter-Forum schein ein nahezu unerschöpflicher Fundus an Missinformation zu sein, dass das Thema bei jeder Frage aufs Neue bis in alle Details zerrissen wird. Ich suche nach einem Weg eine H-Brücke für Spannungen von 24 - 60V zu bauen die 10 - 20 Ampere Last schalten kann. Dazu habe ich mir jetzt mal einen HIP4082 besorgt und mir das Datenblatt angesehen und nun einige Fragen auf die ich keine brauchbare Antwort finde. 1. Bootstrap Kondensatoren. In irgend einem anderen Datenblatt habe ich gelesen, dass es Fehler sowohl bei zu grossen, als auch zu kleinen Kondensatoren gibt, aber nirgendwo, wie man die Größe des erforderlichen Kondensators ermittelt. Wie errechnet sich nun die Größe des Kondensators? 2. Die Schaltung der Transistoren erfolgt durch die korrespondierenden Eingänge wobei jedoch die Spannung am Eingang nahe der gewählten Versorgungsspannung liegen muss die mindestens 8,5V, typisch jedoch um die 12V liegen wird. Die davor befindliche Elektronik wird aber vermutlich ehr High-Pegel bei 3,3 V oder 5V haben. Wie macht man diese Anpassung? 3. Sofern man PWM nutzt, was bei Lasten dieser Größenordnung empfehlenswert erscheint, gibt es offenbar unterschiedliche Konzepte, bei denen der Motor in der Aus-Phase durch Kurzschluss gebremst wird, bzw. alle Transistoren offen sind und keine Bremsung des Motors erfolgt. Wo aber bleibt die Induktionsspannung in diesem Fall? 4. Bei der Konzeption einer H-Brücke für >24V wird die Erzeugung der einzelnen Versorgungsspannungen problematisch. Bis 24 V lassen sich die 12 / und 5 V noch recht unproblematisch, dafür verlustreich mittels Festspannungsregler erzeugen, darüber hinaus aber wird es haarig. DC/DC - Wandler haben in der Regel recht feste Eingangsspannungsbereiche. Gibt es ein bessere Lösung die Versorgungsspannungen von 15 - 60V zulässt?
>1. Bootstrap Kondensatoren. EIn Hinweis auf die Größe sollte im Datenblatt des entsprechenden ICs zu finden sein. Falls nicht muss man sich selbst Gedanken machen. Die Größe sollte abhängig sein von Gatekapazität, Schaltfrequenz, Gatespannung, ... >2. Die Schaltung der Transistoren So wie das im Datenblatt klingt, benötigen die Eingänge 0V oder Vdd, welches sich wohl um 12V bewegen wird. Da du mit 3V3 / 5V ansteuern willst, wirst du um einen Levelshifter nicht drum herum kommen. >3. Sofern man PWM nutzt Es gilt IMMER: UL = L*di/dt. Schließt du die Spule kurz (UL=0), dann ist di/dt halt eben fast null. Sind alle Transistoren offen, steigt die Induktionsspannung solange an, bis Strom fließen kann. Das passiert bei UL=Ubrücke+2*Uf (Uf=Flussspannung Freilaufdioden im FET) ------o-------o-------Ubrücke | | Annahme: Im eingeschaltenen Moment T1 T2 ist T1 und T4 an. Strom fließt | | "nach rechts" durch Last. Spannung o--Last-o über der Spule: +Last-. Schaltest | | du alle 4 T. aus, dann will strom T3 T4 weiter von rechts nach links durch | | die Spule => Spannung über Spule ------o-------o------ GND dreht sich um: -Last+ (wirkt als Spannungsquelle). Diese Ind.spannung steigt solange an, bis die Spule den Stromfluß aufrecht erhalten kann, dass geschieht, wenn die Ind.Spannung die Betriebsspannung (+2mal Uf)erreicht, dann werden die interen Freilaufdioden der T2 und T3 durchlässig. Der Strom fließt zurück in den Zwischenkreiselko (der hier nicht dargestellt ist) der zwingend EMV-gerecht vorhanden sein muss! >4. Bei der Konzeption einer H-Brücke für >24V Ja, ein selbst dimensioniertes Schaltnetzteil mit einem Eingangsspannungsbereich von 15..60V und einer Ausgangsspannung von 12V/5V/3V3,.. Da das ja gewöhnlich wenig Strom liefern muss, ist das auch nicht besonders groß, garantiert aber verlustarm die Hilfsversorgung. Gruß Matthias
Anfänger wrote: > 3. Sofern man PWM nutzt, was bei Lasten dieser Größenordnung > empfehlenswert erscheint, gibt es offenbar unterschiedliche Konzepte, > bei denen der Motor in der Aus-Phase durch Kurzschluss gebremst wird, > bzw. alle Transistoren offen sind und keine Bremsung des Motors erfolgt. > Wo aber bleibt die Induktionsspannung in diesem Fall? Grundsätzlich gibt es immer die Body-Diode in einem MOSFET. Diese Diode kann evtl. auch als Freilauf-Diode arbeiten, bei modernen MOSFETs eher nicht. Da würde ich Shottky-Dioden parallel schalten, die dann auch schneller schalten als die integrierten Dioden ! Und es gibt die "synchrone" Ansteuerung, da wird (gerade bei diesem hohen Strom), der MOSFET durchgeschaltet, der die Freilaufdiode entlastet, weil er einen kleineren Widerstand darstellt. Sieht aus wie ein Kurzschluß zum Bremsen, läßt aber den Strom durch die Spule (Motor) weiterhin fließen, ohne die Elektronik zu beschädigen... Nebenbei: bei PWM reicht es ja aus, eine Hälfte der MOSFETs (oben oder unten) zu takten. Oftmals werden die unteren getaktet, um die Bootstrap-Kondensatoren der oberen nicht unnötig zu entladen.
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