Ich habe eine bestehende Treiberstufe mit H-Brücke die einen 24V Motor antreibt der die Drehrichtung ändert. Die bestehende H-Brücke schliesst leider die Motorwindung nicht kurz wenn sie nicht angetrieben wird was ich nun im Nachhinein anbauen möchte um den Motorwiderstand zu erhöhen und ihn so zu bremsen. So quasi als ob wenn die beiden unteren Transistoren schliessen würden wenn keine Drehrichtung gewählt ist so wie man dies üblichwerweise umsetzen würde aber leider habe ich keine Möglichkeit die bestehende H-Brücke zu verändern (nur der Ausgang der H-Brücke ist mir zugänglich).
Ich habe nun die Funktion Versuchsweise mit einem 24V Relais umgesetzt was an sich funktioniert. Wenn der Ausgang der H-Brücke Spannungslos ist wird die Motorwindung über den Wechlser des Relais kurzgeschlossen. Liegt Spannung an (Polaritätsunabhängig) schaltet das Relais die Windung vom Motor an den Ausgang der H-Brücke.
Da der Motor aber oft die Richtung ändert und das Relais etwas verzögert schaltet würde ich dies nun gerne mit Halbleiter umsetzen. Nach langem hin und herdenken ist mir aber keine Lösung in den Sinn gekommen wie man mit FET oder Transistoren Spannungslos die Motorwindung kurzschliessen UND trotzdem Polaritätsunabhängig antreiben könnte sobald diese anliegt.
Kleiner Tipp: Mosfets ist es egal, wie herum der Strom fließt, so lange die Ugs sie in leitendem Zustand hält. Man könnte sich also eine Schaltung mit antiseriellen Mosfets vorstellen (wie z.B. in PhotoMos Relais).
Die Polaritätsunabhängigkeit kann ich mir so vorstellen, bezüglich Spannungsfreiem Schalten (Kurzschliessen der Motorwindungen) mit FET's tappe ich immer noch im Dunkeln.
Schon mal getestet, ob der Kurzschluss überhaupt schneller bremst als der Zwischenkreiskondensator?
Wenn der Motor kurzgeschlossen wird, muss die Bremsleistung in dem niedrigen Wicklungswiderstand verheizt werden. (Das könnte ein Widerstand im Kurzschlusskreis=Bremswiderstand beschleunigen.)
Bei offener H-Brücke nimmt die Energie der Zwischenkreiskondensator über die Freilaufdioden auf. (Ggf muss man da Maßnahmen gegen zu hohen Spannungsanstieg machen.)
Den Effekt gibt es auch bei Relais: die Ausschaltzeit mit Kurzschluss=Freilaufdiode ist länger als mit Zenerdiode oder Widerstand wo die Energie verheizt wird.
Ich muss da noch etwas nachreichen: Es geht mir nicht um die Bremswirkung beim Drehrichtungswechsel oder stoppen des Motors sondern um den mechanischen Achsen Widerstand des Motors wenn er nicht angetrieben wird respektive Spannungsfrei ist, deshalb die Kurzschlusslösung der Motorwicklung.
Klar, gescheite H-Brücken haben wie erwähnt dieses feature bereits eingebaut…diese halt leider nicht und wie erwähnt kann ich nur am H-Brücken Ausgang etwas anbauen da die H-Brücke vergossen in einem LIN-Bus System integriert ist welches ich nicht beeinflussen darf.
Motorleistung und Stromdaten liefere ich noch nach am Montag.
Vielen lieben Dank für alle eure Inputs, ihr seit Grossartig! 🙏🏽
sondern um den mechanischen Achsen Widerstand des Motors wenn er nicht
angetrieben wird
Weil diese Bremswirkung auf der Gegen-EMK des Motos beruht, ist die Bremswirkung im Stillstand nicht vorhanden. Es gilt lediglich: je schneller er dreht, umso mehr bremst er.
Am Motor messe ich bei hoher Beanspruchung 8A. Ich denke die MOSFET für ca 16A auszulegen wäre sinnvoll.
Was auch wichtig ist dass der Strom der den Motor zieht aus der bestehenden H-Brücke gezogen wird denn darin ist für den LIN-Bus eine Stromüberwachung eingebaut. Das bedeutet, ich kann nicht eine Spannung schalten welche ich aus dem Bus entnehme. Sowohl Schalt- wie Steuerstrom muss aus der H-Brücke fliessen. Ich habe heute einige Schaltungen mit einem N- und P-Channel Mosfet als Brückenschaltung (ähnlich wie im angehängten Bild) durchgedacht aber hab noch nichts auf den Punkt gebracht was Potentialfrei und Polaritätsunabhängig funktionieren könnte.
Weil diese Bremswirkung auf der Gegen-EMK des Motos beruht, ist die
Bremswirkung im Stillstand nicht vorhanden. Es gilt lediglich: je
schneller er dreht, umso mehr bremst er.
Dies ist mir bewusst weshalb ich es einfach mal praktisch mit der einfachen Relaisschaltung vom ersten Post ausprobiert hatte. Der Motor verfügt über ein Getriebe und treibt damit einen Riemen an, bereits ein kraftloser Fingertip auf den Riemen stoppt die unerwünschte Drehung. Der Test war erfolgreich weshalb ich es nun mal mit Halbleitern in der Praxis testen möchte.
Und darauf basierend könnte man sich so eine Schaltung ausdenken mit einem isolierten DCD-Wandler und zwei antiseriellen N-Mosfet:
1
Out A --------------------------o--------- Motor A
2
DCDC0512 |
3
.----. |-'
4
| +|----o------o------|<.
5
--|+ | | | |-|
6
| | 1k | |
7
--|- | | | |
8
| -|----o------+--------o
9
'----' | |
10
IN OUT | |-|
11
'------|<'
12
|-.
13
|
14
Out B --------------------------o--------- Motor B
Der DCDC ist natürlich nicht für schnelle "Schaltfrequenzen" gemacht. So schnell wie ein Relais dürfte er allemal sein.
EDIT: wenn ich mir die Aufgabenstellung nochmal so ansehe, wird das mit der Halbleiterlösung gar nicht mal so einfach, weil du ja 2 Kontakte brauchst, einen zum Trennen des Motors und den zweiten zum Kurzschließen des Motors. Da ist deine Lösung mit dem Wechsler-Relais doch ein gutes lokales Maximum.
Ich habe nun noch einen etwas anderen Ansatz verfolgt, siehe angehängte Zeichnung.
Der Schaltungsteil in der gestrichelten Box, alles ausserhalb ist bestehend. Ich denke die Spannungen müssen nicht Potentialunabhängig sein. Wenn ich den Ausgang der H-Brücke im nicht angesteuerten Zustand zum GND messe sind es exakt 0V. V+ und V- könnte ich am LIN-Bus abgreifen.
Was mir noch nicht passt:
Wenn der Motor durch den MOSFET kurzgeschlossen wird wäre es von Vorteil diesen vom Ausgang (OP1/OP2) der H-Brücke zu trennen da im Schaltmoment sonst allenfalls die Brückentreiber aber auch der MOSFET überlastet werden könnte (genauer Aufbau der H-Brücke ist unbekannt).
Du könntest auch Motor A und Motor B jeweils mit einem N-MOSFET
gegen Masse kurzschließen. Das lässt sich dann direkt über einen
Logikpegel ansteuern.
Noch einfacher ist es, die beiden unteren, oder die beiden oberen Transistoren von der H-Brücke, im Ruhezustand immer durchgeschaltet zu lassen, dann wird der Motor nach dem Abschalten automatisch abgebremst.
Ich denke die Spannungen müssen nicht Potentialunabhängig sein.
Wenn in deiner Schaltung OP2 positiver als OP1 ist, dann leitet die Bulk-Diode und sorgt für hohen Kurzschlussstrom. Der Motor darf also nur 1 Drehrichtung haben.
Wenn der Motor durch den MOSFET kurzgeschlossen wird wäre es von Vorteil > diesen vom Ausgang (OP1/OP2) der H-Brücke zu trennen da im Schaltmoment
sonst allenfalls die Brückentreiber aber auch der MOSFET überlastet
werden könnte
Das ist zwingen nötig, denn wenn der Motor kurzgeschlossen wird, dann ist OP1 und OP2 verbunden. Wie kann die Optokoppler-LED dann noch leuchten?
Vielen Dank für eure Kommentare, was für ein tolles und aktives Forum!
Ich hatte in meinem vorherigen Schmema noch weitere Fehler gefunden zum Beispiel wurde der MOSFET falsch invertiert angesteuert. Nun habe ich den zweiten MOSFET statt dessen für die Abtrennung vom "Kurzschluss" (MOSFET der den Motor kurzschliesst) von der H-Brücke Treiberstufe umfunktioniert.
Situation 1, Motor steht still:
OP1 = 0V
OP2 = 0V
paralleler MOSFET macht Kurzschluss über Motor, serieller MOSFET trennt
Mosfets sind nicht irgendwelche Bauteile, die man wie einen potentialfreien Schalter irgendwo reinbauen kann.
Du hast in jedem Mosfet eine die Bodydiode. Und bei deinem (leider namenlosen) "unteren" Mosfet leitet die, wenn der (ebenfalls namenlose) rechte obere und der (genauso namenlose) linke untere Brückentransistor eingeschaltet sind. Diesen Betriebszustand nennt man gemeinhin "Kurzschluss".
Doch, der Treiber kann den Motor kurzschließen: wenn beide Eingänge auf H sind, sind beide Ausgänge auf L, also ist der Motor über die beiden "unteren" Transistoren der H-Brücke kurzgeschlossen.
So einen Treiber für eine simple H-Brücke ist nicht sonderlich kompliziert. Bei einem fertigen Modul ist man natürlich vom bestehenden abhängig, wenn mehr gefordert ist kann man es selbst machen. Der Freilauf ist durch die parallele Schaltung der oberen oder unteren Fets gegeben. Wenn nicht nur Drehrichtung sondern auch die Drehzahl geregelt werden soll, dann kann eine PWM implementiert werden, die in Nulllage genau dies macht. Abwechselnd die oberen beiden und die unteren beiden Fets schalten. Da muss nichts zwischen die Terminals der Brücke, was durch die interne Bodydiode eines Fets nicht funktionieren wird
Doch, der Treiber kann den Motor kurzschließen: wenn beide Eingänge auf
H sind, sind beide Ausgänge auf L, also ist der Motor über die beiden
"unteren" Transistoren der H-Brücke kurzgeschlossen.
Ok danke, es geht doch mit dem TA6586. Ich hab die Ausgänge des µC negiert.
schema.jpg
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