H-Brücke für 50W Motorleistung

[Mechano]

Hallo Leute!

Ich arbeite gerade an einer Motorsteuerung mit einem L298. Das Problem ist nun, das diese H-Brücke nur 25W aushält. Für mein Vorhaben bräuchte ich aber eine die 50W aushält. Bereits mehrere L298 sind schon am Hitzetot gestorben.

Kennt jemand einen Bauteil, der genauso wie der L298 angesteuert werden kann aber 50W aushält? Sollte auch nicht zu teuer sein.

Lg Mechano

Das schon gesehen:
http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=65&products_id=90

Das IC soll 30 A aushalten

[stupsi]

eine möglich Lösung für einen Motor gibt es hier:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=9800
Dafür gibt es sogar eine Leiterplatte oder einen Bausatz.

oder eine ähnliche Lösung für zwei Motore hier:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=8926
Für dieses Ding müsstest du die Leiterplatte selbst ätzen (die Eagle-.brd-Datei liegt bei)

Beide haben ein SMD-IC drauf; ich alter Tattergreis konnte es aber gut unter einer Lupe löten.

Es gibt auch noch eine Lösung mit "Reichelt-Bauteilen"; etwas konventioneller aufgebaut (für Lochraster-Freunde). Die habe ich aber noch nicht fertig.

Ansonsten gibt es noch den L6203 im ähnlichen Gehäuse wie der L298. Der kann etwas mehr Strom. ich weis aber nicht , wer das Teil liefert.

Eine andere Möglichkeit gibt es, den L298 parallel zu schalten (im Datenblatt beschrieben). Positive Erfolgsmeldungen davon hab ich aber noch nicht gehört.

Gruß Stupsi

[Mechano]

Erst gleich mal Danke für eure Hilfe.

Ich weis nun aber noch immer nicht. Ob die Dinger 50 Watt Leistung aushalten. Vor hätte ich eher an einen fertigen IC in Preisklasse des L298 gedacht. Gibs da vielleicht sonst noch was?

[stupsi]

Mit der Angabe 25W kann man recht wenig anfangen. Im Datenblatt steht irdenwo Ptot = 25W. Das ist die max. Verlustleistung vom L298 bei idealer Kühlung.
Sicherlich möchtest du keine Heizung mit dem L298 aufbauen. Dann wäre deine Angabe richtig.
wichtiger ist die Angabe des Laststroms und die Betriebsspannung und die Betriebsart (stepper oder DC-Motor mit / ohne PWM usw.), halt die Verbraucherdaten. Vielleicht können wir dann weiterhelfen.
Gruß Stupsi

[Mechano]

Die Versorgungsspannung beträgt 24V. Der maximale Laststrom nicht ganz 2A. Angesteuert wird das Ding mit PWM für einen DC Motor. Aber nicht wie anscheind üblich an Enable sondern an Input. Der Duty-Cycle des PWM beträgt größtenteils bei weitem mehr als 70% da der Regler ziemlich scharf eingestellt werden muss.
Das Ding wird auf jedem Fall rasch sehr heiß.
Das ganze findet ja im Rahmen eines Projektes für die Uni statt. Problem ist mein Betreuer will nicht davon abrücken, dass ich keinen größen Kühlkörper brauche.
Aber mit dem Ptot wär ich mir nicht so sicher das das nur die Verlustleistung ist. Ich denke eher das dies die Leistung ist, die man über die Brücke rüberbringt.

[stupsi]

Dein Betreuer hat wohl recht. Die 25W sind die max. Verlustleitung des ICs und nicht die durchgereichte Leitung für den Verbraucher, sondern die Verluste im IC. Bei deinen technischen Daten ist ein L298 ausreichend und gut ausgenutzt.

Schauen wir uns mal das Datenblatt vom L298 an (Seite 3 unten):

==> Vcesat(H) bei 2A = 2V
==> Vcesat(L) bei 2A = 1,7V

Diese Werte finden sich auch auf Seite 4 unten in Fig.1 wieder.
Die Schaltverluste lassen wir erst mal weg!

Die Summe VCEsat = 3,7V liegt ja in Reihe zum Motor.
nebenbei: dein 24V- Motor wird also nur mit maximal 20,3V betrieben!
An Verlustleitung bekommen wir also bei 70% PWM:

==> P = U*I*(t/T) = 3,7V * 2A * 70% = 5,18W

Jetzt schauen wir uns die thermischen Gehäusedaten an (Seite 2 unten)
>Rthj-amb = 35°C/W (Dies ist die Wärmeabgabe ohne Kühlkörper)

T =(Rth * P) + Tu

==> T= 35°/W * 5,18W = 181°C Temeraturerhöhung + 25°C Umgebungstemperatur = 206°C !!!!
Datenblatt Seite 2 oben: Topj = max. 130°C !!!; Ich vermute, das ist dein Hitzetod !!!.
Den minimalen Kühlkörper benötigen wir bei Topj = 130°C. Für den L298 ist also ein Kühlkörper zwingend notwendig!

Die Temperatur ist eine Reihenschaltung aus Chip -> Gehäuse -> Wärmeübergang -> Kühlkörper

Ausgangswerte:
> Gehäuse: Rthj-case = 3°C/W (Dies ist die Wärmeabgabe vom Chip zum Gehäuse (Seite 2 unten))
> Wärmeübergang Rthü: = 0,75°C ( je nach mechanischem Aufbau und Wärmeleitpaste)
> Kühlkörper RthKK= Datenblattwert aus dem Katalog

Berechnung:
==> Tkk = Topj - Tcase -Tü -Tu
==> Tkk = 130°C - (3°C*5,18°C/W) - (0,75°/W * 5,18W) - 25°C
==> TKK = 85°C

==> Rthkk = TKK/P = 85°C/5,18W = 16,5°C/W (kritischer Wert)

Diese 16,5°/W sind der minimale Kühlkörper, bei dem der L298 keinen Hitzetod stirbt.
Dabei verbrennt man sich aber die Finger. Dazu ein Erfahrungswert:
60°C kann ein Finger wenige Sekunden ohne Brandblasen aushalten.

neue Rechnung:

Rthkk = TKK/P = 60°C/5,18W = 11,6°C/W

Kurz noch ein Überschlag deiner Betriebsbedingungen:
- die Schaltverluste wurden vernachlässigt (Richtwert sind 0,1*P bei 2 kHz)
- der Motor kann auch 100% PWM abbekommen

Der Kühlkörper sollte eher die Größenordnung von 6..8°C/W haben.

Jetzt gehts in den Katalog und es wird ein Kühlkörper in der Größenordung 6..8°C/W oder weniger gesucht. Das war alles und der L298 bleibt gesund.

Wenn du auf einen Kühlkörper verzichten mußt, benötigtst du ein anderes IC mit geringeren internen Verlusten.

Gruß Stupsi

[Mechano]

Danke für deine umfangreiche Hilfe.

Ich habe nun auf meinen Betreuer gepfiffen und einen größeren Kühlkörper genommen. Nun läuft alles tadellos.