Motoransteuerung mit selbstbau H-Brücke-was ist zu beachten?

[Zachso]

Hallo Leute!

mein kleiner Roboter kommt langsam aber sicher voran und zumindest die Hauptplatine ist so gut wie fertig, jetzt wollte ich eigentlich zwei VNH2 bestellen, aber die sind ja viel zu teuer. Also selber was bauen.

Probleme:
Motoren ziehen im Leerlauf ~0.01A
bei Belastung(laut hersteller) ~1.78A
bei Belastung(Eigenmessung) ~15A Spitzenstrom, aber die regel waren ungefähr 2A bei 9V

gut, mein Problem sieht also folgendermaßen aus: ich brauche eine H-Brücke die das alles aushält ohne abzudampfen. Im RN habe ich folgende Schaltung gefunden: https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Bild:Hbrueckemosfet.gif einziges Problem dabei: ich weiß nicht ob ich diese so nehmen kann wie sie ist oder nicht?(Ich habe mal irgendwo was von Dioden gelesen, bin mir aber nicht sicher ob das zu dem Schaltplan war) außerdem würde ich gerne wissen ob ich lieber die TTL version oder die HC-Mos Version des Bausteins 74HC26N nehmen sollte.

die Ansteuerung der Motoren vom mC erfolgt über PWM.

ich hoffe ihr könnt mir helfen, es wäre sehr nett.

MfG, Zachso

[beppo]

Hallo Zachso,
die Schaltung ist sicher noch verbesserungsfähig.

Zum einen würde ich die Leistungs-FETs nicht direkt über die Gatter ansteuern, weil dadurch, je nach Motorspannung und Vorwiderstand (hier: 2,2k) ein Strom über die Schutzdioden des Logik-ICs fliesst. Ich würde zwischen Gatter und FETs noch einen Transistor (mit Vorwiderstand) schalten.

Zum anderen sollte man zum Schutz der Transistoren noch 4 Schutzdioden zwischen die Motoranschlüsse und Motorspannung bzw. Masse schalten. Dadurch werdenn Spannungsspitzen, die durch das Abschalten des Motors (Induktivität) entstehen, begrenzt. Vielleicht sind solche Dioden in den FETs schon eingebaut. Ein Blick ins Datenblatt hilft.

Schöne Grüße
Beppo

[Zachso]

Also dioden sind in den FETs eingebaut, nur die sollen wohl zu langsam sein. Das würde heißen einfach in reihe davor eine diode welche verhindern soll dass strom vom motor zurück fießt?

kleine frage: wie soll das gehn? damit wäre ein umpolen des motors doch unmöglich. oder meinst du dioden so um den FET drumrum führen?

und wegen der Transistoren: wie hch sollte solch ein widerstand dimensioniert werden und welche transistoren sollte ich verwenden? (habe noch nie irgendwas mit transistoren gemcht, außer eventuell mal welche eingelötet) sie müssen ja schließlich auch schnell genug schalten um mein PWM-Signal schnell genug zu übertragen.

mfg, Zachso

[beppo]

Hab mir gerad die Datenblätter angeschaut. Mach dir um die Dioden keine Sorgen. Die sind schon drin.

Die Transistoren sollten NPN-Typen sein, z.B. BC817-40, mit einem Basis-Vorwiderstand (z.B. 1k). Transistor uns Widerstand sind ziemlich unkritisch. Du kannst fast alles nehmen, was einigermassen passt. Der Emitter wird an GND, der Kollektor an die großen FETs angeschlossen.

Die Geschwindigkeit für eine PWM-Ansteuerung reicht sicher auch.

mfg
beppo

[molleonair]

Hier mal mein h-brücke mit dioden für motor und supressor zum schutz der gates

[Zachso]

Vielen Dank erstmal für die Tipps und für die Alternativschaltung, aber ich habe doch noch eine frage zu der im rwWissen vorgestellte Schaltung, und zwar wird dort geschrieben:

Eine Anmerkung zu dieser Schaltung: wenn die Betriebsspannung die Summe der Threshold-Spannungen von N- und P-Kanal-MOSFET überschreitet (hier: 2,1V für den BUZ11 und 2V für den IRF5305), kommt es während der Umladephase der Gates über den 2,2k-Widerstand *zwangsläufig* zum Leiten beider MOSFETs eines Brückenzweiges, es fliesst dann ein erheblicher Querstrom, zwar nur für kurze Zeit, aber schon bei geringer PWM-Frequenz führt dieser zur Erhitzung und ggf. Zerstörung des MOSFETs, ganz abgesehen von den Störungen auf der Versorgungsspannung, die durch diese periodischen Kurzschlüsse entstehen. Bitte so *nicht* aufbauen, sondern N-Kanal-MOSFETs und Brückentreiber (IR2110-Familie, IR218x-Familie, HIP408x usw) einsetzen, wenn ihr keinen triftigen Grund habt, es anders zu machen! (shaun)

folgende Frage: wo soll ich die denn einsetzen? wohin müssen die?

so, und eine andere Frage wäre: ich wollte zum schalten diese Transistoren verwenden:

ich denke das ist in Ordnung, oder gibt es dagegen Einwände? http://www.reichelt.de/?SID=28Bn0BGX8AAAIAABOdcEMc8984a7b57c5107c6c08e52f fea646d7;ACTION=3;LA=5;GROUP=A121;GROUPID=2881;ART ICLE=5039;START=0;SORT=-artnr;OFFSET=1000

[beppo]

Der Mann (die Frau?) hat Recht. Das ist wirklich ein Problem. Wenn beide Fets gleichzeitig leiten, haut's dir die Versorgung weg und die FETs werden heiß. Die sauberste Lösung wäre wirklich, so einen Brückentreiber zu verwenden.

[Zachso]

das heißt anstall einem transistor als schalter nehem ich solch einen brückentreiber und steure die IRF5305 damit an, nur was ist mit den BUZ11?? kann ich die auch damit ansteuern oder brauich ich das was anderes? oder kann ich die einfach so lassen wie sie sind?

vielen Dank, mfg, Zachso

[beppo]

normalerweise benutzen die Brückentreiber 4 N-Kanal Transistoren.

eine Alternative wäre vielleicht noch, alle 4 Transistoren separat zu schalten nach dem Muster:
ausschalten - kurz warten - einschalten
Es könnten alle Leistungs-FETs so bleiben, wie sie sind. Allerdings muss dann deine Software dafür sorgen, dass kein Kurzschluss entsteht.

[Zachso]

nur die N-Kanal FETS an einen Brückentreiber oder oder alle an einen? also ich verstehe das ganze bist jetzt so dass ich das NAND-Gatter habe, und über dieses steuree ich dann die beiden Kanäle an, es wird also quasi dazwischen gesetzt, ist das so richtig?

und die alternative ist, wenn ich den text richtig verstanden habe, kein wirkliche alternative da immer ein kleiner Kurzschluss entsteht wenn man die Motoren aus macht, was bei PWM-Betrieb das eigentliche Problem darstellt. da würde wohl auch das warten nichts bringen. abgesehen davon wäre das softwaretechnisch nicht drin, da ich das Hardware-PWM benutzen möchte und da ist so etwas nicht vorgesehen.

mfg, Zachso

[beppo]

Wie wärs, wenn du statt den Einzeltransistoren z.B. einen Standard-L298 benutzt? Der kann bis zu 4A (Parallelschaltung, siehe Datenblatt). PWM ist auch kein Problem damit.
mfg beppo

[mausi_mick]

Ich hab die RN-Brücke mal aufgebaut für Kleinmotoren (12V/ca 1 A).
Funktioniert mit LS26 und HC03 (HC26 gibt es meiner Ansicht nach nicht).
Beide Versionen ab ca 3 V lauffähig, hab aber PWM nicht genutzt, nur links / rechts.
Bei HC03 kann es bei höheren Motorspannungen wohl Probleme geben,
da die Open-Drain Ausgänge wohl auch nur für 7V spezifiziert sind, was eigentlich ein Witz ist. Man sollte daher spannungsfeste Transistoren zwischenschalten.