H Bridge

[Lync]

Hi

Plane gerade eine H Bridge, mit pwm für einen Roboter.
Kann das so funktionieren?
Q1 und Q2 sind p channel mosfets
Q3 und Q4 sind n channel mosfets

Das ganze soll dann Motoren ansteuern mit 12 Volt und ca. 8 Ampere.

mfg

[Hubert.G]

Das kann so funktionieren, der Teufel steckt jedoch im Detail, sprich Ansteuerung der Fet.

[Besserwessi]

Die Hälfte der gezeigtn Teile kann man sogar noch weglassen: Die Mosfets haben schon dioden drin, die externen Dioden braucht man selten.

[Lync]

Hab mit jetzt für Q1 und Q2 diese mosfets ausgesucht:
http://shop.conrad.at/ce/de/product/162408/

und für Q3 und Q3 diese:
http://shop.conrad.at/ce/de/product/151334/

achja, die mosfets sollen per pwm singnal von einem atmgea32 angesteuert werden. Die Dioden lasse ich weg.

Kann ich dise mosfets dafür verwenden?

mfg

[Hubert.G]

Der IRF5305 für Q1, Q3 und der BUZ11 für Q2, Q4
In deinem Plan hast du Q3 und Q4 verkehrt drinnen, Drain Source vertauscht.
In deinem ersten Posting hast du die Transistoren auch verkehrt beschrieben.

[Besserwessi]

Für den N Fet würde ich lieber einen Logoclevel FET nehmen, z.B. IRLZ34 . Den könnte man noch direkt von µC aus ansteuern.
Viel schneller als man es direkt (mit Widerstand) über den µC Port und den etwas kleineren Fets erreichen kann, sollte man das ohnehin nicht tun ohne ein HF mäßiges Layout und guter EMV maßnahmen.

Wenn man die P Fets nur zum Drehrichtingswechsel schaltet, kann man die relativ langsam steuern und kann da mit einfachen Treibern (Transistor+Widerstand) auskommen. Der Typ ist dann relativ unkritisch.

[Lync]

Vielen Dank erstmal für die Antworten

Hab die Ansteuerung jetzt doch ein bisschen größer dimensiniert
mit folgenden Bauteilen:
http://shop.conrad.at/ce/de/product/162399/

http://shop.conrad.at/ce/de/product/162752/

Hoffe diese Fets gehen auch.

Aber wie dimensioniere ich die Kühlkörper für die Fets?
Habe ja die °C/W gegeben aber wie komme ich damit auf die Kühlkörpergröße?
z.B. diese: ? http://shop.conrad.at/ce/de/product/188018/

mfg

[Besserwessi]

Für die dimensionierung der Kühlkörper muß man erst man die Verlustleistung abschätzen:
Die Last soll 12 V 8 A sein, kurzzeitig mehr interessiert hier erst mal nicht.

Bei 0.02 Ohm und 8 A gibt das ca. 0.16 V und 1,28 W wenn der FET leitet.
Wenn die Diode leitet hat an eine Spannung von etwa 0,6 V und ein Leistung bis zu etwa 5 W.
Die Schaltverluste hängen von der PWM Frequenz und Schaltzeit ab. Bei z.B. 10 kHz und 1 µs wären das etwa 1 % der Leistung also rund 1 W.

Die größte Leistung hätte man für die funktiona als Diode. Das sollte aber auch kaum mehr als die Hälfte der Zeit vorkommen, und nur dann, wenn man die P Fets nicht im PWM takt mit schaltet.

Für den P Fet kann man also mit rund 3 W rechen, höchtens vielleicht 5 W.
Für den N Fet sollte man auf höchstens 1 W (Leitung) + 1 W(Schaltverluste) kommen, also 2 W.
Das sind Leistungen deutlich unter dem maximalwert der FETs, sollte also gut gehen, und den internen Wärmewiderstand kann man auch vernachlässigen.
Wenn man den FETs etwa 60 grad Temperaturerhöhung zumuten will, sollte der Kühlkörper höchstens etwa 20 K/W für den P FET bzw 30 K/W für den N FET haben. Etwas größer schadet beim Kühlkörper aber nicht.

Wenn man einen gemeinsamen Kühlkörper nimmt, muß man nur mit der Leistung von 2 der Transistoren rechnen, die anderen sind ja dann jeweils aus. Auch sollte der ungünstigste Fall dann nicht gleichzeitig auftreten. Da sollte also alles bis etwa 15 K/W gehen.

Der Vorgeschlagene Kühlkörper aus dem Link ist da schon reichlich groß. und alle 4 Transistoren lassen sich da schwer dran montieren.

[Lync]

Vielen Dank

Mosfets sind gestern bei mir angekommen, habs grad eben mal auf nem Steckbrett aufgebaut, funktioniert PERFEKT.

[hardware.bas]

Gratuliere zum Erfolg! Wie ist denn die Ansteuerung der Brücke vom
Microcontroller aus gelöst worden? VG Micha

[Lync]

Das ganze steuere ich direkt vom µC aus an. Wahr selbst verwundert das das so funktioniert aber geht.

Kühlkörper habe ich jetzt Andere verwendet mit 6,8K/W darauf sind jeweil 2 mosfets installiert (Haben alle zusammen nur 4,8€ gekostet).

Oder kann es sein das die p Fets durch die angelegte Spannung von nur 5Volt nicht vollständig sperren?

Bis jetzt konnte ich nichts negatives bemerken.

mfg

[hardware.bas]

ALso hat die H-Brücke 5V und die Gates hängen direkt an den Ports?

[Lync]

also die fets schalten 12V.

Die Gates sind über Pullups an den Ports.

[Lync]

Hab jetzt mit etwas kleineren Motoren zum Testen nachgemessen.

Es fließt in einer Motordrehrichtung genau der doppelte Strom wie in die andere Richtung.

Wodurch kann dies zu Stande kommen?

mfg

[Besserwessi]

Die P-MOSFETS sollte man direkt über die Port von µC nicht richtig ansteuern können. Wahrscheinlich werden die nie ganz sperren bei 12 V Versorgungsspannung. Mit 5 - 7 V Versorgungsspannung könnte es eventeuell gehen.

Der N Fet ist als nicht logic level FET auch nicht gerade gut direkt am µC. Bei dem eher kleinen Strom könnte das aber nich gut gehen. Wegen der relativ großen Kapazität wird die schaltzeit aber eher lang sein.

[hardware.bas]

Deswegen hab ich auch so nachgefragt. Die Pegel zur Ansteurung müssen
bezogen zur Brückenbetriebsspannung symmetrisch sein. VG Micha

[Lync]

Ja ihr habt recht.

Es ist mir Anfangs nur nicht aufgefallen, da Betriebsspanung damals noch nicht bei 12V lag.

Habs jetzt "manuell" getestet mit 12V anzusteuern, dann habe ich wieder den korrekten Stromfluss.

mfg

[Lync]

Hi

Wie kann ich die p mosfets über den avr port jetzt komplett sperren?
Hab gestern schon einiges mit Transistoren herumpropiert bin aber auf keine Lösung gekommen.

Mit nem Mosfettreiber ist klar, aber möchte das gerne ohne machen, da ich die wieder bestellen müsste....

mfg
Lync

[Besserwessi]

Die einfachste Schaltung, um den vollen Spannungshub zu kriegen und vor allem auch bis an die Versorgungsspannung ran zu kommen, ist ein NPN Transistor in Emiterschatung. Also Emitter an GND und ein Widerstand vom Kollektor nach +12V. Dazu ein Widersand vor die Basis. Der wesentliche Nachteil ist, dass das Ausschalten des P-MOSFETs damit relativ langsam geht. Das ist also nichts für PWM auf der Seite des P MOSFETs.

[Lync]

Danke

Die p Mosfets werden ohnehin nur zum Richtungswechsel genutzt also muss das ganze sowiso nicht sonderlich schnell gehen.

mfg

[Lync]

So sieht meine Schaltung im Moment aus.

Das Problem ist, dass Q1 dauerhaft sperrt und ich somit wieder nur eine möglcihe Drehrichtung habe.

Ich weiß das die Fets deisl irgendwie verdreht gezeichnet sind, ich weiß aber nicht wie man die Bauelemente in Eagle "anders drehen" kann.

mfg
Lync

[Lync]

So bin jetzt endlich wieder einnmal dazu gekommen weiter zu bauen.
Die Ansteuerung der P Fets funktioniert jetzt auch.
Hatte den Wiederstand vom Emitter falsch dimensioniert ](*,).

Wie sollte ich die Ansteuerung der N fets noch verbessern?

Diese werden ja per PWM gesteuert, also ist ein Transistor in Emitterschaltung wohl zu langsam.

mfg
Lync

[021aet04]

Hallo
würde diese Treiberstufe so funktionieren? Habe bis jetzt nur welche gesehen, die von +U zum Gate einen Widerstand und den Transistor vom Gate zu Masse haben. Wenn diese Schaltung funktioniert, wie groß müsste der Widerstand zur Basis des Transistors sein? Brauche ich eigentlich eine Treiberstufe, wenn ich mit einem NE555 den Fet ansteuere?

[TomEdl]

Herr Fachlehrer Bayerl?

Grüße aus Kapfenberg
Thomas
:D

[021aet04]

Kenne ich war mein Klassenvorstand

[Besserwessi]

@021aet04:
Die gezeigte Schaltung ist muks: ohne Widerstand gegen GND oder Sorce kann der Strom vom Gate nicht richtung GND fließen. Ob die Schaltung dann brauchbar ist, hängt immer noch davon ab wofür. Zum Thema paßt sie jedenfalls noch nicht.
Der Ausgang vom NE555 ist dagegen schon recht gut geeigent um FETs anzusteuern. Die Amplitude kann stimmen und ganz schwach ist der auch nicht.

zurück zur Brücke:
Bei den N Fets kommt es auf den Typ an. Kleine logic LEvel Fets wie IRLZ24 und eventuell auch noch IRLZ34 kann man direkt vom µC ansteuern. Für größere wäre ein Treiber mit mehr Strom Sinnvoll. Ein Transistor in Emitterschaltung ist da eher schlechter als ein Pin vom µC. Bei Logis Leven Fets wären 2 Transistoren als Emitterfolger möglich, auch wenn man noch mal 0,6 V an Spannung verliert. Sonst ein Treiber für mehr Spannung (ca. 10-12 V) und eventuell mehr Strom. Das ginge auch mit diskreten Transistoren, aber halt nicht nur mit einem.

[021aet04]

Danke für die Antwort, dann werde ich den Ausgang des NE555 direkt an den FET anschließen, soweit ich bis jetzt gelesen habe sollte man einen Widerstand von ca 200Ohm zwischen Ausgang und Gate schließen. Stimmt das?

[TomEdl]

Kenne ich war mein Klassenvorstand

Achso, ich dachte du bist noch Schüler bei uns. Aber da an deiner Nummer zu erkennen ist, dass du schon 2002 an die Schule gekommen bist müsstest du jetzt schon länger draußen sein. ;)

Grüße
Thomas
:)

[Besserwessi]

Wie groß der Widerstand vor dem gate sein Sollte hängt vom FET ab. 200 Ohm sind schon relativ viel, also eher was für einen kleinen FET, oder wenn schonend langsam geschaltet werden soll. Beim Ne555 sind Ströme bis 200 mA möglich das wären bei 15 V Versorgung 75 Ohm als untere Grenze, wobei kurzzeitig wohl auch mehr als 200 mA drin sein sollten.

[021aet04]

Stimmt Abschlussprüfung habe ich 2007 gemacht, danach BH und jetzt Pengg Kabelwerk. Werde demnächst BAY besuchen

[TomEdl]

Stimmt Abschlussprüfung habe ich 2007 gemacht, danach BH und jetzt Pengg Kabelwerk. Werde demnächst BAY besuchen
Zu Pengg habe ich beruflich auch einen großen Bezug.

[021aet04]

Welchen Bezug hast du zu Pengg?

[molleonair]

da ist ein TC4427 oder ähnliches immer noch das beste

[021aet04]

Danke, aber ich werde den Fet direkt mit dem NE555 ansteuern. werde einen Widerstand von 200Ohm zwischen Ausgang zum Gate nehmen

[TomEdl]

Welchen Bezug hast du zu Pengg?
Ich fahre nebenberuflich auf einer der ehemaligen Pengg-Diesellokomotiven als Verschublokführer.