Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Motorsteuerung für größere Ströme
Hi,
ich möchte mir eine Motorsteuerung für etwas größere Motoren bauen. Die Steuerung soll dabei mit Strömen von 10 bis 20 Ampere fertig werden.
Da es keine fertigen H-Brücken ICs gibt die solche Stromstärken aushalten werde ich mir das aus einzelnen MosFETs aufbauen müssen.
Wie sieht das mit der Ansteuerung der Mosfets aus ? Ich habe gelesen, das das das umladen dabei möglichst schnell gehen sollte, damit die Verlustleistung möglichst klein bleibt, bedeutet, das ich eine Treiberstufe für die Ansteuerung brauchte ... wie müsste die dann aussehen und dimensioniert sein ?
Wie ist das mit den PWM Frequenzen ? In welchen Bereich dürfen die dann bei einer Mosfet H-Brücke liegen ?
Und ganz wichtig : welche Mosfets kann man für sowas überhaupt benutzten ? Bzw. worauf muss man achten ?
So, ne ganze Menge Fragen ... ich hoffe jemand kann mir die beantworten ;)
MfG Kjion
PS: Gibts eigentlich irgendwo 0,01 ( 4 Watt ) oder 0,001 Ohm ( 2 Watt ) Widerstände ?
1. man kann das auch mit relais aufbauen
2. dicke kabel verhinden ein feuerchen im roboter
3. kuelkoerper helfen sehr beim geld-sparen
1. Nein, kann man nicht wenn man das per PWM steuern will.
2. ist klar
3. genauso...
Für große Mosfets gibt es extra Treiberbausteine. Sie sind meistens im DIL-8 Gehäuse und haben ein oder zwei Treiber drin. Die Bausteine können bei hohen Frequenzen ( >100kHz) ein paar Ampere schalten und dadurch die hohen Gateladungen von dicken Mosfets steuern. Ein L293D als Treiber würde wahrscheinlich auch gehen. Falls höhere Spannungen als ca. 15V geschaltet werden sollen, nimmt man zusätzlich Impulsübertrager für die Highside-Mosfets oder eine Ansteuerung über eine Totempfahlschaltung.
Zu den Mosfets: je niederohmiger desto verlustleitungsärmer. Man kann auch mehrere Mosfets parallelschalten. Beispiele findest du bei Modellbau- Fahrreglern.
und zum Schluß: wenn es nicht so genau sein muß, kann man Spannungsabfälle von Anschlußleitungen auch zur Strommessung nutzen.
Guten Tag!
Ich hab damals so etwas mit einem TC4469 (4fach AND-Gatter invertiert) und mit einer H-Bridge aus 2 x BUZ11 und 2 x IRF9540N und vier Optokoplern CNY17-4 umgesetzt. Als INPUT hab ich ein PWM-Signal und eine Signal für die Richtung vorgesehen. Ich konnte damit größere E-Motoren exakt steuern. 24 V, mit 11.5 A, 200 W. Wobei die Mosfets mit Kühlrippen versehen werden mußten.
Um einen kleinen Einblick darüber zubekommen ist in der Doku zum TC4469 eine kleine Beispielschaltung
->http://www.portlandrobotics.org/download/files/21425a.pdf. Die hab ich allerdings an meine Bedürfnisse angepaßt, sprich Motoren mit mehr als 18 V, denn der TC4469 kann nur maximal 18V ab, das hab ich auch leider selber in Erfahrung gebracht! ;-)
Alternativ kann man sich auch den MD03 kaufen, der allerdings auch nicht sehr billig ist. Er ist eine 50Volt 20Amp H-Bridge Motor Drive Unit
mit einigem Schnickschnack. Hier ist der Link:
http://roboter-teile.de/Shop/pd1555692544.htm?defaultVariants={EOL}&categoryId=3
Gruß skontox
Hi,
hört sich gut an deine Schaltung. Ich werd mich mal genauer mit dem TC4469 beschäftigen.
Die hab ich allerdings an meine Bedürfnisse angepaßt, sprich Motoren mit mehr als 18 V
Wie hast du das genau gemacht ? Hättest du vielleicht den Schaltplan zu deiner Schaltung *scheinheiligfrag* ;)
Ja, der md03 ist ganz net, allerdings hören sich 170 € für eine Motorsteuerung erstmal nicht so gut an :(
MfG Kjion
:-) Ja, die hab ich!
Ich muß sie nur nochmal suchen, dann poste ich Sie Dir.
Gruß skontox
So ich habs jetzt wieder gefunden.
In motorsteuerungs.gif ist die komplette Schaltung zusehen.
Allerdings müssen dort noch Freilaufdioden hinein.
Die hatte ich damals vergessen, diesen Tip hat mir jemand, der sich auch für meine Schaltung interessierte gegeben, er schien sehr visiert zusein.
Er schrieb folgendes:
"Erst mal vielen Dank für Deine Bemühungen.
Nun zu Deiner Schaltung:
Vom Prinzip her ist Deine Schaltung recht pfiffig.
Ich meine damit die Lösung die Feldeffekttronsistoren über eine Kombination von Optokopplern wie auch C-Mos-Gattern anzusteuern.
Aber etwas wichtiges fehlt noch.
In Deiner Schaltung fehlen entsprechende Freilaufdioden.
Merke: wenn man induktive Lasten schaltet so entstehen Spannungsspitzen. Diese Spannungsspitzen sind sehr oft der Tod der entsprechenden Halbleiter deren Spannungsfestigkeit sehr schnell überschritten werden. Zur weiteren Erläuterung habe ich Dir eine kleine Modifikation als Anlage beigefügt."
So diese Anlage ist
in Abbildung motorsteuerung2.gif zusehen.
Ich hoffe ich konnte Dir weiterhelfen. Die Leistungsstärke die diese Schaltung verarbeiten kann hängt nun alleine von den C-Mos-Gattern ab. Du kannst Dir auch größere dort einbauen. Allerdings hab ich n-Kanal und p-Kanal Gatter verwendet. So wie es auch in der original Schaltung vom TC4469 angegeben wurde. Der MD03 hingegen benutzt für alle vier Gatter den gleichen Kanal. Über Roboter-Teile.de bei dem sehr netten Herrn Jörg Pohl kannst Du auch solche starken CMOS-Gatter bestellen, zumindest die die auch für den MD03 verwendet werden.
Naja ich hoffe ich konnte Dir weiterhelfen, denn ich hatte das gleiche Problem früher. Ich wollte nicht nur kleine Motoren steuern sondern auch richtig dicke, und da hab ich auch wochenlang im Netz gesucht und nicht viel gefunden.
Allerdings gibt es da auch noch eine Alternative, das wurde oben schon angesprochen, man könnte das Ganze auch mit einem zweifach um Schaltrelais und zwei C-MOS-Gatter aufbauen. Das funktionierte auch, aber ich wollte kein geklackere haben, und deshalb hab ich mich für diese Möglichkeit entschieden.
Wenn hier allerdings jemand ist und noch eine andere oder bessere Möglichkeit gefunden hat, bitte hier posten, das würde mich auf jeden Fall auch sehr interessieren.
Ich hoffe zumindest das ich dir weiterhelfen konnte
Gruß skontox
Hallo zusammen,
eine kleine Kritik zum Schaltplan "motorsteuerung.gif"
Im Bild motorsteuerung.gif fehlen Zenerdioden an den Gates der Mosfets; sonst bekommt das Gate mehr als die zugelassenen 18V.
Die externen Freilaufdioden sind nicht so wichtig, denn Mosfets haben integrierte Freilaufdioden. Für höhere Leistungen
ist aber eine RCD- Schutzbeschaltung vorteilhaft.
hier eine kleine Berechnung zu motorsteuerung.gif
Untersuchung der Schaltzeiten der MOSFETS bei vorliegender Schaltung:
Voraussetzungen:
Die Gateladung vom Mosfet ist ca. 200nC; Gatespannung max. 10V;das entspricht einer Gatekapazität von
ca. 2nF (geschätzt) incl der Rückwirkungskapazität Cdg.
Sehr grobes Überschlagen der Umschaltzeiten der Mosfets:
Einschalten über den 10K- Widerstand:
Ton=R*c = 10k * 2nF = 20us
Ausschalten über den CNY17-4 mit 20mA bei einem K=200:
Toff= C*u/I = 2nF *10V / 0,02A = 1us
Für eine ordentliche PWM-Steuerung von 10% bis 90% sollten die Ein- und Ausschaltzeiten
klein sein gegenüber diesen Zeiten;also bei ca. 1% der PWM- Frequenz.
PWM-Frequenz = 100*( Ton + Toff) = 100*21us =2,1ms = maximal 500Hz !!!
Die Vorteile des TC4469 werden dabei garnicht genutzt, weil der CNY17 die Mosfets schaltet.
Er könnte auch durch einen SN7400 ersetzt werden, der kann auch 10mA Ausgangsstrom für die Optokoppler liefern.
würde der TC4469 direkt über 10 Ohm - Widerstände an die Mosfets geschaltet,
sieht es folgendermaßen aus:
Ri = 15ohm
Rgate = 10ohm; Ri aus Datenblatt 15ohm
Ton = Toff= C*u/I = 2nF * 10V / 1,2A = 16ns
Ton = Toff= R*c = (15ohm + 10ohm) * 2nF = 50ns // die höhere Zeit gilt!
Kontrolle im Datenblatt TC4469 Seite 6 oben: Ton = Toff = 70ns gegenüber berechneten 50ns
für eine so grobe Abschätzung garnicht so schlecht oder?
Daraus folgt:
PWM-Frequenz = 100*( Ton + Toff) = 100*(70ns+70ns) =14us = maximal 70 kHz !!!
Ergebnis: der Plan "Motorsteuerunmg.gif" kann bei PWM wenn überhaupt, dann nur mit einer Maximalfrequenz von 500Hz arbeiten.
Es lohnt sich, sich im Internet nach weiteren Schaltungen zu erkundigen.
grüße an alle, Stupsi
Hallo Kijon,
schau dir mal unter http://us.st.com/stonline/books/pdf/docs/5651.pdf die Halbbrückentreiber L6384 an. Diese werden auch in den Devantech Modulen MD03 und MD22 genutzt.
Ja, der md03 ist ganz net, allerdings hören sich 170 € für eine Motorsteuerung erstmal nicht so gut an
Naja, der MD22 bietet für weniger als die Hälfte 2 Kanäle und wenn man da noch Kühlkörper draufmontiert, kommt man sogar in die Regionen vom MD03 (MD22 und MD03 haben die gleiche Endstufen).
@skontox
Über Roboter-Teile.de bei dem sehr netten Herrn Jörg Pohl kannst Du auch solche starken CMOS-Gatter bestellen, zumindest die die auch für den MD03 verwendet werden.
Danke für das Lob, allerdings habe ich leider keine Gatter oder Leistungs-Fets in meinem Sortiment.
Viele Grüße
Jörg
Hättest Du denn selber einen guten Schaltplan parat?
Oder gute Links?
Würde mich interessieren, denn ich konnte nix dolles finden.
Ich verstehe nur Deinen Satz:
sonst bekommt das Gate mehr als die zugelassene 18V.
die Mosfets können und müssen sogar mehr als 18 V ab können.
Die BUZ11 können 50V und 30A verkraften und die IRF 100V und 23 A.
Außerdem wird die Steuerlogik nur mit 5V betrieben und ist komplett getrennt von der Leistungseinheit.
Mich würden trotzdem noch andere Meinungen zu diesem Thema interessieren, denn bis jetzt lief es wunderbar, aber wenn es zu Schwierigkeiten kommt möchte ich schon wissen warum.
Trotzdem Danke für den Einwand!
Gruß skontox
;-)
Da warst Du wohl etwas schneller als ich.
Deine Links sind auch für mich sehr interessant!
Gruß skontox
Besten Dank!
Gruß skontox
PS. ich dachte ich hätte die CMOS-Gatter mal bei Dir oder zumindest bei Deinem englischen Anbieter gesehen, dann entschuldige ich mich für die Behauptung! ;-)
Gruß skontox
Hallo skontox,
PS. ich dachte ich hätte die CMOS-Gatter mal bei Dir oder zumindest bei Deinem englischen Anbieter gesehen, dann entschuldige ich mich für die Behauptung!
so schlimm war's doch gar nicht ;-)
Aber es kann schon sein, Gerry (Devantech, www.robot-electronics.com) hat solche Komponenten im Angebot.
Viele Grüße
Jörg
Hallo skontox,
Zitat:
Ich verstehe nur Deinen Satz:
sonst bekommt das Gate mehr als die zugelassene 18V.
die Mosfets können und müssen sogar mehr als 18 V ab können.
Die BUZ11 können 50V und 30A verkraften und die IRF 100V und 23 A.
Außerdem wird die Steuerlogik nur mit 5V betrieben und ist komplett getrennt von der Leistungseinheit
Die 18V beziehen sich nicht auf den Leistungskreis sondern auf den Steuerkreis. Doe Mosfets können eine Gate-Source-Spannung von max. 20V, sie werden mit 12-18V angesteuert, damit sie niederohmig werden.
Wenn man sie mit 5V ansteuert, sind sie noch nicht richtig niederohmig.
gruß stupsi
Achso! Mal wieder was da zugelernt.
Bin halt nur ein Hobbybastler! ;-)
Danke stupsi!
Gruß skontox
Hi,
ich hab jetzt ne Menge Treiber für Mosfets gefunden, zum Beispiel :
http://www.kreatives-chaos.com/extern/TREIBER3.gif
Da diese Schaltungen aber immer ne ganze Menge an zusätzlichen Bauteilen benötigen bin ich nochmal auf den TC4469 zurückgekommen. Ich hab mal einen Schaltplan dafür gezeichnet. Allerdings eignet sich die Schaltung so nur für einen Spannungsbereich bis 18 Volt.
http://www.kreatives-chaos.com/extern/Schaltplan.gif
( Der Masseanschluss am TC4469 ist eigentlich vorhanden, hab ihn wohl aus Versehen gelöscht... )
Wie begrenzt man den die Spannung am TC4469 am besten auf die maximalen 18 Volt, so dass man die Motorsteuerung bis zu den maximalen 50 Volt für die Mosfets betreiben kann ?
Muss man sonst noch irgendwas wichtiges beachten ?
MfG Kjion
zum spannung begrenzen gibts sogenante z-dionden und spannungsabhaenige wiederstaende; fuer hohe spannungen gibts auvh noch glimlampen und funkenstrecken. sonst muss man noch beachten, dass man die schaltung nicht ueberlastet
Wie sieht das allerdings mit den Belastungen für die Zehnerdiode aus ? So wie es aussieht brauchen die Treiber doch kurze Stromstöße, halten die das aus ?
Bzw. bei den maximalen 50 Volt für die Mosfets hat man doch da ne ordentliche Verlustleistung ?
So hohe Spannung, das ich Funkenstrecken oder so einsetzen würde hab ich auf keine Fall...
MfG Kjion
wg. Verlustleistung : darum nimmt man ja solche MOS-FET's mit Durchlass-Widerständen im Milliohmbereich, um eben keine nenneswerte Verlustleistung trotz z.B. 20A Laststrom zu haben. :)
Hallo Kijon,
schau dir mal die Anlage an, darin ist ein grober Entwurf einer Halbbrücke in Eagle. 2 Stück davon bilden eine Vollbrücke für 48V / 30A, wenn die zweite Halbbrücke invertiert angesteuert wird. Die Halbbrücke ist ziemlich komplett, es fehlen nur noch Entstörglieder; diese dimensioniert man am Besten am Probeaufbau.
Viel Spass damit, Stupsi
du kannst auch ganz einfach einen elektronischen fahrtregler von modellfahrzeugen nehmen!
diese gibr es bei conrad electronic schon ab 50 franken
Nein, kann ich nicht so einfach wenn ich eine genau Ansteuerung haben will. Ich kann denen nur ein PWM Signal vorgeben und das nur alle 20 ms. Für schnelle Regelungen wie ich sie benutzten will eignen sich die Dinger deshalb leider nicht.
Außerdem sind die meistens nur für eine Fahrtrichtung optimiert und bringen in der anderen Richtung nicht so viel Leistung.
MfG Kjion
Wie begrenzt man den die Spannung am TC4469 am besten auf die maximalen 18 Volt, so dass man die Motorsteuerung bis zu den maximalen 50 Volt für die Mosfets betreiben kann ?
Muss man sonst noch irgendwas wichtiges beachten ?
MfG Kjion
Ich habe gerade in einem anderen Thread auf die Schaltung hingewiesen, aber eine Frage hier war noch nicht beantwortet:
Die Ansteuerung TC4469 muß die P-Kanal FETs noch sperren können und muß damit ausreichend nahe an die Source Spannung der Fets (in dem Fall keine 50V) herankommen.
Die höchste Spannung für den TC4469 ist in dieser Konfiguration auch die Grenze für die H-Brücke.
Manfred
Kurz ne Frage :
Ich will ein 48 v motor mit der Schaltung steuern, brauche aber reltiv höhe Ströme (25 - 30 A) mit peaks von circa 60 A.
Was für Transistoren muss ich dann benutzen kann mir jmd was empfelen ?
Die Logik bleibt nach wie vor mit 5 v allerdings sind die Frquenzen auch relativ hoch (circa 1Mhz) muss ich da was ändern ?
DANKE !!!
Pablo
was ist denn das für ein Motor???
das wuerd ich nicht mit einem transistor machen!!!!!!!!! http://www.freesoftboard.de/board/phpbb/images/smilies/smileys26.gif
verheitzt viel zu viel energie
ZITAT:
was ist denn das für ein Motor???
maxon DC Motor RE 40
ftp://ftp.maxonmotor.com/Public/Download/catalog_2004/Pdf/04_082_d.pdf
@ hrrh : sollte ich es dann mit Relais machen ? ist dann der Schaltung nicht zu langsam.....
brauche ne Frequenz von mindenstens 50 kHz
vielen Dank für die Interesse
Hi,
ich hab gesehen das Ihr die Schnittstelle wieder etwas geändert und ein Takt-Signal runter genommen habt.
Jetzt habt ihr noch ein Takteingang. Wie habt ihr Euch das gedacht? Soll damit ein Schrittmotor oder zwei angesteuert werden?
Alternativ bietet sich folgende Lösung:
Die beiden PWM-Eingänge könnte man doppelt belegen. Wenn zwei Schrittmotoren angetrieben werden braucht man die eh nicht. In diesem Fall würden da die beiden Takteingänge drüber laufen.
Dies hätte auch den Vorteil das ihr dann noch ein Steckerpin frei habt.
Das mit der vierpoligen TTL-RS232 sollten wir so lassen. Durch die 4 Kontakte kann man TTL-Pegel stets gut von RS232 Pegel unterscheiden und halt Max auslagern. Werde das demnächst mit in die Steckerbeschreibungen mit aufnehmen.
Gruß Frank
ZITAT:
was ist denn das für ein Motor???
maxon DC Motor RE 40
ftp://ftp.maxonmotor.com/Public/Download/catalog_2004/Pdf/04_082_d.pdf
@ hrrh : sollte ich es dann mit Relais machen ? ist dann der Schaltung nicht zu langsam.....
brauche ne Frequenz von mindenstens 50 kHz
vielen Dank für die Interesse
Die 48V Version des Motors hat einen Dauerbelastungstrom von 3,33A.
Ich würde mal im Bereich Leistungs MOSFET nachsehen. Es gibt dort Transistoren die auf Kühlblech auch hohe Stöme aushalten.
Typ................... I...........Ipeak........Eu
BUK 7514-55 .....60..........240........2,38
BUZ 100.............77.......................2,43
Manfred
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