Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik diskrete doppel H-Brücke für Schrittmotoren


von Daniel M. (erfolgstyp)


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Servus

Ich versuche nun schon seit einigen Wochen eine Schrittmotorsteuerung 
mit einer diskreten doppel H-Brücke aufzubauen. Ich habe bereits mehrere 
versuche hinter mir von denen aber keiner richtig funktionieren wollte. 
Der momentane Aufbau funktioniert leider wieder nicht ganz.

Um auszuschließen dass ich durch Layoutfehler ein Fet-Paar gleichzeitig 
einschalte und so einen Kurzschluss verursache habe ich anfangs statt 
der Fet´s Led´s eingebaut und die Schrittfolge überprüft. bis dahin hat 
alles wunderbar funktioniert.

Dann habe ich guten Gewissens meine Fet´s eingebaut, ein Multimeter in 
die Motorleitungen gehängt und den Strom am Poti langsam aufgedreht. Und 
da ist das Problem egal in welcher Stellung das Poti ist es fließen 
immer ca. 500mA über die Motoren und was noch viel schlimmer ist, 
offensichtlich fließt durch meinen Shunt und die Fet´s noch ein 
wesentlich höherer Strom weil diese extrem heiß werden.

Habe ich mit dieser Schaltung wieder einen grundsätzlichen Denkfehler 
oder hab ich irgendetwas übersehen?

Noch schnell ein paar Daten zum Aufbau:
1.Betriebsspannung sind 20V (15V gleichgerichtet und mit 10000µF 
geglättet)
2.Vor den IC´s sind 100nF Abblockkondensatoren (sieht man im Schaltplan 
nicht weil da keine Versogunsspannungen an den IC´s eingezeichnet sind)
3. 5V kommen aus nem 7805er (mit kondensatoren 100nF und 470µF)
4. 12V kommen aus nem 7812er (mit kondensatoren 100nF und 470µF)

ich hoffe ich hab jetzt alles wichtige geschrieben und hoffe ihr könnt 
mir helfen bin schön langsam echt am verzweifeln
mfg daniel

von Gelöscht (kami89)


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Hallo,

hast du, so wie im Schaltplan dargestellt, die Anschlüsse SYNC und OSC 
vom L297 auch wirklich in der Luft hängen?

Dann wär wohl klar dass das nichts wird ;)

mfg

von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Ohne mir die gesamte Schaltung angesehen zu haben: Sind nicht die BC337 
und BC327 vertauscht? Der PNP-Transistor sollte an V+/12V hängen, der 
NPN an GND.

Sebastian

von Daniel M. (erfolgstyp)


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@Urban B.

OSC hängt natürlich nicht in der Luft sorry hab die Verbindung zum R/C 
Glied vergessen

SYNC hängt schon in der Luft weil ich den ja nur zum Synchronisieren 
mehrerer L297 bräuchte und die momentan noch nicht da sind


@Sebastian B.
ich hab zwei Schaltpläne für die Fet-Treiber beide hier ausm Forum und 
da ist der PNP an GND und der NPN an V+/12V


mir ist gerade aufgefallen dass ich die Freilaufdioden auch vergessen 
habe einzuzeichnen

danke schonmal für eure hilfe

von John (Gast)


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Deine P-Kanal FETs (IRF5305) sind falsch eingebaut: die Diode ist immer 
leitend.

von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Daniel Münzi schrieb:
> @Sebastian B.
> ich hab zwei Schaltpläne für die Fet-Treiber beide hier ausm Forum und
> da ist der PNP an GND und der NPN an V+/12V

Der NPN-Transistor braucht eine positive Spannung zwischen Basis und 
Emitter um durchzuschalten. Deshalb den Emitter an Masse.

Der PNP-Transistor braucht eine negtive Spannung U_BE zum Schalten, 
deshalb den Emitter an V+.

So wie du die Transistoren eingezeichnet hast werden sie nicht sauber 
schalten, miss nach.

Sebastian

von Dietrich (Gast)


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Sebastian B. schrieb:
> Daniel Münzi schrieb:
>> @Sebastian B.
>> ich hab zwei Schaltpläne für die Fet-Treiber beide hier ausm Forum und
>> da ist der PNP an GND und der NPN an V+/12V
>
> Der NPN-Transistor braucht eine positive Spannung zwischen Basis und
> Emitter um durchzuschalten. Deshalb den Emitter an Masse.
>
> Der PNP-Transistor braucht eine negtive Spannung U_BE zum Schalten,
> deshalb den Emitter an V+.
>
> So wie du die Transistoren eingezeichnet hast werden sie nicht sauber
> schalten, miss nach.

Das ist schon richtig so: Emiter-Folger für mehr Strom. Lediglich 
verliert Du 0,7V (Ube) als Spannungshub. Müsste aber noch reichen.

Gruß
Dietrich

von Daniel M. (erfolgstyp)


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@John

Ich habe die Schaltung gerade auf die schnelle korrigiert sieht zwar 
nicht besonders aus aber Fet´s sind jetzt richtig drin. hab auch gleich 
die anderen Bauteile die schaden hätten nehmen können getauscht (also 
alle FET´s, alle Transistoren sogar den Shunt). ich war seeeehr 
zuversichtlich dass das der Fehler war dem ist aber nicht so es kommt 
wieder genau zum selben Problem?!?

@Sebastian B.
Nachmessen ist schwierig weil alles sehr schnell sehr heiß wird.
Im Anhang sind die beiden Treiber nochmal einzeln so wie sie hier im 
Forum als in ordnung befunden wurden. Ich will wirklich nicht 
beratungsresistent wirken aber ich kann mir nicht vorstellen dass die 
Transistoren vertauscht sind. hab auch grad nochmal auf Wikipedia 
nachgeschaut da sind die auch sorum verbaut.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gegentaktstufe

von Daniel M. (erfolgstyp)


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wieder mal zu langsam getippt...

von Sebastian B. (sfreak) Benutzerseite


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Okok, ich glaube ich muss nochmal meine Transistor-Grundschaltungen 
auffrischen :-/

Sebastian

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Hat keiner mehr ne Idee was noch falsch sein könnte?

Kann zumindest das Schaltungsprinzip so funktionieren oder hab ich da 
nen Denkfehler drin??

von Dietrich (Gast)


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Ich habe mal so grob drübergeschaut: mir ist nichts besonderes 
aufgefallen.
Also testen und messen!

Zum Schutz zwischen den N und P-Fets einen Schutzwiderstand einbauen und 
zu Fuß die Zustände durchtackern, Spannungen und Ströme messen und die 
Logik kontrollieren: werden die Fets auch sauber abgeschaltet?

Gruß
Dietrich

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Also ich hab jetz die Schaltung auf ein minimum reduziert um den Fehler 
einzukreisen. (siehe Anhang)

Das Problem das jetzt auftritt ist dass der Strom nicht mehr geregelt 
wird sondern auf seinen maximalwert steigt. Hab dann mal das Oszi 
angeschlossen und festgestellt dass der Ausgnag des L297 dauernd auf 
High ist. Aber warum ist das so ich hab den Controll Eingang doch auch 
5V liegen und laut Datenblatt sollte der chopper doch jezt auf den 
Phasen arbeiten?!?

Danke für eure hilfe bin wirklich ratlos

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Ich hab jetz noch weiter im Datenblatt vom L297 gelesen und ich versteh 
nach wie vor nicht warum der Chopper nicht auf den Phasen arbeitet. Das 
Einzige was ich mir vllt. noch vorstellen kann ist dass ich den Ausgang 
des L297 überlaste. Ich hab im Datenblatt ne Angabe gefunden bin mir 
aber nicht sicher ob es sich dabei um den Strom handelt den der L297 
abgeben kann. Die Angabe ist im Datenblatt in der Tabelle auf Seite 6. 
Unter Vo (Phase output voltage) sind zwei Werte (10 und 5mA) bin mir 
halt wie gesagt nicht sicher ob das der Strom ist den der L297 ausgeben 
kann.

von Wissender (Gast)


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Wie schon ein Vorposter richtig bemerkte:

> Deine P-Kanal FETs (IRF5305) sind falsch eingebaut

Source muss an 12V, Drain an die Last. Nicht andersrum! Ansonsten ist 
der FET wirkungslos, da dessen interne Body-Diode immer leitet.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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das hab ich schon geändert hab ich weiter oben auch geschrieben

trotzdem danke

von Daniel M. (erfolgstyp)


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jetzt weis ich was du meinst im schaltplan hab ichs immer noch falsch 
drin tut mir leid hab ich nicht aufgepasst aber im layout hab ichs 
geändert

von Blackbird (Gast)


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Der NPN-Transistor muß nach "unten" und der PNP nach "oben". Wie sollen 
die denn schalten?

Also Emitter vom NPN an Masse (das negativste Potenzial), sein Collector 
an den Collector vom PNP und dessen Emitter an Plus. Die gemeinsame 
Collector-Leitung geht zum Gate des FETs

Blackbird

von Daniel M. (erfolgstyp)


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@blackbird

die Polung der Transistoren ist schon richtig das Problem ist dass der 
Chopper nicht auf den Phasen arbeitet.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ich habe jetzt die beiden Treiberschaltungen nochmal simuliert. Die 
Schaltung stimmt so. Hab auch die Basisströme gemessen (in der 
Simulation) da bekomm ich beim N-Fet 4,148mA.

Auserdem hab ich mitm Oszi noch die Phasen vom L297 angeschaut wenn ich 
im "Leerlauf" messe (kein FET angeschlossen) funktioniert der Chopper 
einwandfrei schließe ich aber den FET an schaltet der Ausgang auf High.

Nach den beiden Tests hab ich jetz den Verdacht dass ich den Ausgang vom 
L297 überlaste. Darum meine Frage kann mir jemand sagen wie hoch der 
maximale Ausgangsstrom vom L297 sein darf?

mfg Daniel

von Blackbird (Gast)


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Die "Polung der Transistoren" ist richtig, das stimmt. hatte ich auch 
nicht bemängelt. Aber sie sind an der falschen Stelle!

Blackbird

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ich habs grad nochmal simuliert am Aufbau des Treibers liegts nicht.

wenn ich es so mache wie du sagst hab ich nen Kurzschluss über den 
beiden transistoren.

von Dietrich (Gast)


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Daniel Münzi schrieb:
> Darum meine Frage kann mir jemand sagen wie hoch der
> maximale Ausgangsstrom vom L297 sein darf?

Siehe Datenblatt:
Voutlow <0,4V @ 10mA
Vouthigh >3,9V @ 5mA

Aber wenn nach Anschließen der Treiber der Ausgang nach High geht, muss 
irgend etwas superfaul sein, denn Deine angeschlossenen Transistoren 
ziehen doch nur Strom nach GND!?!

Gruß
Dietrich

von Daniel M. (erfolgstyp)


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die Angabe hab ich auch gefunden war mir nur nicht sicher obs auch die
richtige ist.
Im Datenblatt vom Inverter (für den N-Fet) find ich leider gar keine
angabe wie viel Strom der liefern kann.

ich werd mich jetzt mal dran machen nen neuen Testaufbau zu machen und
versuchen nur den Strom zu Regeln (siehe Anhang). Dann wird sich
hoffentlich zeigen obs nur ein Layoutfehler ist oder ob meine ganze
Überlegung das so zu machen Schrott ist.

von Dietrich (Gast)


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Die Ausgangsdaten muss man manchmal suchen...

Das Problem: es gibt (unendlich) viele Kombinationen von 
Ausgangsspannungen und Strömen. Daher wird im Datenblatt eventuell nur 1 
Wert der Kurve angegeben - in diesem Fall auch als garantierter Wert 
(min./max.). Allerdings hier nur bei 25°C.

Manchmal werden auch die Ausgangskurven (Uo über Io) angegeben, dann 
meist nur typische Werte. Der Rest ist interpolieren, hochrechnen, 
spekulieren...

Man kann also nicht erwarten, genau den Arbeitspunkt, der man in seiner 
Schaltung verwendet, zu finden.

Du solltest in Deinem Fall mal alles in Frage stellen und Schritt für 
Schritt die Fragen beantworten:
- stimmt die Schaltung mit dem Schaltplan überein?
- sind die richtigen Bauteile eingebaut?
- sind die Bauteile nicht defekt?
- sind die Versorgungsspannungen OK?
- wichtige "Nebensache": sind alle Spannungen auf die richtige (bei Dir 
gemeinsame) 0V bezogen?

Das dumme ist: die Möglichkeiten, Fehler zu machen, ist unendlich :-((

Gruß
Dietrich

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Ich wär ja schonmal froh zu wissen wenn das Schaltunsprinzip so stimmen 
würde. Die einzelnen Schaltunsteile werde ich morgen testen und mich so 
stück für stück zum fertigen Layout arbeiten. Mein größtes Problem ist 
dass ich an der fertigen Schaltung nichts messen kann weil alles nach 
kurzer zeit in Rauch aufgeht. darum will ich mich jeztz ja stück für 
Stück vorarbeiten. Da ich mit Sprint arbeite ist eben nichmal sicher 
dass die Schaltung mit dem Schaltplan übereinstimmt. Morgen werd ich von 
Reichelt ne Lieferung bekommen dann kann ich zumindest mal sicher sein 
dass die Bauteile funktionieren.

danke für eure hilfe

von Dietrich (Gast)


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Daniel Münzi schrieb:
> Mein größtes Problem ist
> dass ich an der fertigen Schaltung nichts messen kann weil alles nach
> kurzer zeit in Rauch aufgeht.

Deswegen sagte ich ja schon: kleine Widerstände (bzgl. Widerstandswert, 
nicht Leistung!) in die kritischen Wege einbauen, damit der Strom eine 
zerstörerische Grenze nicht überschreitet. Dann kann man relativ 
entspannt messen.

Gruß
Dietrich

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