Hallo, ich möchte ein Gebläsemotor vom Auto mit PWM steuern. Hierzu habe ich einen Mosfet genommen. Gate wurde direkt mit einem AVR Pin verbunden, source auf Masse und Drain über den Gebläsemotor auf +12V. Das Problem ist jetzt, dass der Mosfet sehr heiß wird. Die PWM Frequenz beträgt 15Khz. Datenblatt: http://www.pollin.de/shop/downloads/D131022D.PDF
Daß ihr immer die Gatekapazität vergesst... Was für einen FET haste denn genommen? Woher kommt die Notwendigkeit für 15kHz? Für so einen recht dicken Gebläsemotor reichen 50-100Hz. Ein AVR-Pin schafft's niemals, einen Leistungs-FET bei 15kHz mit ausreichend steilen Flanken zu treiben. Als Folge davon schaltet der FET nur recht langsam und erzeugt im Ziehbereich Abwärme. Also entweder PWM-Frequenz runter oder einen Gate-Treiber verwenden.
Ein IRLZ34 wäre da besser geeignet, das ist ein Logiklevel-FET und hat eine deutlich geringere Gatekapazität, 4200pf zu 880pf.
Bei 100Hz hört man aber ein Brummen von dem Motor, das ist nicht sehr schön im Auto. Wäre es dann nicht besser auf >25khz zu gehen?
@ Werner (Gast) >Bei 100Hz hört man aber ein Brummen von dem Motor, das ist nicht sehr >schön im Auto. Wäre es dann nicht besser auf >25khz zu gehen? Warum nicht 1 MHz? Im Ernst, das ist von Motor zu Motor verschieden. Aber wie immer gilt. So langsam wie möglich, so schnell wie nötig.
Ich habe jetzt folgende Schaltung aufgebaut: http://www.neufeld.newton.ks.us/files/electronics/mosfet-motor/MOSFET-motor-driver.png Transistor BC547, Mosfet STP60NF10 Der Mosfet wird aber immer noch zu warm, bzw mit Transistor bleibt er schon etwas kühler als zuvor.
@ Werner (Gast) >http://www.neufeld.newton.ks.us/files/electronics/... genauso unsinnig. >Der Mosfet wird aber immer noch zu warm, bzw mit Transistor bleibt er >schon etwas kühler als zuvor. Mach es richtig. LogiC Level MOSFET ala IRLZ34N und mit 5V CMOS Gatter treiben. Ein AVR reicht. Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz" Und dann eine MODERATE PWM-Frequenz wählen. 1-5 kHz. Ach ja, ne Freilaufdiode wäre nicht schlecht. Siehe Motoransteuerung mit PWM
Hm, dann werde ich mir wohl oder übel den IRLZ34N bestellen müssen. Aber normalerweise müsste es doch auch mit meinem Mosfet gehen?
@ Werner (Gast) >Hm, dann werde ich mir wohl oder übel den IRLZ34N bestellen müssen. Es gibt auch andere Logic Level MOSFETs, wahrscheinlich auch bei Pollin. >Aber normalerweise müsste es doch auch mit meinem Mosfet gehen? Nein. Deiner hat 2-4V Threahold Voltage, bei 5V am Gate ist nur minimal aufgesteuert. http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte Und vergiss nicht die Freilaufdiode! Sonst verheizt du MASSIV Einergie in deinem MOSFET, auch bei korrekter Ansteuerung. MBR750 oder so.
Mein Gate wird mit 12V angesteuert. Mit der obrigen Schaltung funktioniert es jetzt, es lag tatsächlich an der fehlenden Freilaufdiode. Die PWM Frequenz beträgt jetzt 244Hz, damit wird der Mosfet nicht warm. Bei 15khz allerdings schon.
@ Werner (Gast) >Mein Gate wird mit 12V angesteuert. ja, aber über einen viel zu großen 10k Widerstand! > Mit der obrigen Schaltung >funktioniert es jetzt, es lag tatsächlich an der fehlenden >Freilaufdiode. >Die PWM Frequenz beträgt jetzt 244Hz, Dein Glück, dass bei der niedrigen Frequenz nur wenig geschaltet wird und damit nicht soviel Leistung verheizt wird. > damit wird der Mosfet nicht warm. Bei 15khz allerdings schon. Logisch, siehe oben.
So jetzt funktioniert soweit alles. Nur weiß ich nicht welche PWM Frequenz ich am besten wählen sollte, so um de 100-500hz brummt alles. Nicht gerade angenehm im Auto. Ich habe es mit 15khz probiert, hier dreht sich der Motor jedoch fast garnicht bzw fängt erst ab einem Tastverhältnis von 80% an sich zu drehen. Bei 30khz bewegt sich garnichts. Ich möchte es möglichst nicht hörbar haben.
@ Werner (Gast) >Frequenz ich am besten wählen sollte, so um de 100-500hz brummt alles. >Nicht gerade angenehm im Auto. Ich habe es mit 15khz probiert, hier >dreht sich der Motor jedoch fast garnicht bzw fängt erst ab einem >Tastverhältnis von 80% an sich zu drehen. Weil der Treiber grauenvoll ist. > Bei 30khz bewegt sich >garnichts. Ich möchte es möglichst nicht hörbar haben. 1.) Besorg dir einen IRLZ34N und klemm ihn DIREKT an den AVR 2.) Probier den Bereich zwischen 500-20kHz durch.
Werner schrieb: > Ich habe es mit 15khz probiert, hier > dreht sich der Motor jedoch fast garnicht bzw fängt erst ab einem > Tastverhältnis von 80% an sich zu drehen. Bei 30khz bewegt sich > garnichts. Du musst zuerst mal feststellen, bis zu welcher Frequenz die Schaltung noch vernünftig arbeitet und nicht zuviel Schaltverluste produziert => mit Oszi den Signalverlauf und mit Finger die Temperatur messen. Wenn dann der Motor damit nicht glücklich wird (weil Frequenz zu hoch), kannst Du ja noch ein LC-Filter dahinter schalten. Gruß Dietrich
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So ich habe jetzt mal den Schaltplan geuploaded. Habe jetzt einen anderen Mosfet Treiber mit zwei Transistoren gemacht statt einem.
@ Werner (Gast) >So ich habe jetzt mal den Schaltplan geuploaded. Habe jetzt einen >anderen Mosfet Treiber mit zwei Transistoren gemacht statt einem. Lass es einfach bleiben. Du bist lernresistent. Dein "Treiber" ist keinen Pfifferling wert. Der ist, trotz Transitoren, schwach. Und dein Optokoppler ne lahme Krücke.
Werner schrieb: > So ich habe jetzt mal den Schaltplan geuploaded. Oder upgeloaded oder loadgeupped? Warum nicht einfach "hochgeladen"? Seis drum... > So ich habe jetzt mal den Schaltplan geuploaded. 1. ersetze den Optokoppler durch einen npn-Transistor 2. mach den 10k Pullup R2 deutlich kleiner (max. 2k2) 3. das selbe mit dem R3 (1k) 4. die Freilaufdiode fehlt schon wieder 5. der Mosfet hat immerhin 4nF Gatekapazität, da wäre der schon öfter erwähnte IRLZ34 mit knapp 900pF deutlich leichter handzuhaben...
Lothar Miller schrieb: >> So ich habe jetzt mal den Schaltplan geuploaded. > 1. ersetze den Optokoppler durch einen npn-Transistor Der "Treiber" aus T1 und Q1 funktioniert doch nie und nimmer! Wenn der NPN im Optokoppler durchschaltet, sollte wohl auch Q1 durchschalten. Aber wo sollte den der Basisstrom für Q1 herkommen. Oder Wenn der NPN (OK1) sperrt, wie sollte dann der Basisstrom aus den Widerständen in T1 fließen? Strom fließt nur im geschlossenen Stromkreis. Warum überhaupt einen Optokoppler? Und dann noch was zur PWM-Frequenz bei induktiver Last: Bei ind. Last steigt der Strom nach einer e-Funktion. Die Pulszeit muss daher wenigstens so lang sein, bis der Strom auf seinen Endwert kommt. Werner schrieb: > Bei 30khz bewegt sich gar nichts. genau (siehe oben)
@ Grübler (Gast) >Der "Treiber" aus T1 und Q1 funktioniert >doch nie und nimmer! Doch, wenn gleich schlecht. >Wenn der NPN im Optokoppler durchschaltet, >sollte wohl auch Q1 durchschalten. Nö. Dann zieht der Optokoppler, verstärkt durch Q2 das gate von Q1 auf Masse. > Aber wo >sollte den der Basisstrom für Q1 herkommen. Q1 ist der MOSFET, der hat keine Basis. >Wenn der NPN (OK1) sperrt, wie sollte dann der >Basisstrom aus den Widerständen in T1 Tut er auch. >fließen? Strom fließt nur im geschlossenen >Stromkreis. Sicher, wo ist das Problem. Zeichne mal die Stromkreise ein. T1/Q1 ist ein Gegentaktverstärker, bestehend aus zwei komplementären Emitterfolgern. >Warum überhaupt einen Optokoppler? Panikkoppler. >Bei ind. Last steigt der Strom nach >einer e-Funktion. Sicher. > Die Pulszeit >muss daher wenigstens so lang sein, b>is der Strom auf seinen Endwert kommt. Nö. Da hast was mit den Schaltreglern nicht verstanden. Theoretisch kann man bei induktiver Last eine sehr hohe Schaltfrequenz wählen, der Stromripple sinkt damit. Praktisch natürlich eher nicht, weil der Schalter und die Dioden Grenzen haben. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html Probier es aus. Ue 12V, Ua=5V, Ia =1A, f 10kHz L =1mH. Nun ändere mal f und L.
Hallo, erstmal danke für eure Antworten. Ich bin keineswegs lernresistent, jedoch ist der genannte IRLZ34 nichts für mich, da der Mosfet ja auch den Blockierstrom des Motors aushalten muss(hab ich mal gelesen, macht ja auch sinn). Dieser liegt allerdings bei ca. 40A bei 12V (hatte ich vergessen zu erwähnen). Stimmt, die Freilaufdiode hab ich tatsächlich im Schaltplan vergessen. Des weiteren möchte ich nicht umbedingt etwas bestellen, nur weil ich einen anderen Mosfet brauche, das lohnt sich nicht für mich. Der Optokoppler ist zur Sicherheit da, denn der Treiber soll mit 12V aus dem Auto Bordnetz versorgt werden und der Controller nicht.
@Werner (Gast) >lernresistent, jedoch ist der genannte IRLZ34 nichts für mich, da der >Mosfet ja auch den Blockierstrom des Motors aushalten muss(hab ich mal Falsch. In der Klasse baut man eine Strommessung und Begrenzung mit ein. Kostet wenig Aufwand im Verhält is zum Nutzen. >Des weiteren möchte ich nicht umbedingt etwas bestellen, nur weil ich >einen anderen Mosfet brauche, das lohnt sich nicht für mich. Na dann murkse mal weiter so rum.
Falk Brunner schrieb: > Falsch. In der Klasse baut man eine Strommessung und Begrenzung mit ein. > Kostet wenig Aufwand im Verhält is zum Nutzen. Das gefällt mir. Werde ich machen, danke für den Tipp. Dann werde ich mir den IRLZ34 mal bestellen! Und da reicht ein AVR Pin wirklich aus? Ist es nicht doch sinnvoll das ganze mit dem Optokoppler zu trennen? Gerade im Auto?
Werner schrieb: > Gerade im Auto? Gerade da gibt recht wenige - das wäre unseren lieben Automobilherstellern viel zu teuer. Den Optokoppler kannst dir wirklich sparen. Damit fang bei einigen 100V oder akuter Angst vor leitungsgebundenen Störungen wieder an. Ich sehe es nur schon... wenn du die Schaltverluste an deinem FET im Griff hast, gehst los das deine Freilaufdiode warm wird, weil sie erstens sicher eine deutlich höhere Flussspannung als dein (eingeschalteter) FET hat und evtl. durch ihr garstiges Schaltverhalten dir dein ganzes Gebilde zu lustigen Schwingungen anregt, die dir rückwärts am FET rütteln und ihn Sachen machen lassen, denen du mangels Oszi(das vermute ich mal) nicht auf den Grund gehen kannst. Wenn du wirklich vor hast keine Energie zu verschenken und versuchst ohne Kühlkörper auszukommen, baut du am besten die Schaltung zum „Einfachern 2-Quadrantensteller“ mit den FETs deiner Wahl, nach. Motoransteuerung mit PWM Die ist ganz tauglich und so wie es dort zu sehen ist, sehen auch die Treiberstufen für die HVAC-Motoren in heutigen KFZ aus. Wenn du (was nur sinnvoll ist) den Strom sowieso messen willst um ihn begrenzen zu können dann Regel lieber gleich auf den Strom, denn der ist schließlich die Moment bildende Kraft in deinem Motörchen - und ums Moment geht’s ja schließlich, sowohl bei dem Motor unter der Haube als auch bei dem in der Lüftung. Eine einfache Stromreglung packt auch ein kleiner AVR noch locker, es geht hier schließlich nicht um hochdynamische Systeme. Der Zusammenhang zwischen der Drehzahl die du ja über die Spannung stellen würdest und dem Moment, ist bei einem Lüfter nicht hoch kompliziert aber der Strom sagt dir eben auch noch viel darüber wie es deinem Motor gerade geht. Besonders wenn er Luft von außen saugen soll und dies auch noch während der Fahrt können soll, (Stichwort: Staudruckeffekte) bist du mit einer Stromreglung gut bedient.
Die Idee mit der Stromregelung habe ich wieder verworfen, da zu aufwendig. Ich werde jetzt die gleiche Schaltung aufbauen wie sie bei dem 2 Quadrantensteller beschreiben ist und gut.
>Mein Gate wird mit 12V angesteuert. Mit der obrigen Schaltung >funktioniert es jetzt, es lag tatsächlich an der fehlenden >Freilaufdiode. Die PWM Frequenz beträgt jetzt 244Hz, damit wird der >Mosfet nicht warm. Bei 15khz allerdings schon. Werner schrieb: > So jetzt funktioniert soweit alles. Nur weiß ich nicht welche PWM > Frequenz ich am besten wählen sollte, so um de 100-500hz brummt alles. > Nicht gerade angenehm im Auto. Ich habe es mit 15khz probiert, hier > dreht sich der Motor jedoch fast garnicht bzw fängt erst ab einem > Tastverhältnis von 80% an sich zu drehen. Bei 30khz bewegt sich > garnichts. Ich möchte es möglichst nicht hörbar haben. Auch wenn hier das Hauptthema der Mosfet und seine Ansteuerung/Schaltgeschwindigkeit ist, so klingt speziell dies nach einer zu langsamen Freilaufdiode. Ganz grob wenn auch im Detail nicht perfekt korrekt: 1. Fet Schaltet durch, Diode ist gesperrt, Motortrom wird eingeprägt. 2. Fet sperrt, Freilaufdiode wird aktiv und leitet den induzierten Stromfluß ab. 3. Fet schaltet wieder durch. Eine leitende Diode ist wie ein leitender Fet während der leitenden Phase in beide Richtungen durchlässig. Die Diode benötigt die Zeit T(rr) (Time reverse recovery) um wieder zu sperren. Solange haben wird einen Kurzschluß und die Energie geht nicht oder nur unwesentlich durch den Motor, sondern wird hauptsächlich in der Diode und dem Fet in Verlustwärme umgesetzt. Die T(rr) ist Diodentypbhängig! 4. Fet leitet, Diode ist wieder gesperrt, der Motor wird wieder angetrieben... Phase 3 und 4 finden während der ON-Zeit T(on) der PWM statt. Phase 3 ist bei bestehender Schaltung durch die Wahl der Diode mit T(rr) fest vorgegeben. Dadurch bleibt für Phase 4 nur der Rest der On Zeit, was ich nun T(Rest) taufe. Es gilt also T(Rest) = T(on)- T(rr) Nur während dieser Zeit wird der Motor angetrieben, nicht während der ganzen ON-Zeit. Mit steigender PWM-Frequenz nimmt die Intervallzeit und somit auch die maximal mögliche On-Zeit ab. Darum muß bei steigender Frequenz das Tasverhältnis angehoben werden damit noch etwas für T(Rest) übrig bleibt. Nur ist spätestens bei 100% Schluß. Darum läuft es bei 244 Hz, bei 15 kHz erst ab einem Tastverhältns von 80% und ab 30 kHZ gar nicht. Selbstverständlich kann man das ganze auch noch analog für die Schaltzeiten des Fets betrachten. Aber das tun wir hier ja schon die ganze Zeit. Beide Effekte verstärken/verschlimmern sich mit zunehmender PWM-Fequenz. Darum benötigt man für eine PWM mit zunehmender Frequenz nicht nur schnellere Fet-Schaltzeiten sondern auch zunehmend schnellere Dioden oder gleich Schottkys. Wenn ich mir so den Thread betrachte, bekomme ich den Eindruck, daß einfach irgendeine Diode genommen wurde, nachdem sie zuerst vergessen wurde. Nachdem also schon festgestellt wurde, daß man für 5 Volt Logilevel-Fets benötigt oder einen Treiber und das man für PWM den Gate-Ladestrom nicht mit hochohmigen Widertänden in den unteren Milliamperebereich drücken sollte ist die Diodenauswahl die nächstliegende Baustelle. Dies wird nun nicht etwa dadurch obsolet, daß man anstelle einer Kombination aus Mosfet und Diode einen 2-Quadrantensteller einsetzt. Das Gegenteil ist der Fall! Man hat die Gleiche Situation, nur daß man nun noch zusätzlich die "Diode" (nun durch den zweiten Fet ersetzt) intelligent steuern muß. Während eine Diode zwar mit den genannten Nachteilen, durch T(rr) verzögertes Sperren und einem Spannungsabfall in Höhe der Diodenpannung, noch selbstständig erkennt wann zu sperren ist, so braucht man bei einem 2-Quadrantensteller entweder einen integrierten Baustein der diese Steuerung ebenfalls integriert oder aber man braucht eine seperate Steuerung. Übrigens braucht auch ein Fet Zeit zum sperren. Die "Diode" (jetzt Fet) einfach synchron zum ersten Fet mitlaufen zu lassen ist nicht ausreichend. Dabei kann es passieren, daß die Generatorspannung !noch während der off-Phase! den Motorstrom auf 0 bringt und den Stromfluß im Motor sogar umzukehren vermag. Wenn dieses nicht gewollt ist, ist sicherzustellen, daß der Strom während der Off-Phase nicht auf 0 fallen kann oder der Zweite Fet, welcher die Diode ersetzt, muß rechtzeitig sperrend geschaltet werden. Wer also Probleme damit hat einen 1-Quadrantensteller sauber ans Laufen zu bekommen, macht es ich mit einem 2-Quadrantensteller nicht unbedingt leichter. Leichter wird es dann nur unter Verwendung von Fertiglösungen die diese Problematiken intern schon abgehakt haben. Viele Grüße Carsten
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