Endstufen für Schrittmotor...Hilfe.

[conmafi]

Hallo,

Ich habe da mal eine eigene Schrittmotorsteuerung versucht zu entwickeln, es hatte auch schon funktioniert (schien jedenfals so), nur jetzt habe dem Projekt noch ein eigenes Netzteil spendiert und seit dem gehen immer meistens die oberen Mos-Fets der H-Brücken flöten.

Ich habe im Anhang die Schaltung vereinfacht dargestellt, die zweite H-Brücke ist genau so aufgebaut, am R17 wird der Spulenstrom gemessen und RC2 des PIC`s ist für die PWM zuständig.

Mein Problemm ist, ich habe bei den Tests der Platine ein Netzteil verwendet das 24V/10A liefert. Jetzt habe ich ein Netzteil gebaut der mir 32V/18A liefert (und die brauche ich auch für meine 8 Motoren je 2A). Wenn ich jetzt die Schrittmotorsteuerung mit dem Netzteil betreibe brennen nach kurzem drehen des Schrittmotors meistens die oberen Mos-Fets (IRF9530) durch. Im Stillstand pasiert es eigentlich nicht.

Woran kann das den jetzt liegen. Ist der Schaltplan fehlerhaft, ist der vom Netzteil gelieferte Strom zur stark (wenn der Motor direkt an Netzteil angeschlossen wird zueht es so um die 5A, die IRF`s sind aber für 14 bzw 12A), sind vieleicht die Wiederstände falsch, oder ist die Ansteuerung fals. Ich schalte nämlich auf das nächste Muster direckt um ohne dabei die Mos-Fets kurzzeitig auszuschalten. Es könnte ja sein das der obere noch nicht gespert hat während der untere schon öffnet und dabei ein Kurzschluß entsteht? Wie kann ich dagegen vorgehen? Andere Wiederstände? In dem PIC-Programm ist dafür gesorgt das nicht der obere und der untere Mos-Fet gleichzeitig eingeschaltet werden können.

Wie ihr sieht habe ich ein zimlich großes Problemm und hoffe Ihr könnt mir weiter helfen.

Gruß conmafi

[waste]

Nun, an den P-Kanal-Mosfets T1 und T2 liegt die volle Versorgungsspannung am Gate an. Die können aber maximal nur 20V Gate-Source-Spannung ab. Das ist vermutlich der Grund warum es bis 24V noch gut ging und bei 32V nicht mehr.

Gruß Waste

[RG]

zumal auch die open-collektor-stufen (7406/7407) eigentlich nur 30V verkraften...
Also andere Treiber verwenden und die Gate-Source-Spannungen begrenzen (12-Z-diode).

(Ansonsten sind die verwendeten Fet's selbst wegen hohem Rds auch nicht supergünstig bei Hochstromanwendungen)

[conmafi]

Vielen Dank für eure schnelle Hilfe.

So wie ich das jetzt verstanden habe müssen bei T1 und T2 zwieschen Source und Gate Z-Dioden hin. Vermute ich da richtig das je größer die Z-Spanung (natürlich jetzt bis unter 20V) desto besser bzw. schneller werden die durchgeschaltet? Gibt es auch Nachteile bei größere Z-Spanung?

T5 und T6 vertragen laut Datenblat auch nur 20V Gate-Source-Spannung. Also auch Z-Dioden zwieschen Masse und Gate?

Ich habe den Schaltplan erst mal so geendert wie ich das hier verstanden habe. Ist das so richtig?


zumal auch die open-collektor-stufen (7406/7407) eigentlich nur 30V verkraften Wälche Treiber könnt ihr mir den aus Erfahrung empfehlen. Ich dachte die 2V machen da auch nicht die Wlt aus :-) Habe auch erst mal mit den ULN 2003 probiert, da haben sich die Fet's dermassen aufgeheizt das ich auf die 7406 ausgewichen bin.

Zur den verwendeten Fet's...die sind zwar nicht besonderes aber dafür sehr billig, oder bekommt man in der Preisklasse um die 0,80 € was besseres? Habe mich einfach für diese entschieden, soll ja auch nur zum üben sein.

Gruß conmafi

[waste]

ja, schon besser

... aber hast schon mal die Verlustleistung in R1 und D3 nachgerechnet?

Als Treiber könntest auch normale Transistoren nehmen, die diese Spannung vertragen.

Waste

[conmafi]

Hallo noh mal und danke für die antwort.

So, habe die Platine jetzt soweit geendert das ich die Z-Dioden hinzugefügt (allerdings nur 5,1V da ich die 18V nicht habe) und die die Wiederstände wie im Schaltplan geendert habe.

=D> Es funktioniert ohne durchzubrennen! Ist ja auch kein Wunder bei so kompetente Hilfe.

Habe da noch eine Frage, und zwar wäche Wiederstände soll ich da jetzt einsätzen. So wie das jetzt ist, ist es glaube nicht optimal, die Fets erhitzen sich etwas mehr als bei der allerersten Version und den 24V. Oder liegt die Hitzeentwiklung an den 5,1V Z-Dioden, so das die Fets garnicht komplet durchshalten können.

Habe die Platine bis 2,5A getestet (mehr traue ich ihr im moment nicht zu) und dabei folgendes festgestellt:
1.) Je größer die PWM-Freguenz desto mehr hitzeentwiklung, ist ja eigntlich logisch, aber kann man dagegen was tun auser die Frequenz herabzusetzen. Das habe ich bis 34 kHz getestet, und wenn nichts zur machen ist würde ich die Platine bei 19kHz dann laufen lassen. Das währe dann nah an dem unterem Ende wo die Motoren noch nicht zur hören sind.
2.) Im Stand ist die Hitzeentwiklung auch sehr ernorm. Das liegt aber warscheinlich daran das die Fets nicht richtig durchschalten?

Ich hoffe ihr könnt mir weiter helfen wie ich die Schaltung noch weiter optimieren kann. Es funktioniert zwar, aber es ist noch nicht das gelbe vom Ei.

Gruß conmafi

[waste]

Hallo conmafi!

Grundsätzlich mal die Frage, warum wird keine käufliche H-Brücke wie der L6203 eingesetzt? Das wäre wahrscheinlich der einfachere Weg.

Aber nun zu deinen Problemen.

1.) Je größer die PWM-Freguenz desto mehr hitzeentwiklung, ist ja eigntlich logisch, aber kann man dagegen was tun auser die Frequenz herabzusetzen. Das habe ich bis 34 kHz getestet, und wenn nichts zur machen ist würde ich die Platine bei 19kHz dann laufen lassen. Das währe dann nah an dem unterem Ende wo die Motoren noch nicht zur hören sind.
Das liegt an der zu hochohmigen Ansteuerung. Die Gates können nicht so schnell umgeladen werden. Ändere R1 und R7 auf 1.5kOhm und ersetze D3 und D4 durch einen 1kOhm Widerstand. R14 und R8 auf 100Ohm und D7 und D8 mit Widerstand 4.7kOhm ersetzen. Das sollte dann besser werden. Noch niederohmiger wäre noch besser, aber dann wird die Verlustleistung in den Widerständen wieder zu hoch.
Hast du eigentlich ein Oszi? Da könntest die Spannungen an den Gates überprüfen.


2.) Im Stand ist die Hitzeentwiklung auch sehr ernorm. Das liegt aber warscheinlich daran das die Fets nicht richtig durchschalten?

Ja, durch obige Änderung sollte das auch besser werden.

Noch eine Frage: Warum wird überhaupt der Strom geregelt, mit dem Ladekondensator C3 ist die vermutlich so langsam, dass sie keinen Sinn ergibt? Dann könntest du auf Choppen verzichten und die Schaltverluste wären kein Thema mehr.

Waste

[waste]

Besser wäre es noch, vor den IRF9530 einen PNP-Transistor als Treiber einzufügen, der das Gate schnell entladen kann. Damit sollten die Schaltverluste dann minimal sein. Eine Beispielschaltung ist angehängt. Da der Treiber invertiert, müsstest du vorher nochmal invertieren, also anstatt dem 7406 einen 7407 nehmen.

Waste