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Thema: Simulation einer H-Brücke mit SWCad/LTSpice

  1. #11
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Powerstation Test
    Zitat Zitat von stupsi
    den irf530 hab ich, bei den Dateien muß das .txt gelöscht werden
    ...
    Gruß Stupsi
    Mist, das war jetzt fast zeitgleich. Ich habs gerade gerafft wie ich die Modelle einbinden muss Die gibts übrigens bei www.ir.com zum Download...

    Ich hab jetzt mal meine H-Brücke mit SWCAD simuliert, krasser Unterschied zur vorherigen Simulation. Leider nicht so positiv für mich ;-(

    Ich hab das Ergebnis mal angehängt. Angegeben ist der Strom der durch den (rein ohmschen Motor fließt...ohne Komentar...

    Wie sieht eigentlich das Ersatzschaltbild für einen Motor aus? R und L in serie oder parallel?

    Gruß, Sonic
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken meinehbr_cke.jpg  

  2. #12
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    änder mal die PWM in deine Schaltfrequenz auf .5ms

    Vom Motor hab ich (noch ) kein Ersatzschaltbild; ich forsche noch.
    Falls du was findest, bitte her damit.

    Gruß Stupsi

  3. #13
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    Zitat Zitat von stupsi
    änder mal die PWM in deine Schaltfrequenz auf .5ms

    Vom Motor hab ich (noch ) kein Ersatzschaltbild; ich forsche noch.
    Falls du was findest, bitte her damit.

    Gruß Stupsi
    erledigt, s.h. Anhang...
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken meinehbr_cke-5ms.jpg  

  4. #14
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von stupsi
    ...
    Vom Motor hab ich (noch ) kein Ersatzschaltbild; ich forsche noch.
    Falls du was findest, bitte her damit.
    Gruß Stupsi
    Hab was gefunden...aber wie bekomm ich jetzt raus was für einen Motor ich da vor mir habe?
    http://www.falk-net.de/ingo/fhma/el_...mmlung_eat.pdf
    Sonic

  5. #15
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    aber wie bekomm ich jetzt raus was für einen Motor ich da vor mir habe?
    a) 2) fremderregt permanent
    (meistens)

    -------
    Bei den Bildern mit dem Stromverlauf habe ich nicht verstanden wodurch der Strom auf 1,2A bzw. 2,5A begrenzt ist. Es soll ja eine Versorgungsspannung von 15V und ein Widerstand von 1 bzw. 0,5 Ohm sein. Die Transistoren schaffen statisch leicht 10A.

    Die Gates werden über Widerstände von 1k angesteuert. Bei einer Gateladung von 40nAs (max aus Datenblatt) und einem Strom im Bereich von 10mA käme man auf Schaltzeiten von 4us. Man hat in der Schaltung noch die Verkopplung der Gatespannung mit der Inversion zur Ansteuerung des inversen Gates, aber das stimmt in der Größenordnung nicht mit dem Zeitverlauf überein:

    Die Schaltzeit im 5ms-Bild ist 800us. Das ist 200mal länger.
    Ist etwas mit der Versorgungsspannung nicht richtig?

    Manfred
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken 200ms______5ms.jpg  

  6. #16
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    ich kann die 1,2 A auch nicht nachvollziehen. Vielleicht ist etwas mit den Modellen nicht in Ordnung.?
    Die Pulsquellen können auch andere Parameter gebrauchen, eine PWM mit 10 Hz und Anstiegszeiten von 10ms sind etwas unüblich.

    @sonic, hast du schon eine Idee, wie die realen H-Brücken aussehen sollen?

    Kühlkörper oder neue Transistoren oder ?

    nach dem Motto "Quick and dirty" hab ich noch eine ganz andere Version, die funzen könnte, ich leg sie mal als Anhang bei.
    Dafür hätte ich gern das Modell vom IRF5305.
    Gruß Stupsi
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken sehr-einfacher-motortreiber.gif  

  7. #17
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Also, ich versuchs mal aufzudröseln und Fehlerquellen zu suchen:

    @Manf: Die Versorgungsspannung steht auf 12V nicht 15V. Aber selbst bei 40V fließen nur 3,5A...

    Was ihr ganz am Anfang gemeint hab, hab ich inzwischen glaube ich kapiert. Ihr bezieht euch auf die Gatekapazität, bzw. auf das Umladen des Gates, oder? Daraus resultieren dann auch die Schaltverluste.

    Das mit den Pulsquellen hab ich wahrscheinlich verbockt.
    Eingestellt hab ich jetzt eine Periode von 0.005s und Ton=0.0025s, Von=5V. Rise und Falltime hab ich gar keine eingestellt.
    Die Versorgungsspannung steht auf 12V mit Ri=0.01Ohm. Den Ri hab ich aus Stupsi's Datei abgespickelt. Ich muss mit SWCad erst noch ein bisschen warm werden.

    Wenn ich mir die VMosfet / Ig anzeigen lasse, dann geht der Rdson ziemlich weit runter, praktisch auf 0, ABER über dem Widerstand fällt nur eine Spannung von ein paar Volt ab...irgendwas kann da nicht stimmen. Theoretisch müsste wirklich VIEL mehr Strom fliessen.

    Ich spiel jetzt schon den halben Tag mit den Parametern rum, aber es ändert sich nix. Ich befürchte langsam auch das ich was mit den Modellen falsch gemacht habe. Kann es sein, das die Pins der SWCad-Symbols nicht mit den Pins im Spicefile übereinstimmen? Wie überprüfe ich das?
    Würde ein falsch "eingebauter" Mosfet das Verhalten der Schaltung erklären?
    Allerdings hab ich "meine" Mosfets mal durch welche ausgetauscht gehabt, die direkt bei swcad dabei waren. Mit gleichem Ergebnis...also irgendwas mache ich falsch...

    Ich hab die Spicemodelle direkt von IRF runtergeladen und als Subcircuit eingebunden, mit neuem Symbol. Würde es euch etwas nutzen wenn ich euch die Spice-Dateien hier reinstelle?

    Ich werd mal die Mosfets einzeln durchtesten und versuchen die Diagramme aus dem Datenblatt nachzuvollziehen. Vielleicht bringt mich das auf die richtige Spur...

    Wegen Kühlkörper - Vorerst hatte ich vor ohne, bzw. mit kleinem auszukommen, ich will die Brücke nur Testen bevor ich das richtige Board mache...da soll dann auch gleichzeitig ein uC, Optokoppler usw. mit drauf...da nehme ich dann aber auch die richtigen Mosfets für

    Zum Testen hab ich eigentlich nur einen Motor mit 11A, alle anderen haben nicht mal 1A, sollte eigentlich dann nicht so tragisch sein. Mir geht's vorerst mal darum 3 H-Brücken zu haben die einigermassen funktionieren, die ich an mein AVR-Board hängen kann um dann die Programmierung zu testen. Die Motoren laufen dann auch ohne Last und auch nicht ewig...

    @Stupsi: Was hat es denn mit den direkt verschalteten NPN und PNP-Transistoren in deiner H-Brücke auf sich? Da steige ich noch nicht ganz durch...

    @All: Welche Diagramme meiner Schaltung würden euch Helfen das Problem zu lösen?

    Gruß, Sonic

  8. #18
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    Zitat Zitat von stupsi
    ...
    nach dem Motto "Quick and dirty" hab ich noch eine ganz andere Version, die funzen könnte, ich leg sie mal als Anhang bei.
    Dafür hätte ich gern das Modell vom IRF5305.
    Gruß Stupsi
    Hui ganz übersehen Naja Relais wollte ich eigentlich gar nicht erst anfangen, müsst ich außerdem ja wieder neue Teile bestellen

    Ich häng dir das Modell vom IRF5305 mal an das Post an...wieder umbenennen...

    Die asy Datei muss nach lib/sym, und die spi nach lib/sub/mylib...oder du passt die Pfade in den Atributen der Asy-Datei an...

    Die spi-Dateien gibt's übrigens bei IRF als komplettdownload für alle Transistoren...

    By the Way, wie mach ich den aus den einzelnen Dateien eine .lib-Spicedatei? Einfach alle nacheinander in eine Datei kopieren?

    Gruß, Sonic
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  9. #19
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    zur Simuation:
    deine Modelle laufen bei mir einwandfrei.
    1)Schau dir mal den Strom in den einzelnen FETs an. Wahrscheinlich fließen riesige Querströme am Motor vorbei.
    2) Schau mal die Betriebsspannung und den Betriebsstrom an
    3) Als nächstes sind die Gatespannungen zu kontrollieren, das sollten steilflankige Rechtecke sein mit ca. 10V Hub.
    4) setze die PWM- rise/fall Zeiten auf 10ns. Bei 0 baut spice eigene Zeiten ein, das hat mich auch schon verwirrt.
    Im Umgang mit den LIBs weis ich auch nicht weiter.

    Aber nun zum Thread-Thema:
    unterschätze die Sache mit den Relais nicht. So ein Relais schaltet bis zu 8A und im eingeschalteten Zustand darfs auch mal ein "bischen mehr" sein. Es ist darauf zu achten, das Relais nur im stromlosen Zustand zu schalten. Das Relais polt nur den Motor um; die PWM- Steuerung mit dem N-FET ist sehr sauber möglich, wenn ein Treiber MC34151 genommen wird. Der P-FET dient nur als "niederohmig geschaltete Freilaufdiode".
    Diese Schaltung ist aktuell, hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und ist konkurrenzlos billig. Die Einschränkungen gegenüber einer Vollbrücke sind die langsame Umschaltung zwischen vorwärts und rückwärts und die fehlende Motorbremse.

    Gruß Stupsi

  10. #20
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    Zitat Zitat von stupsi
    zur Simuation:
    deine Modelle laufen bei mir einwandfrei.
    Sauber

    Zitat Zitat von stupsi
    1)Schau dir mal den Strom in den einzelnen FETs an. Wahrscheinlich fließen riesige Querströme am Motor vorbei.
    Ok, wenn ich mit dem Cursor in der Schaltung an Source o. Gate gehe zeigt er mit auch die Stromzange, ist das OK? oder muss ich das anders machen?

    Zitat Zitat von stupsi
    2) Schau mal die Betriebsspannung und den Betriebsstrom an
    3) Als nächstes sind die Gatespannungen zu kontrollieren, das sollten steilflankige Rechtecke sein mit ca. 10V Hub.
    Ich mach mal Screenshots, und häng sie an...
    Zur erklärung, die oberen 2 Diagramme zeigen jeweils die 2 übereinanderliegenden Mosfets, nicht die diagonalen...ich glaube daran liegts.

    Zitat Zitat von stupsi
    4) setze die PWM- rise/fall Zeiten auf 10ns. Bei 0 baut spice eigene Zeiten ein, das hat mich auch schon verwirrt.
    Im Umgang mit den LIBs weis ich auch nicht weiter.
    Ahso, hab gedacht der macht dann gar keine rein...

    Zitat Zitat von stupsi
    Aber nun zum Thread-Thema:
    unterschätze die Sache mit den Relais nicht. So ein Relais schaltet bis zu 8A und im eingeschalteten Zustand darfs auch mal ein "bischen mehr" sein. Es ist darauf zu achten, das Relais nur im stromlosen Zustand zu schalten. Das Relais polt nur den Motor um; die PWM- Steuerung mit dem N-FET ist sehr sauber möglich, wenn ein Treiber MC34151 genommen wird. Der P-FET dient nur als "niederohmig geschaltete Freilaufdiode".
    Diese Schaltung ist aktuell, hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und ist konkurrenzlos billig. Die Einschränkungen gegenüber einer Vollbrücke sind die langsame Umschaltung zwischen vorwärts und rückwärts und die fehlende Motorbremse.
    Gruß Stupsi
    Is soweit alles klar, nur das das Umschalten von Vor und Rückwärts langsam geschehen muss ist für einen bipolaren Schrittmotor wahrscheinlich nicht von Vorteil oder? Wollte jeweils 2 H-Brücken auch für den Zweck verwenden. Mit Relais wird das auch schwierig, das klappert dann so Billig ist für mich nicht unbedingt das wichtigste, günstig für den entsprechenden Zweck sollte es sein.

    Den MC34151 hab ich mir grad angeschaut, muss mir das Datenblatt aber noch einmal genauer anschauen, aber halt nur 1,5A, wäre aber ne akzeptable Lösung für meine kleineren Motoren...

    Wegen dem Thread, ich glaube auch ich sollte ein neues Thema (z.B. Simulation von H-Brücken o. so) dafür aufmachen...Was meint ihr?

    Gruß, Sonic
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