20kHz Treiber Für Motoren (PWM)

[PicStart]

Hallo an Alle!

Ich habe ein dringendes Problem zu lösen und komme einfach nicht weiter. ](*,)
Ich möchte zwei Motoren mittels PWM simultan in zwei verschiedenen Bedinungen betreiben, zum einen für eine gewisse zeit mit einem PWM 100% und zum anderen mit einer PWM 30%...ich schalte also nur zwischen den beiden Signalen hin und her.....das ganze sollte dann bei einer Frequenz so um die 40kHz passieren, damit ich keinerlei Geräuschentwicklung an den Motoren habe.
.So, nun zu meinem Problem...ich habe zwei Problemfälle, die ständig auftreten, zum einen kämpfe ich gegen die Überhitznug meines fet's und zum anderen habe ich eine zu starke erwärmung meines Motors, welche ihn mir über früh oder lang zerstören würde...könntet ihr evtl mal über die Schaltung sehen und nach evtl Fehlern in meiner Denkweise Ausschau
halten? :-k

Ich sage jetzt schon mal ein ganz großes Danke!

Gruss

[sigo]

Hi Picstar, lich bekomme dein File leider nicht geöffnet. Weder mit Express-Sheet, noch mit Orcad.

Sigo

[Paritybit]

Moin PicStart,

Bauelement oder div. andere elektr. Komponenten sind für die Praxis bis etwa 150°C ausgelegt.

Für das Ansteuern der 2 Motoren gab es mal einen Beitrag in der Elektor zum Thema KI, da ging es darum - wie man 10 Servomotoren so ansteuert das die Bewegungen elgant aussehen.
Wenn ich die Berechnung finde poste ich diese hier hinein.

ciao
Peter

[sigo]

Hi PicStart,

40khz erscheinen mir etwas unnötig hoch. AUch bei ca. 15-20kHz hört man nicht mehr viel und die Schaltverluste sind nur noch halb so hoch.
Leider kann ich deinen Plan immer noch nicht lesen. Welches Prog. braucht man? Kannst du ggf. ein jpg oder Gif draus machen?

Sigo

[PicStart]

Hallo Sigo,

habe es in "Eagle" entworfen, ist nen Editor von CAD_Soft und man bekommt die Demoversion kostenlos runtergeladen...dauert nur ein paar Sekündchen...wie ich es in ein pdf umwandle weiss ich leider nicht, zuminsest nicht, damit man noch alles sichtbar erkennen kann.

gruss

[PicStart]

Hallo Peter,

ja, das ist auch mein anliegen, möchte die Bewegungen mittels der Motoren so fein wie möglich realisieren......wäre wirklich supi, wenn du zu diesem thema noch den alten beitrag findest...bin hier echt am verzweifeln, da mir ständig mein fet gegrillt wird und wenn nicht der fet, dann werden die motoren sehr heiß......
Ich dreh mich jetzt schon ca ne Woche im Kreis und komme einfach nicht weiter....es müssen auch nicht zwingend 40 kHz werden, wie Sigo schon sagte, 16 - 20 kHz würden mir auch reichen, und die sind ja auch fix realisiert, wenn ich die Kapazität und den Widerstand am TL 494 ändere...mein Fehler in dieser Geschichte scheint sich auf die Dimensionierung um den Fet zu richten...aber was für Möglichkeiten habe ich da noch, habe doch schon einen Treiber davorgeschmissen, der mir saubere Flanken gibt und die ausreichende Kraft besitzen sollte....

Gruss
Nico

[Manf]

Kannst Du mal ausrechnen wie groß der Stom ist (wäre) der den Kondensator C2 (ebenso C5) am Motor umlädt? (Bei 12V und 40kHz.)
Manfred

[PicStart]

Hallo Manfred,

Habe die beiden schon rausgekürzt, da ich sie nur reingesetzt hatte, weil ich dachte, die etwas höhere Frequenz, mit der ich die Motoren betreiben möchte, ist der Grund für die Erwärmung meiner Motoren...wegen dem höheren X(L)...#
also kann das nicht mehr mein Poblem sein..entschuldige bitte, dass ich sie noch nicht aus der Zichnung genommen habe...Worauf wolltest du mit den Kondensatoren denn hinaus?

Gruss
Nico

[Manf]

Es wäre gut wenn Du den Wert trotzdem noch ausrechnen könntest.
Man müßte nur die 100µAs/V mit 12V malnehmen und mit den 40000/s.
Der Strom der dabei herauskommt sollte für jeden Motortreiber aus der Quelle kommen und durch Kondensator und den Fet fließen. Die schwächste Stelle wird dabei den Strom begrenzen.

Was hat sich denn am Verhalten geändert nachdem Du sie herausgenommen hast.
Der nächste Punkt ist sicher, ob die Dioden am Motor richtig herum eingesetzt sind.
Kannst Du die Gatespanung messen?
Manfred

[PicStart]

uiuiui..habe da so nen wert um die 50 A...peak....genaugenommen 48 A...das macht natürlich mein Netzteil nicht mit, deshalb habe ich wohl auch diesen gemeinen rippel auf der Versorgungsspannung.....an meinem problem hat sich aber an sich nichts geändert, nachdem ich sie entfernt hatte...
wieso stehen bei dir die dioden zur disposition?...sollte man sie nicht genau so als freilaufdioden schalten?..wäre natürlich dankbar, wenn du ne lösung hättest, sodass ich sie rauslassen könnte, da ich grad diesen kurzschluss der windungen im ausschaltmoment nicht brauche, sondern die energie nutzen möchte, damit der motor eine mechanik in diesem moment knackig wieder herrausstößt..
also am gate habe ich nen relativ sauberes rechtecksignal mit 12V SS, da ich über den treiber direkt zwischen betriebsspannung und masse schalte...

Gruss
nico

[Manf]

Bei den Dioden geht es darum, ob sie wie im Schaltplan sitzen. Die Dioden parallel zum Motor führen den Motorsstom weiter wenn der Transistor abschaltet.
Sie führen Leistung zur Quelle zurück. Wenn der Motor mehr Leistung aufnehmen soll dann kann man die PWM später abschalten. Das passt schon so.
Ich hätte allerdings die BYW81 als fast rectifier eher am Motor eingesetzt und die 1N5400 die ja nicht im PWM Takt schaltet an den Transistor (wenn überhaupt).

Wenn die Schaltung in Ordnung sein sollte kommt auch der Motor noch in Betracht (mit Windungsschluß), dazu ist es gut zwei Motoren vergleichen zu können. Haben sie die gleiche Leerlaufstromaufnahme? Wie groß ist sie?
Manfred

[PicStart]

also, ich erkläre mal den gesamten hintergrund meiner schaltung...dann kannst du es dir besser vorstellen...ich habe einen motor, der in einer mechanischen konstruktion sitzt und über ein zahnrad eine gewindestange schnell einziehen soll, dabei bestrome ich den kleinen motor für genau 500 ms mit 12V, wobei er eine Stromaufnahme von ca 5A hat, nach diese 500ms befindet sich diser Motor dann in einer art halteposition, wofür ich die pwm runterdrehe, da dafür schon knapp 1,5 A genügen sollten und ich den Motor dabei kräftig entlaste, denn er befindet sich ja dann in einer art blockzustand ( bei anderen motoren nennt man es wohl anschlag)......
wenn ich ihn dann ausschalte, soll der motor nach möglichkeit meine gewindestange so schnell wie nur möglich wieder ausspucken ( die gewindestange ist intern noch mit einer feder mechanisch vorgespannt), was er aber ,bedingt durch die diode nicht macht..dafür habe ich auch noch keine lösung gefunden....(die diode führt die leistung einfach nicht schnell genug ab..
aber mein hauptproblem ist immer noch das überhitzen meines treibers..habe jetzt auch schon andere fet's benutzt, mit wesentlich kleineren eingangskapazitäten und kleineren rds on , aber die haben die gleichen probleme.....motoren habe ich auch vier zur auswahr und alle haben das gleiche problem....

gruss
nico

[Manf]

Die unipolare Schaltung ist nicht für zwei Drehrichtungen geeignet.
Für zwei Drehrichtungen nimmt man üblicherweise eine H-Brücke.
Für den Leerlauffall benötigt man dann nur zwei Zweige davon, aber mit einem allein wird es so nicht gehen.

Wie ist das mit der Diode (s.oben) wenn Du fast Rectifier hast dann kannst Du sie doch bei 40kHz einsetzen.
Manfred

[PicStart]

jap, ich weiss, suche ja im prinzip nur nach einer möglichkeit, die energie im abschaltmoment schneller loszuwerden..habe es schon mit nem widerstand versucht, den ich in reihe zu meiner diode geschaltet habe (sehr niederohmig) und es wird dadurch auch ein wenig besser, aber nicht ausreichend.......
aber wie schon beschrieben, mein problem liegt im moment auf einem anderen bereich...und du hast wohl auch keinen wirklichen fehler in der schaltung entdecken können, oder?..weiß echt langsam nicht mehr weiter..es ist doch keine wissenschaft, so nen motörchen mit pwm anzusteuern...sicher verhalten sich induktivitäten bei recht hohen frequenzen immer etwas schwierig, aber in diesem falle sollte es doch in ordnung gehen....habe jetzt wirklich alles durch..habe nur noch die möglichkeit, mit ner drossel zu arbeiten, die ich evtl als puffer einsetzen könnte, aber ansonsten habe ich alles durch....also was macht bitte diesen fet so heiß....meine t_rise und t_fall liegen auch im ns-bereich und mit der frequenz befinde ich mich im us-bereich....ich versteh es einfach nicht.

[Manf]

Wie gesagt, noch einmal zum fast Rectifier, der wird bei 40kHz schon eingesetzt.

Manfred

[sigo]

Hi, irgendwie ist mein Beitrag nicht hier erschienen. Also nochmals in Kürze:

Ersetzte doch mal die BYW81 durch eine schottky-Diode, z.B. MBR20100 o.ä. (es gibt sicher etwas kleinere und billigere, die auch reichen würden)
Diese kannst du danna uch am Motor verwenden, hier würde ich einen kleinen Widerstand einsetzen. Evtl. reicht auch eine 3A Schottky, wie MBR345 oder so, wenn du die auch am Motor hast.

Warum Schottky?

Die hat neben einem guten Schaltverhalten den Vorteil, dass die Durchlassspannung ja kleiner ist, was sicherstellt, dass die interne Diode des MOSFET nicht geladen wird.

2. C2 sowieso weg oder durch RC ersetzen,wobei C eher 1µF o.ä.

3. Gatewiderstand vorsehen, zwischen 22 und ca. 47 Ohm, ggf. probieren und/oder messen (Widerstand + interner Treiberwiderstand).
Zu schnell schalten ist nicht immer optimal.

4. Der IRF540 sollte eigentlich kein Problem mit der Leistung haben und sich auch gut schalten lassen. Gatekapazität kein Problem.

Schnellen Kondensator + Elko über der 12V wo der Motor und MOSFETS angebunden sind.

[PicStart]

hallo sigo und manfred,

vielen danke für eure hilfe...habe das problem endlich gepackt....es lag schlicht und weg einfach daran, dass mein netzteil nicht mit der hohen belastung ( getakteter strom) ,bedinngt durch das pwm signal und den fet , fertig geworden ist und mir so fälschlicher weise vollkommen falsche werte für den strom ausgegeben hat, die um welten unter den eigentlichen werten lagen und ich mich dummerweise danach gerichtet habe und mein pwm signal dementsprechend angeglichen habe.....somit habe ich im endeffekt ständig meinen motor mehr belastet, als er eigentlich verträgt......jetzt läuft alles supi und ich habe eine kleine autobatterie dazwischen gesetzt, als puffer und auf schlag sind die werte in ordnung ...
vielen dank nochmals für eure netten antworten

gruss
nico