DIY Brushless Regler für Modellbaumotoren (max. 20A)

[Che Guevara]

Hi,

ja, bei mir ist es ähnlich, mir gefällts noch nicht so, rein optisch
Mit dem Gehäuse hast du Recht, die Rückseite ist blank, das sollte ich wohl wirklich verlöten, um die Wärme besser abzuführen. Die räumliche Trennung von VCC & GND finde ich nicht so gut, v.a. weil das ganze ja (wie du evtl. schon bemerkt hast) auf einen Multikopter soll und da alle Leitungen verdrillt & eng beieinander sein sollten (kommt u.a. auch ein Kompass-Sensor drauf, der ist da empfindlich).
Aber wenn ich GND & VCC direkt nebeneinander packe, gefällts mir sehr gut! Eine ähnliche Idee hatte ich auch schon.
Bin gerade am Testen, melde mich später nochmal mit neuem Leistungsteil.

Gruß
Chris

[Che Guevara]

Hi,

habs gestern nicht mehr geschafft, aber hier jetzt mal das neue Layout, gefällt mir persönlich sehr gut. Es fehlt noch:
- ein geeigneter Elko (welche Größe brauch ich den bei max. 20A)
- ein Shunt zur Strommessung

Als Funktionen / Eigenschaften hab ich jetzt:
- Spannung zw. 10 & 20V
- Strom max. 20A
- Spannungsmessung
- Temperaturmessung
- max. 16Bit PWM
- PWM Input
- TWI & USART zu Debugging Zwecken / later use herausgeführt
- 2 Leds zur Status Anzeige / Debugging

Hier mal die Bilder:




Was haltet ihr davon? Welchen Elko sollte ich verbauen? Low-ESR ist klar, aber welche Kapazität? Reichen die Kondensatoren neben dem SOT-223 (LM317)?
Welchen Widerstand sollte der Shunt in etwa haben?

Vielen Dank & Gruß
Chris

Achja:
Wie sollte ich den die Zero-Cross Schaltungswiderstände dimensionieren? Einerseits sollte die Spannung nicht zu klein sein, um das Rausch-Spannungsverhältnis klein zu halten, aber andererseits muss gewährleistet sein, dass keine zu hohe Spannung am µC anliegt (max. 2V).

[nikolaus10]

Hallo

Alternativ zum Servosignal vielleicht noch I2C implementieren ?
Haette einige Vorteile.

Gruesse

[robin]

I2C hat er doch raus geführt, nennt sich bei Atmel TWI

Gibt es zum Layout noch einen Schaltplan?

Ansonsten schau ich mir das grad mal an, editiere den Beitrag dann noch mal.

Edit: (top = grün, bot = blau)
- Wenn du die FETs ohne Kühlkörper nutzen willst, sollte so viel Kupfer zur Kühlung genutzt werden, wie möglich. (Top und Bot würde noch einiges mehr gehen)
- Bist du dir Sicher mi den Pads unter den Mosfets? sehen für mich zu klein aus. (vergleich lieber nochmal hier mit: http://www.vishay.com/docs/95016/dpak252a.pdf)
- Auf der Top-side würde ich entweder die kleinen Verbringung zwischen den unteren Pins des FETs entfernen (clearens erhöhen) oder, was mMn. besser wäre den mittleren Pin raus schmeißen und die Fläche zur Kühlung nutzen
- Es befindet sich noch einiges an totem Kupfer in der Schaltung, das sollte man noch entfernen. Müsste es bei den Masseflächen eine Option für geben
- Den LM317 würde ich um 90° (im Uhrzeigersinn) drehen, die 2 Widerstände zur Spannungseinstellung dann rechts daneben und die Kondensatoren dann direkt an den Ausgang. Danach dann den ATMega anschliesen.
- Die Fläche der Versorgungsspannung würde ich unter dem Mikrocontroller weg lassen und hier eine zweite mit 3,3V einfügen. Das verhinder A) dass durch einen Kurzschluss 20V am ATmega anliegen und B) die 3,3V lassen sich besser verteilen.


E2:

Zum Shunt, den solltest du so klein wie möglich wählen, der verbrät ja nur Energie. Du solltest am Ende halt auf eine Vernünftige Spannung kommen, mit der dein ADC/Comperatur gut arbeiten kann. 1mOhm wäre zwar wenig, am Ende bleiben aber nur 20mV zum Messen übrig, bei einer int. Referenz von 1V wird dann nur ein fünfzigstel deines Messbereichs genutzt, entsprechend ungenau wären dann auch die Ergebnisse. Wenn ich von einer Referenzspannung von 1V und 20A Last ausgehe, würde ich maximal 50mOhm nehmen, lieber etwas kleiner, falls doch etwas mehr strom fließt (zB. 40mOhm).
Wenn du eine externe Referenz nutzt, kann der Widerstand entsprechend höher ausfallen, unter Verwendung des internen Verstärkers, wider rum kleiner, etc. (Hängt zu sehr von den Rahmenbedingungen ab und dir einen Wert zu nennen)

[nikolaus10]

I2C hat er doch raus geführt, nennt sich bei Atmel TWI

......

Ja, zum debuggen
Bei Quadrocopter wird das auch zur Ansteuerung genutzt.

Na, egal .......

[robin]

Das muss man ja nicht für immer zum Debuggen nutzen

[Che Guevara]

Hi,

den Schaltplan stelle ich in ein paar Minuten rein, muss den gerade noch zeichnen
Zum TWI:
Es macht IMHO keinen Unterschied, ob ich es zum debuggen rausführe oder später nutzen will? Die Anschlüsse sind zwar etwas klein, aber ich denke, das wird nicht die einzige Verbesserung sein, es bleibt bei mir selten beim ersten Laoyut Trotzdem wird es wohl wieder rausfliegen, da TWI / I2C einfach zu langsam ist.

Zum Schaltplan:
- Die Pads unter den Fets sind zu klein, allerdings läuft unter den Fets auch GND zum Source durch (auf der Top seite)
- Der mittlere Pin der Fets kommt raus, ist wirklich überflüssig
- Glaubst du, dass das tote Kupfer Störungen verursacht? Ich layoute mit Sprint Layout, da gibts nicht soviele Möglichkeiten, müsste das dann von Hand wegmachen (Sperrfläche)
- Wieso würdest du den LM317 drehen? Damit die Anschlüsse kürzer werden?
- Die Sache mit dem Kurzschluss unter dem µC verstehe ich nicht. Der µC sitzt auf Top, auf dieser Seite ist GND als Groundplane ausgelegt.

Zum Shunt mach ich mir gleich mal Gedanken, jetzt erstmal den Schaltplan fertig machen.

Vielen Dank & Gruß
Chris

EDIT:
Hier der Schaltplan:

[robin]

- Totes Kupfer wird als Kapazität und kann Störungen/Probleme verursachen und sollten deswegen vermieden werden. Wenn Sprintlayout (noch nie mit gearbeitet) das allerdings nicht automatisch kann , würde ich das erst ganz zum Schluss machen.
- den LM317 würde ich drehen, damit die 3,3V einfacher von deinen 20V trennen kannst. Also in Verbindung mit dem nächsten Punkt.
- Ein Kurzschluss ist eigentlich nie gewollt und selbst wenn die 20V auf der Unterseite sind, du hast Verbindungen nach unten, an denen gelötet wird. Zwingend nötig ist es sicher nicht und es wird auch die Funktionsweise der Schaltung vermutlich nicht stören. Es macht aber in der Regel Sinn, in dem Bereich in dem du mit 3,3V Arbeitest auch entsprechend großflächig diese Spannung zu verteilen. die 20V brauchst du hier ja überhaupt nicht. letzteres ist definitiv der wichtigere Punkt.


Zum Schaltplan:
- Iiihh Papier
- beim IR2184 fehlen Kondensatoren!
1x min. 100nF für die Versorgung
1x XnF für die Boot-Strap (zwischen Vb und Vs) -> Berrechnung: http://www.silabs.com/support/Pages/...lator-faq.aspx (ich kam auf ca. 140nF -> wegen 20% Toleranz min. 170nF würde wohl 200nF nehmen)
- Beim Xmega fehlen die Cs im Schaltplan, sind aber glaub ich im Layout drin.


Mal eine Frage, wie willst du die Stromregelung machen? In Hardware mit dem Comperator oder Software über den ADC?

[Che Guevara]

Ok, das Kupfer entferne ich am Ende, wenn der Rest fertig ist. Der LM317 wird gedreht und unter dem µC mache ich eine 3V3 Fläche.
Ja, die C's fehlen noch, mach ich gleich.
Ja beim XMega fehlen sie nur im Schaltplan, hatte vergessen sie einzuzeichnen.

Was meinst du mit Stromregelung? Meinst du Überstrom-Regelung? Also den Shunt will ich per ADC messen.

Gruß
Chris

EDIT:
Hab jetzt die Cs eingefügt, den LM317 gedreht, eine 3V3 Fläche eingefügt und die Zero-Cross Schaltungsteile auf die linke Seite der Fets gezogen.





EDIT 2:
Welche Dioden soll ich den verwenden? Reicht eine 1N4148 oder brauch ich da was "exotischeres"?

[robin]

H,

hatte gestern leider keine Zeit mehr.

Die Diode sollte denk ich gehen.
Beim Layout würde ich immer noch größere Kühlflächen für die oberen Fets einplanen
Und bei der Strombegrenzung frag ich, weil hier der ADC uU. zu langsam sein könnte. Hier würde ich versuchen den internen Komperator mit DAC zu nutzen (bzw. als Option offen zu lassen)