Nabend. Ich würde bei einer H-Brücke aus Platzgründen gerne auf die Freilaufdioden verzichten. Habe dazu mal das Datenblatt des verwendeten IC`s durchgelesen und nachgeschaut ob vielleicht bereits welche eingebaut sind. Im Datenblatt kann ich nur die BodyDioden der MOSFET`s sehen, aber auch in den Schaltungsbeispielen sind keine Freilaufdioden eingezeichnet. Seite 20: http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A200%252FDS_VNH3SP30.pdf Der Motor hat wenn blockiert einen Strom von 5A bei 12V Frage: Kann ich den Motor ohne Freilaufdioden betreiben?
Dem Motor wird es egal sein, aber der H-Brücke nicht, die BodyDioden sind sozusagen nen Abfallprodukt auf die würde ich mich nicht verlassen
> Frage: Kann ich den Motor ohne Freilaufdioden betreiben?
PWM oder nur Start/Stop Betrieb ?
Der Chip enthäkt (weil 3 Chips driun sind und es sich demnach um
vertikale MOSFETs handelt) zwangsweise Freilaufdioden.
Aber an einer Freilaufiode fallen 0.7V bis 1V ab, an einem
eingeschalteten MOSFET nur 0.225 (bei deinen 5A). Also sind die Verluste
an der Freilaufiode viel höher und der Chip wird wärmer. Da er aber für
30A ausgelegt ist und du nur 5A durchschickst sollte er sogar die 4 mal
höheren Verluste überleben, wenn du ihn ausreichend kühlst.
Aber es ist interessant, daß die Deppen bei ST zwar ein seitenlanges
Datenblatt schreiben, aber quasi die wichtigsten Informationen
vergessen. Man sollte halt nicht immer nur 400 EUR Praktikanten
einstellen.
Als Firma würde ich dir nun vorshlagen, an ST eine Mail zu schicken. Als
Privatperson kannst du den Chip ohne extern Freilaufioden benutzen, nur
nicht mit 30A im PWM-Betrieb.
@Michael D. (etzen_michi) >Ich würde bei einer H-Brücke aus Platzgründen gerne auf die >Freilaufdioden verzichten. Kein gute Idee. >Im Datenblatt kann ich nur die BodyDioden der MOSFET`s sehen, Reicht doch. Nicht perfekt, aber OK. >http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;O... Ist VOLLINTEGRIERT, die Bodydioden dienen als Freilaufdioden. >Der Motor hat wenn blockiert einen Strom von 5A bei 12V Das spielt keine Rolle. >Frage: Kann ich den Motor ohne Freilaufdioden betreiben? Den Motor schon, deine H-Brücke nicht lange. Aber die internen retten dich.
Bisher habe ich nur vor den Motor im Start/Stop zu betreiben, wer weiß was noch kommt. Bin Privatperson, werde ST aber dennoch eine Mail schreiben :D MaWin schrieb: > Aber an einer Freilaufiode fallen 0.7V bis 1V ab, an einem > eingeschalteten MOSFET nur 0.225 (bei deinen 5A). Also sind die Verluste > an der Freilaufiode viel höher und der Chip wird wärmer Dieses Zitat verstehe ich nicht. Der MOSFET ist ja nicht eingeschaltet (Mein Wissen ist das die Freilaufdioden dazu da sind, wenn der Motor nicht angesteuert wird).
Die Idee des vollintegrierten Bausteins ist doch, dass man keine Freilaufdioden braucht. Automotive, billig billig, nur keine extra-Bauteile.
> Dieses Zitat verstehe ich nicht. Der MOSFET ist ja nicht eingeschaltet > (Mein Wissen ist das die Freilaufdioden dazu da sind, wenn der Motor > nicht angesteuert wird). Wenn die Freilaufdiode genutzt wird, und du willst sie ja nutzen sonst würdest du nicht fragen ob welche drin sind, also Strom über sie fliesst, dann ist eben der Spannungsabfall über ihnen grösser als über einem MOSFET der bei laufndem Motor genutzt wird. Bei gleichem Strom also mehr Wärmeentwicklung. Daher darf Strom über die (eingebauten) Freilaufioden nur selten fliessen (kein PWM), oder man darf den Chip nur weniger belasten (ca. 1/2 wenn PWM mit 50% Motor an Zeit und 50% Freilaufzeit durch die Dioden) als wenn man die Freilaufdioden extern dranbaut (wo sie ihre Wärme ganze alleine los werden).
@ MaWin (Gast) >würdest du nicht fragen ob welche drin sind, also Strom über sie >fliesst, dann ist eben der Spannungsabfall über ihnen grösser als über >einem MOSFET der bei laufndem Motor genutzt wird. Ja, aber. > Bei gleichem Strom >also mehr Wärmeentwicklung. Daher darf Strom über die (eingebauten) >Freilaufioden nur selten fliessen (kein PWM), Nö, denn wenn man sich nicht vollkommen dumm anstellt, kann man mit dem IC problemlos PWM machen, auch mit internen Bodydioden. Jaja, die sind nicht optimal, aber es reicht. Muss ja nicht immer 100kHz sein. >weniger belasten (ca. 1/2 wenn PWM mit 50% Motor an Zeit und 50% >Freilaufzeit durch die Dioden) Nö, man muss ja nicht die PWM auf das Enable legen, sondern auf die Phasen. Dann leiten die Dioden nur Bruchteile von Mikrosekunden. > als wenn man die Freilaufdioden extern >dranbaut (wo sie ihre Wärme ganze alleine los werden).
Mal was zum nachschlagen: - Aktiver Freilauf - Synchronous Rectification
Wenn man die internen Dioden für PWM nutzt, gibt es schon eine deutliche Verlustleistung - nicht so sehr von den Umschaltverlusten, sondern einfach von Strom mal Flussspannung (knapp 1 V). Bei geringen PWM Werten und fast stehendem Motor kann dann schon mal fast der ganze Strom über die Freilaufdiode fließen - 5 A wären dann wohl nur kurzzeitig drin. PWM über die Signaleingänge geht bei dem IC nur sehr begrenzt (sehr niedrige Frequenz) wegen einer recht langen Totzeit. Sonst wäre das eine Alternative. Um PWM bei mehr Strom zu nutzen sollten dann aber 2 Freilaufdioden reichen, die anderen werden nur sporadisch beim Richtungswechsel belastet.
Ich muss auch noch mal meine Frage stellen, da es gerade passend zum Thema ist. - Wenn der FET geöffnet ist, kann der Strom durch die Freilaufdiode fließen. Okay, verstanden. - Das ergibt recht hohe Verluste wegen der recht hohen Vorwärtsspannung. Okay, ebenfalls verstanden. - Wenn der FET nun aber geschaltet wird, bricht die Vorwärtsspannung zusammen. Was genau passiert mit dem Strom? Wird der vom FET (teilweise) gebrückt oder fließt er nach wie vor durch die Diode? Ich habe diesbezüglich nämlich unterschiedliche Informationen gefunden. M.E. teilt sich der Strom auf und die Verluste verteilen sich auf FET und Diode. Kann das jemand bestätigen? PS: Ich habe hier gelesen, dass der Strom gebrückt wird. http://www.andreasbaier.de/index.php/de/herkules-faq-bereich/herkules-und-brushless-regler/81-was-ist-eigentlich-aktiver-freilauf und hier http://rmmx.gmxhome.de/bldchv/pwm.html Oder sind die Verluste in der Diode dann nur noch so gering - wegen des FETs als Brücke - dass die vernachlässigt werden (können)? Gruß
Steht doch eh alles drinnen was du brauchst... sogar ziemlich genau... 5A sollten eigentlich mit minimum pad hinhauen.. hab das jetzt aber nur überflogen und ganz grob abgeschätzt... RthHS=RthLS=40K/W RthHSLS=RthLSLS=15K/W Ron=60mOhm => 1.5W Laut Tabelle auf Seite 26 (4.1.1) Worst-Case: => 65*1.5W+Tamb => bis 50°C UmgebungsTemp kein thermal shutdown Also selbst mit Minimum Pad kannst du Continous-Current 5A machen! Soo dann noch das Free-Wheeling: Laut dem Kapitel "Reverse-Battery" können die Dioden 30A! Vf=0.8 ... 1.1V => 4 - 5.5W Das wird Continous nicht funktionieren... 180-230 Tj bei max Kupferfläche... wobei das CONTINOUS gerechnet ist... quasi der Reverse-Battery-Fall für immer ;) Wie viel Energie du über die Body-Diode vernichten musst hängt vom Motor und den Massen und der Ansteuerung ab. Wenn du die Brücke dauernd treibst. z.B PWM und invertiertes PWM-Signal an beide Seiten angelegt => 50% Dutycycle heisst dann stillstand => kleiner 50% die eine und größer 50% heisst andere Richtung => du hast zwar im Mittel 0 Strom, aber im Quadrat Verluste im Motor... je nach Induktivität, Widerstand und Versorgungsspannung! An eine Seite dauern Hi oder Lo (je nach Richtung) und 2. Seite bekommt PWM. => Immer MosFets leitend => fast kein Strom durch die Body-Dioden Probleme bekommst du dann jedoch wenn man der Elektronik während sich der Motor dreht den Saft abdrehen kann... dann leiten die Body-Dioden bis der Motor steht... Wobei 10sec 5A über die Body-Dioden noch immer unter 150°C bedeuten.... eine kleine sod128-shottky-diode verträgt immerhin 2W bei 1cm² Fläche... => die verträgt sogar die 5A continous (die 1. beste bei digikey war PMEG3050EP,115)! Wenns nicht unbedingt sein muss, würde ich schon wegen der Saft-Weg-Problematik Dioden reintun... oder der Motor liefert nicht genug energie damit was kaputt wird... Kann man ja ausmessen... Hoffe geholfen zu haben. 73
bei 2-300mV fließt bei der Diode fast kein Strom mehr... => schau dir die Kennlinie einer x-beliebigen Si-Diode an... 0.8-1.1V sind typische Flussspannungen... bei 2-300mV werden aus den xA xmA. 73
Hans schrieb: > bei 2-300mV fließt bei der Diode fast kein Strom mehr... => schau dir > die Kennlinie einer x-beliebigen Si-Diode an... 0.8-1.1V sind typische > Flussspannungen... bei 2-300mV werden aus den xA xmA. Ah, ich verstehe. Quasi in umgekehrter Reihenfolge: Ich habe es nämlich so gelernt, die I-U Kennlinie von Dioden zu verwenden. Dort setze ich beim Effektivwert des Stromes an und lege am Graphen die Tangente an. Von da aus lese ich dann den dynamischen Widerstand sowie die Vorwärtsspannung ab. Wenn nun die Vorwärtsspannung durch den FET bestimmt, kann ich die Tangente von da aus starten und an den Graphen anlegen. Nun kann ich den dynamischen Widerstand ermitteln und sehe, dass dieser wesentlich größer ist. Aber einen einfachen Stromteiler kann ich dennoch nicht aufstellen, weil die Diode ja kein resistives Element darstellt (Verluste ermitteln sich zu V_F*I_AV+r_on*I^2_eff) Wie könnte man denn (theoretisch) bestimmen, wie viel Strom durch den FET und wie viel Strom durch die Diode fließt? Oder geht ein Stromteiler in erster Näherung doch, weil der dynamische Widerstand nun die Vorwärtsspannung dominiert und man auf dem ersten Blick zwei "Widerstände" sieht - einen sehr großen und einen sehr kleinen? Gruß
Iterativ lösen... Der Strom durch die Diode ist I=Is*e^(Ud/(n*Ut)) (wobei die n und Is nicht bekannt sind in dem Fall) Den MosFet kannst du als R annehmen => Ifet=Ud/R Bastle grad für meine Dissertation an einen Solver für solche Probleme (Thermisches verhalten von Leistungshalbleitern)... ganz interessant... aber schon die Diode hats in sich, da Is stark von T abhängig ist... und I durch Ut auch... Naja den Ic muss ich mir auf jeden fall merken... so ein genaues thermisches Modell findet man eigentlich fast in keinem Datenblatt... 73
Die Frage was passiert wenn der FET parallel zur Diode eingeschaltet ist, stellt sich hier nur begrenzt: Das IC hat man Umschalten Über die Eingänge A/B einen Totzeit von typisch 0,6 ms. Das ist für PWM schon relativ viel. Die FETs können die Freilaufdioden hier also erst nach den 0,6 ms entlasten - d.h. bei einer PWM Frequenz über etwa 800 Hz noch gar nicht, und bei 400 Hz auch nur etwa zur Hälfe.
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