Ansteuerung von MOSFETs für Motortreiber

[Crowley]

Hallo,
Ich bin grad dabei eine Motortreiberstufe zu entwerfen. Ich hab mir dazu etwas Anleitung aus dem Internet geklaut. Jetzt bin ich mir aber unsicher, ob die für meine Zwecke so richtig ist. Zur Ansteuerung der MOSFETs habe ich folgende Schaltung im Netz gefunden.
Bild hier  

Wie ist das bei dieser Schaltung? Schaltet Tr1 durch, wenn Tr5 ein "High" an der Basis bekommt, oder schaltet Tr1 eben genau dann durch wenn Tr5 ein "Low" sieht?
Ich brauche ein Durchschalten von Tr1, wenn Tr5 ein "High" bekommt.

Ich habe meine Schaltung wie sie im Anhang zu sehen ist entworfen?
Funktioniert die so wie ich mir das vorstelle oder sind da grundlegende Bugs drin?

mfg, Andi

[Ratber]

Moin Crowley

Die Ansteuerung von Q1/Q2 solltest du nochmal ändern denn so funktioniert das nicht.

Der BUZ11 benötigt eine Gates-Source-Spannung von mind. 3-4V um sicher durchschalten zu können.

Dh. die NPN-Transitoren Q9 und Q12 müssen an der Basis mind. um die BE-Schwellspannung höher iegen.
Das sind dann mind. 0.7V die obendrauf kommen.
Dh. wenn der Buz erst bei 4V sicher in die Sättigung geht dann sind das schon 4.7V an der Basis.
Da du die 74HCxx Familie nutzt bist du auf 5V für die Logik begrenzt.

Ein Blick in das Datenblatt des 74HC08 von Phillips zeigt das du bei 5mA Ausgangsstrom mit ca. 0.2V Spannungsabfall rechnen kannst.

Ich gehe mal davon aus das du mit den Transitoren (Q9-Q12) in verbindung mit relativ niederohmigen Widerständen (R5-R die Fets möglichst schnell umladen willst um die Verluste klein zu halten also vermute ich mal das die Basiswiderstände ebenfals relativ niederohmig sind.

Dh. von den 5V Versorgungspanung kommen dann evtl. nur 4.8V an der Basis des Transistors an.
Bei minimal benötigten 4.7V (Siehe oben) ist das eine sehr dünne Decke.

Prinzipiell funktioniert deine Schaltung vermutlich gut aber große Bauteiltolleranzen würden dir schnell Ärger bereiten.

Ich würde die Ansteuerung von Q9 und Q12 durch je einen weiteren PNP-Transitor ergänzen um einen Stabilen Betrieb zu ermöglichen.
Ist aber nur ein vorsichtiger Vorschlag.

D1-D4 sind zwar richtig Verschaltet aber denk drann das sie so nahe wie möglich am Verbraucher liegen sollten um die Induktionsspitzen möglichst nahe an ihrer Quelle zu erledigen.
Es bietet sich an das auch im Schaltplan so zu Zeichnen um das zu verdeutlichen.

Ansonsten sehe ich jetzt keine gravierenden Fehler.
Sieht gut aus.

[Crowley]

Hallo Ratber,
danke erstmal für deine ausführliche Antwort!
Mit den 4,7V hast du natürlich vollkommen recht. An der Stelle hatte ich nicht nachgedacht. Ich will die MOSFETs eigentlich mit mindestens 9V am Gate durchschalten, um möglichst niedrige Widerstände zu haben. Ich habe mir deshalb überlegt die "großen" MOS mit "kleinen" MOS durchzuschalten. Meinst du die Schaltung funktioniert jetzt so, oder habe ich da schon wieder einen Fehler gemacht? Und bräuchte ich die Widerstände an den Gates überhaupt?

Auf der linken Seite habe ich mal noch einen PNP dazwischengehängt. Hattest du das so in etwa gemeint?

Gruß, Andi

[Ratber]

Ja,die Linke Seite hatte ich so gemeint.

Mit der Rechten ist die Idee schon ganz gut aber die neuen Mosfets brauchen eine Vgs (Siehe Datenblatt) von 1-3V.
Der vor Q6 ist damit kein Problem.

Aber der vor Q2 hat wieder eines.
Der Buz11 braucht eben seine 4V am Gate gegenüber Source.
Dh. am R6 müssen 4V anliegen und damit auch an der Source des Irf.
Da der Irf am Gate seine 1-3V braucht sind damit 5-7V vom Gatter Ic2D fällig.
Da ich bei FET's Pessimist bin gehe ich davon aus das der Irf mindestens 2V braucht also sind wir bei 7V und das bekommen wir vom Gatter aber nicht da es ja mit 5V läuft.

Du kannst mir Folgen ?

[Crowley]

So, ich habs jetzt nochmal mit den kleinen MOS und einem NAND-Gatter probiert. Klappt das so jetzt?

Gruß, Andi

[Ratber]

Yo,so siehts gut aus.

Die nötigen Spannungen sind da,die Gatter sollten die Fets vernünftig treiben können (evtl. mit Oskar nachschauen)

Jetzt mußt du nurnoch die Widerstände an den Steuerfets so angleichen das du die Schaltfets entsprechend schnell genug umladen kannst damit die Verlustleistung so niedrig wie möglich bleibt.
Falls du kein PWM nutzt ist das wieder unerheblich.

Zur Erinnerung:
D1-4 gehöhren so dicht wie Möglich an SL3 und der Versorgung um effektiv wirken zu können



Noch ne Zwischenfrage die mir seit Vorgestern auf der Zunge liegt.

Ich gehe doch richtig in der Annahme das die Ansteuerung absichtlich so gestalltet wird das der Motor ohne Stueresignale immer Stromlos ist ?

[Crowley]

Ja, die "Grundschaltung" hab ich mir im L298 Datenblatt abgeschaut. Ich will die Motoren wie beim L298 über die Enable-Leitung sicher ausschalten können. Die Lösungen die den Motor mit PMW=0 ausschalten sagen mir nicht so richtig zu. Is aber vielleicht auch nur ein Splien von mir.

Ich habe vor die LeistungsMOS zusammen mit den Freilaufdioden auf einen großen Kühlkörper zu montieren. Die Kabellängen werde ich dabei so kurz halten wie die Kühlung es zulässt.

Gruß, Andi

[Ratber]

a, die "Grundschaltung" hab ich mir im L298 Datenblatt abgeschaut. Ich will die Motoren wie beim L298 über die Enable-Leitung sicher ausschalten können. Die Lösungen die den Motor mit PMW=0 ausschalten sagen mir nicht so richtig zu. Is aber vielleicht auch nur ein Splien von mir.

Nö is ja nicht verkehrt.
Ne sicherheitsverriegelung macht schon sinn damit der Motor beim Einschalten nicht gleich für nen kurzen Momment oder dauerhaft losjachtert nur weil die Steuerung noch kenen Saft hat.

Ich kenn jemanden der seinen Schlachtkreuzer (Irgendwas WWII) mit nem Controller versehen hat um die drei Antriebe synchron zu halten.
Dummerweise fiel beim herumkreuzen der Empfänger aus (Schlichtweg Akku alle) ,ie Endstufen hingen alleine am Fahrakku und schalteten durch.

Schonmal ein 3.5m Modell mit 3x150W Elektroantireb und ca. 20-23km/h gegen ein Hindernis fahren sehen ?
Das Krachen war schon heftig aber das Gesicht vom Besitzer noch heftiger.
So ungefähr als ob ihm jemand gerade die Eier abschneidet

[ogni42]

@ratber: Gibt's da ein Video von

[ogni42]

Die Schaltung ist technisch so richtig. Allerdings würde ich die Ansteuerung so machen, dass das Durchschalten der PowerFETs über Widerstände geschieht und das Abschalten über die Treiberstufen. Das hat den Vorteil, dass das Abschalten immer schneller geht als das Einschalten. So kann man sicher sein, dass ein Brückenzweig beim (Richtungs-)Umschalten keinen kruzzeitigen Kurzschluss verursacht.