N-Channel H-Brücke für RC Car

ich empfehle dir einen fertigen Mosfet-driver nach app-note einzusetzen, im Plan und in der beschreibung sind einige irrtümer so dass es dir viele mosfets kosten würde, um das mit diskreten transen zum laufen zu bringen.

Q4 und Q6: Emitter und Kollektor vertauscht. Wenn du einen Emitterfolger mit 5V ansteuerst, gibts am Ausgang nur etwa 4,3V, selbst wenn du mit 8,4V speist. Das wird sehr knapp für den IRF3808. Ist Schalter_1 und PWM_01 aktiv, gibts ein Shoot-Through, ebenso bei Schalter_02 und PWM_02. Max. Ugs Spannung der oberen IRF3808 wird mit etwa 21V leicht überschritten. Kein Reservoir Elko an der Motorspannung. Dioden sind in den MOSFets schon drin. Ich empfehle P-Channels und Logiklevel N-Channels, das läuft besser: Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"

Tristan K. schrieb:

Die High Side Mosfets funktionieren nur als Schalter (gas geben, an | nichts machen, aus). Deswegen auch die Beschriftungen bei +5V.

Problem: Die Ansteuerung von Q1 (Q2 genauso) kann so nicht funktionieren. Mit einem 5V-Signal an Schalter_1 kommst du abzgl. U_BE von Q1 auf etwa 4.3V am Gate von T1. Damit kannst du T1 nicht öffnen. Da fehlt noch eine Stufe.

Dass das (hochohmige) Abschalten über R4/R5 nur passieren darf, während die Low-Side FETs aus sind und kein Strom mehr durch T1 fließt, ist ja schon klar. Gleichzeitiges Durchschalten von T1 und T3 wäre auch tödlich - da muss die Software aufpassen.

Tristan K. schrieb:

Drittes Problem: Bzw. eher eine Verständnisfrage, wenn ich alle Mosfets abschalte, also das kein Strom fließt, dann bremst der Motor und Strom fließt über die Dioden?

Richtig, der Strom fließt zwar noch durch die Wicklung, wenn er irgendwie kann - das will die Induktivität der Motorspulen so - aber es bleibt ihm nur der Weg über die Dioden. Die Energie aus dem Magnetfeld baut sich dann über die Verlustleistung an den Dioden und dem ohmschen Widerstand der Wicklung ab. Bau dir die Brücke mit der Wicklungsinduktivität in LTSpice nach und gucke es dir an. Alternative wäre es, die FETs so zu steuern, dass der Strompfad zum Entladen des Feldes aktiv über die FETs bereitgestellt wird. Durch Rückspeisung in die Versorgung kann man dann z.B. schneller bremsen. Oder die FETs parallel zu den dann leitenden Dioden werden eingeschaltet, so dass der Strom ohne den Verlust an den Dioden weiter fließen kann (die Verluste am FET sind i.d.R. deutlich geringer). Das spart Verlustleistung.

Erstmal danke für die schnellen Antworten!

Tatsächlich habe ich vergessen, den Elko einzuzeichnen, ist mir aber bewusst. Auch, dass Dioden in den Mosfets sind, weiß ich, allerdings ist das ein viel diskutiertes Thema und um sicher zu gehen, dass diese nicht abrauchen, wollte ich extra Dioden nehmen. Wie schon Rainer schrieb, werde ich natürlich per Software verhindern, dass ich PWM_01 und Schalter_01 (und das pendant) gleichzeitig geöffnet werden können, ich hätte es wahrscheinlich über kreuz schreiben sollen, mein Fehler.

Matthias S. schrieb im Beitrag #7404187: Max. Ugs Spannung der oberen IRF3808 wird mit etwa 21V leicht überschritten.

Ich hätte die Gate Spannung (von dem DC/DC Wandler) für die High Side Mosfets so hoch gewählt, weil an der Source ~ +8, bzw +12V anliegen, oder nicht? Am Motor fällt doch der Großteil der Spannung ab. Meiner Recherche nach (zumindest habe ich es so verstanden), ist das das Problem, weshalb High-Side N-Channel Mosfets nicht so einfach durchgeschaltet werden können.

Matthias S. schrieb im Beitrag #7404187: Q4 und Q6: Emitter und Kollektor vertauscht.

Danke, das mit dem Emitter und Kollektor hatte ich nicht gesehen!

Anderer Gedanke und ja, ich hätte auch früher darauf kommen können, leider habe ich meine IRLZ34N nicht beachtet, tut mir leid! Als Alternative zu den BJTs könnte ich auch die IRLZ34N und z.b. IRF5305 nehmen (Letztere kann man relativ günstig kaufen). Wäre daraus eine Push Pull Konfiguration möglich? Und natürlich bei der High-Side statt dem NPN BJT ein MOSFET. Problem an Push-Pull Konfigurationen aus Mosfets war die Möglichkeit eines Shoot-through während der eine Mosfet ab- und der andere anschaltet, richtig?

Ich habe schonmal direkt einen Schaltplan erstellt, die doppelten Widerstände am Low-Side Fet sollen einen Shoot through verhindern und den Strom begrenzen. Gibt es irgendwelche Fehler in der Schaltung bezüglich der Schaltung der Mosfets? (Außer natürlich, dass es nur eine Hälfte der H-Brücke ist)

Wenn Ihr sagt, dass es keine wirkliche Lösung gibt, die irgendwie zufriedenstellend ist, werde ich natürlich auf fertige Mosfet Treiber und/oder größere P-Channel Mosfets zurückgreifen.

IRF5305: https://www.reichelt.de/mosfet-p-kanal-55-v-31-a-rds-on-0-06-ohm-to-220ab-irf-5305-p41612.html?&trstct=pol_89&nbc=1

Tristan K. schrieb:

Als Alternative zu den BJTs könnte ich auch die IRLZ34N und z.b. IRF5305 nehmen

Nö, mit Sourcefollowern kommt hinten noch weniger raus als mit Emitterfolgern. Du suchst aber nach einer Schaltung, die mit z.B. 8,4V gespeist wird und die auch als Gateansteuerung liefert, wenn sie mit 5V am Eingang angesteuert wird. Das kann also keine Kollektorschaltung sein, sondern eine Emitterschaltung oder ein Treiberbaustein.

Tristan K. schrieb:

Am Motor fällt doch der Großteil der Spannung ab. Meiner Recherche nach (zumindest habe ich es so verstanden),

Es kommt aber auch der Zustand vur, das die Source auf GND Level liegt, wenn der Motor noch steht. In diesem Fall wird Ugs max. überschritten. Es wird wirklich viel leichter und handlicher, wenn du in der Highside P-Channels verwendest. Siehe den Fahrtenregler aus meinem U-Boot.

Tristan K. schrieb:

Ich habe schonmal direkt einen Schaltplan erstellt.

Mit einem P-Mosfet brauchst du keine 22V mehr und es wird alles einfacher. Ich habe nur eine Brückenhälfte gezeichnet. Somit hat das Konstrukt 4 Eingänge. Die Eingänge 3 und 4 muss man quasi spiegeln und sich dazudenken.

Matthias S. schrieb:

Nö, mit Sourcefollowern kommt hinten noch weniger raus als mit Emitterfolgern.

Okay, klingt nicht gut, dann muss ich mich wohl dahingehend geschlagen geben. :D

Matthias S. schrieb:

Es wird wirklich viel leichter und handlicher, wenn du in der Highside P-Channels verwendest. Siehe den Fahrtenregler aus meinem U-Boot.

Wird gemacht, danke fürs erklären!

Michael M. schrieb:

Mit einem P-Mosfet brauchst du keine 22V mehr und es wird alles einfacher. Ich habe nur eine Brückenhälfte gezeichnet. Somit hat das Konstrukt 4 Eingänge. Die Eingänge 3 und 4 muss man quasi spiegeln und sich dazudenken.

Vielen Dank für die Mühe mit der Zeichnung! Ich werde das ganze dann so austesten.