Und wieder mal H-Brücke mit MOSFETs

[Cybernix]

Hallo,
ich möchte die Scheibenwischermotoren von Pollin über PWM mit einem Mega32 µC ansteuern. Nach dem durchforsten des Forums habe ich die im angehängten Bild gezeigte H-Brücken-Schaltung gezeichnet. Da ich noch ein ziemlicher Anfänger in Sachen Elektronik bin, bitte ich Euch Experten um eine Meinung zu der Schaltung.

Zur Schaltung:
Ein Nand-Gatter wird wie im Artikel über die Getriebemotor-Ansteuerung beschrieben vom µC angesteuert, um zu verhindern, dass die H-Brücke zerstört wird. Das Signal wird dann über ein MC34151 MOSFET Treiber auf die H-Brücke gegeben. Zwei IRL3803 n-Kanal MOSFETs und zwei IRF5305 p-Kanal MOSFETs bilden die Brücke. Der IRF5305 verträgt bis ca. 30A, was hoffentlich ausreicht, um den Anfahrstrom des Scheibenwischermotors zu verkraften. Ich weiss nicht, ob ich die Dioden brauche, da welche in den MOSFETs integriert sind.
Das Logik-IC wird von der µC-Schaltung mit 5V versorgt, der Treiber sowie der Motor laufen mit 12V aus einem Beiakku.

Vielen Dank schon mal für Eure Hilfe,

Grüße,
Cybernix

[locked]

Hallo,

sieht im Prinzip nicht schlecht aus, wobei du dir den Pullup, R3, sparen kannst. Es währ nur noch zu klären, ob dieser Weg, die PWM zu verwenden, der Idealste ist, da in der PWM Lo Phase beide N-Kanal FETs durchschalten, und somit die vom Motor erzeugte Spannung, kurzschließen. Vielleicht währ es besser, die Schaltung so zu ändern, dass in der PWM lo Phase alle Transistoren offen sind. (ähnlich dem Chopper Mode beim L297 und Schrittmotoren)

Mfg

[sigo]

Mir fällt folgendes auf:

Ich kenne den PWM-Controller jetzt nicht, nehme aber an, dass er die 12V gleich an die MOSFETS weitergibt. SOmit sehen die Gates direkt auf die Betriebsspannung. Die darf NIE auch nur kurz über ca. 20V gehn, sonst sind die Fets kaputt. Also ggf. die 12V die zum IC gehn noch filtern, bzw. in der Spannung begrenzen.

2. Die 1N400x bringens nicht, die sind viel zu lahm.
Die sind noch lahmer als die internen Dioden der FETs. Dann kannst du gleich auf die interen Dioden setzen.
Wenn Dioden, dann mind. 3A - Schottky-Dioden.

Wenn die PWM-Frequenz groß genug ist (>10kHz), ist es kein Problem das die FETS den Motor kurzzeitig kurzschließen, im Gegenteil fördert das oft die Regelbarkeit. Bei niedriger PWM-Fequenz (<ca. 1kHz) darfst du die Fest nicht öffnen.

Sigo

[locked]

Hallo sigo,

wieso dürfen bei niedrigen Frequenzen die FETs nie offen sein?
Wenn die Schaltung so bleibt, also das beide N-Kanal Fets schalten (PWM lo), sind die Dioden IMHO überflüssig, da induzierte Spannungen sowieso kurzgeschlossen werden, und somit auch keine Rückspeisung möglich ist.

Mfg

[Cybernix]

Hallo,

vielen Dank erstmal für die Begutachtung der Schaltung.

Ich hab vergessen zu erwähnen, dass es sich um einen invertierenden Treiber handelt. D.h. wenn PWM low ist, liegt durch die Logik am Treiber high an und an der Brücke keine Steuerspannung. Die FETs sind geschlossen.
Das Problem dabei:
Wenn die Versorgungsspannung am NAND Gatter zusammenbricht (Kabel zum µC Board könnte vergessen werden) schalten alle FETs durch und es kommt zum Kurzschluss. Deshalb wird nun das NAND Gatter nicht mehr von extern versorgt, sondern von einem 5V-Regler direkt dabei.

Weiterhin wurde eine Zenerdiode zur Spannungsbegrenzung eingefügt und die 1N4001 Dioden weggelassen.

Das Bild zeigt die modifizierte Schaltung.

Viele Grüße,
Cybernix

[shaun]

1. Egal wie hoch die Treiberleistung Deines MOSFET-Treibers ist: die Anstiegsgeschwindigkeit ist endlich, es wird also zwangsläufig zu Querstrom kommen
2. Der LS26 hat Open Collector-Ausgänge, ich vermisse daher Pull-Ups.
3. Die 12V müssen schon sehr stabil sein, damit die Z-Diode nicht getoastet wird. Da der Freilauf über die Versorgung erfolgt, würde ich hier mit Spannungsüberhöhung rechnen!
4. Keine Strombegrenzung? Gewagt gewagt, mein Scheibenwischermotor zieht unter Volllast 14A, bei Überlast Spitzen bis 42A.

[locked]

Hallo,

okay, dass mir den Pullup’s, ist meine Schuld, da ich irgendwie irritiert war durch die Beschriftung "SN7400", sorry. Ich dachte da sofort an das CMOS NAND 74HC00...

mfg

[shaun]

Ach Käse, über den als 74LS26 deklarierten Gattern steht ja groß und fett SN7400. Nee denn ist egal, dann müssen auch keine Pullups an die Ausgänge.
Der Rest gilt aber nach wie vor.