Hallo Community, ich habe schon oft hier ins Forum geguckt um bei kleinen Problemen eine Lösung zu finden, danke dafür. Nun hab ich aber ein größeres Projekt vor und muss dazu eine Schaltung dimensionieren. Habe sowas aber praktisch zu selten gemacht um mir sicher zu sein, dass die von mir erstellte Schaltung auch richtig ist. bzw. gibt bestimmt noch ein paar gute tipps die man berücksichtigen könnte. Da ich kein Zeichenprogramm habe, habe ich in "Schönschrift" mal eine Schaltung aufgezeichnet. Darum gehts: ich möchte über ein Vellemann VM110N und einem der PWM-Ausgänge über einen Optokoppler einen Permanenterregten DC-Motor steuern. Der Motor: 36V bei max. 40A R1= 60 Ohm R2= bei 36V 5,8 kOhm R3= bei 36V 1,4 kOhm Die erste frage die ich habe, wie groß ist mein Spannungsabfall V_DS am Mosfet? da wenn dieser zu hoch wird, ich die versorgungsspannung auf 48V anheben muss... Würde das dann funktionieren wie ich mir das vorstelle, oder fehlen noch Bauteile? mit freundlichen Grüßen stonelib
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Schau dir das hier an: http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber Ich würde dir den "Diskreten Treiber 2b" vorschlagen. Dann brauchst du dir über Vgs keine Gedanken machen. Wenn du den OK wirklich brauchst, dann ist der OK dein T7. Wenn du keinen OK brauchst, dann ist dein OpenKollektor-Ausgang schon der T7.
Bau einen richtigen Treiber für den FET, dann hast Du da so gut wie keine Verlustleistung. Kannst auch 2 FETs parallel einsetzen, dann sinkt die Verlustleistung auf ein Viertel. Allerdings mußt Du die FETs sehr schnell schalten, sonst hast Du eine Heizung und keinen Fahrregler. Das schließt eine einfache Schaltung mit Deinen Widerständen aus. Da müssen schon Transistoren oder ein Treiber-IC dran.
Hallo, ja danke für die vorschläge. denke mal ich werden den plan mit der diskreten schaltung 2b umsetzen. und den ok rauslassen, hatte den nur verbaut weil ich mit der karte nicht direkt den mosfest schalten wollte. kann ich denn die schaltung (2b) auch ohne weiteres an nur 12V betreiben? oder muss ich dazu die widerstandswerte ändern? und wie berechne ich dann die vorschaltung von dem Gate für meinen IRF1310N?
ok danke, ich habe mir nun mal die teile angesehen und wollte gern die SMD-Transistoren gegen TO...-Gehäuse-Transistoren tauschen, da ich die besser verlöten kann. kann ich dazu den BC 327-40 als ersatz für den BC807-40 und den BC 337 als Ersatz für den BC817-40 nehmen?
Wäre es dann noch möglich über ein weiteren open-collector ausgang nen
highside-Mosfet als Kurschlussbremse einzubauen?
So in etwa, das der 2.Mosfet dann den Kontakt B vom motor auf +36V
durchschaltet???
___________+36V
|
|
|
+---oA
Motor
X--> +---oB
|
__|
|
---|<-|
|--|
|
________|__ GND
Oder gibt es eine andere erweiterbare lösung?
Ja, das sollte auch kein Problem sein. Allerdings musst du auf das Timing achten, also eine Totzeit einplanen zwischen Abschalten und Bremsen.
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so, ich hab das jetzt mal zusammengebastelt... klappt das so? die Ausgänge Q6 und Q2 vom VM110N würden dann mit 12V betrieben werden. Q6 wird nur geschaltet wenn M1 nicht angesteuert wird und der Motor noch dreht. ...und noch eine frage: seh ich das richtig wenn mein PWM-Ausgang Q2 durchgeschaltet wird, Q3 schaltet und dann mein M1-Mosfet gesperrt wird? also eine invertierte schaltung? wie müsste ich das dann ändern damit ich eine nicht invertierte schaltung habe?
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Q2 und Q6 brauchst du nicht, die sind bereits in deiner Vellemann-Schaltung drinnen. Damit sollte auch nichts invertieren. Doch, invertiert schon. Du musst deine PWM invertieren.
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Q2 und Q6 waren auch von mir als Transistor auf der Karte gemeint. ;-) Danke
So, dann mal kurz nen Update... Habe die Schaltung wie vom Spice-Bild, erstmal ohne Bremsfunktion zusammen gelötet und getestet... das erste anfahren und bremsen hat auch gut geklappt... nur habe ich dann wohl zum schluss zu schnell abgebremst und nun dreht der motor los sobald ich die spannung anlege. ich denke mal beim schnellen abregeln hat sich der mosfet verabschiedet. kann ich durch eine diode von source-> drain das verhindern? muss die dann für den Motornennstrom ausgelegt sein? gruß stefan
Am Besten eine Diode parallel zum Motor mit annähernd Nennstrom.
Hubert G. schrieb: > Am Besten eine Diode parallel zum Motor mit annähernd Nennstrom. Antiparallel, ansonsten ist die Diode ein Kurzschluss. Hast du Q3 so eingebaut, wie im Schaltplan? Denn dort sind Kollektor und Emitter vertauscht.
den Q3 hab ich nicht wie im Schaltplan eingebaut... das Bild ist von Spice, da waren die Schaltbilder verkehrt...
Hallo, also, nach einiger zeit konnte ich mich jetzt wieder meinem projekt widmen. ich habe also den mosfet ersetzt und eine diode MBR2545 Antiparallel eingebaut. Um einen testlauf zu starten hab ich mir ein netzteil organisiert und nen1000Ohm widerstand der meine last simulieren soll. das netzteil habe ich auf 12v eingestellt und damit die 12v für den treiber sowie den lastkreis (statt 36V) gespeist. wenn ich nun mein board starte und eine pulsbreite von 0 vorgebe, dann habe ich am Gate ca. 11,97V (mit einem True RMS Messgerät gemessen). bei einer pulsbreite von 255, habe ich in etwa 6,9V. das problem ist, das egal was ich einstelle, ich immer an meinem lastwiderstand 12V anliegen habe. müsste ich am lastwst nicht eig. etwas zwischen 0V und 12V messen, je nachdem was ich einstelle? habt ihr ne idee was da kaputt sein könnte? frohes neues und grüße stonelib
Ich nehme mal an das das PWM-Signal verkehrt ist. Bei 0 ist der Q2 gesperrt und damit 12V am FET und dieser schaltet durch. Bei 255 nicht ganz offen und damit sperrt der FET nicht ganz. Dem Meßgerät kannst du bei höheren Frequenzen nicht ganz trauen. Häng lieber eine LED mit Vorwiderstand, die 1000 Ohm passen bei 12 V schon hinein, da siehst du die Helligkeitsänderung besser. Kannst du die PWM am Board invertieren?
ja das pwm signal is noch invertiert, das ist auch nicht das problem. mich macht es nur stutzig, dass ich keine spannungsänderung am widerstand habe...
Das ist nur möglich wenn der Fet kaputt ist oder verkehrt eingebaut. Aber ein Meßgerät ist nur bedingt aussagekräftig, ein Oszi wäre besser.
So, jetzt hab ich mal ein wenig fehlersuche betrieben. zum ersten hat sich herrausgestellt, dass der pnp-transistor kaputt war. den habe ich ersetzt. brachte allerdings nicht zu 100% den gewünschten effekt. nun kann ich meine test led von 5V bis 12V steuern. 0V erreiche ich nur wenn ich das signal direkt auf masse lege. der Mosfet ist i.O. und richtig eingebaut (habe mehrere nun getestet, bzw. durchgemessen lt. anleitung ausm forum) Karte auch i.O. (Testschaltung aufgebaut mit kasettenrecordermotor) da ich leider kein oszilloskop auftreiben kann, und mir nicht unbedingt für 200€ eins kaufen möchte, kann ich nur erahnen was evtl. nicht stimmt. meine vermutung ist, dass der pnp entweder zu langsam ist oder schwingt...
Nach welchem Schaltplan ist denn der aktuelle Aufbau? Ein aktueller Schaltplan und evtl. Foto bringt vielleicht etwas klarheit.
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Die Platine ist nur ein Testaufbau, daher auch die kleinen Klemmen, mir ist bewusst, dass dort keine 40A rübergehen. Wollte die Schaltung erst zum Laufen bringen, bevor ich die Leiterbahnen für 40A+ verstärke.
Nach meiner Meinung sollte die Schaltung funktionieren. Die Transistoren sind sicher nicht zu langsam und schwingen sollte da auch nichts. Welche Frequenz hat die PWM? Was für ein Signal legst du auf Masse um 0V zu erreichen?
für die 12V und 0V habe ich ein regelbaren Labornetzteil. Bei der Freuquenz bin ich mir nicht sicher, habe dazu mehrere Angaben im Netz gefunden. In der Mitgelieferten Bedienungsanleitung steht leider nichts. 1: 2929.68Hz 2: 11718.75Hz 3: 46875Hz Im Demoprogramm steht dazu leider auch keine Info
Die 46875Hz wären schon etwas heftig, ohne Last aber kein Problem. Wenn du den Eingang direkt auf Masse legst, ist dann aus?
Ja genau, wenn ich das Signal direkt auf Masse lege ist der Fet komplett gesperrt.
Das sieht dann so aus als ob die PWM nicht auf 0% gehen würde. Wie sieht es aus wenn du an den Ausgang des Vellemenn eine Led anschließt, geht die ganz aus? Genaues wird man da aber nur mit einem Oszi sagen können.
jops, die geht dann komplett aus, und lässt sich wunderbar regeln... dann werd ich wohl nicht drumherum kommen ein oszi zu organisieren :-/
Die Frage ist auch, was ist 100% PWM? Wenn 100% dem entspricht das der Transisor im Vellemann ganz durchgeschaltet ist oder wenn er ganz abgeschaltet ist. Es ist möglich das es keine 0% oder 100% gibt, sondern das immer noch ganz schmale Impulse übrig bleiben.
Der Ausgang des Vellemann VM110N ist ja nur ein ULN2803. Das heisst der Low-Pegel wird bei etwa 1V liegen. Das könnte schon zuviel sein. Miss mal statisch (ohne PWM) bei Ausgabe eines LOW-Pegel mit dem Multimeter an den verschiedenen Stellen.
Soweit ich das beurteilen kann, ist der ULN2803 aber nur für die digitalen Ausgänge, nicht aber für die PWM...
Stefan S. schrieb: > Soweit ich das beurteilen kann, ist der ULN2803 aber nur für die > digitalen Ausgänge, nicht aber für die PWM... Ok, stimmt! Nehme alles zurück.
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...nun hab ich nen oszi da (HAMEG HM 605), und nach ein paar minuten hab ich auch schon ein erkennbares signal auf den bildschirm gezaubert. ich habs mal abfotografiert, nullinie rot, 2V/div. 5us/div. Gut zu erkennen dass das PWM-Signal 46875Hz hat mein einfacher Testaufbau war eine LED mit Vorwiderstand an den PWM Ausgang der Velleman-Karte. Spannungsversorgung auf 5V gestellt. Gemessen habe ich von GND zum Velleman-Ausgang. Was mich allerdings sehr stutzig macht ist, dass wenn der Ausgang sperrt, immernoch ~3V anliegen. Wenn ich die Versorgungsspannung erhöhe, dann wandert mein SIgnal einfach nur höher, die differenz zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet bleibt jedoch gleich...
Welche Frequenz die PWM hat ist auf dem Bild nicht zu erkennen. Was siehst du am Gate wenn der FET gesperrt sein soll und was siehst du am Drain.
Am Gate ist keine Veränderung der Spannung zu sehen, dauerhaft 5V. Am Drain habe ich dauerhaft 0V. Wenn ich die Velleman-Karte abklemme und manuell das Signal auf Masse lege, dann habe ich nen gesperrten FET.
Stefan S. schrieb: > Am Gate ist keine Veränderung der Spannung zu sehen, dauerhaft 5V. Am > Drain habe ich dauerhaft 0V. > > Wenn ich die Velleman-Karte abklemme und manuell das Signal auf Masse > lege, dann habe ich nen gesperrten FET. Wenn das so ist, dann ist der Ausgang von der Vellemann Karte nicht rein OpenCollektor. Schau mal mit dem Oszi dort ob der Ausgang auf 0V geht. Ich habe nur die Schaltung vom K8055, bei der müsste es funktionieren.
Das ist dann nicht OK. Klemm mal vom Ausgang nur einen 10k nach VCC an und schau dann noch mal. Eventuell ist der Ausgangstransistor defekt oder es ist doch noch eine Zusatzbeschaltung vorhanden.
So ich habs gefunden. Die Vellemankarte hat 2 pwm-Ausgänge, den 1. den ich benutzt habe scheint wohl defekt zu sein und macht nicht mehr vollständig auf. ...dazu kommt das demo-programm, welches nicht immer sofort jeden befehl weiter gegeben hat. Ich hab jetzt den 2. angeschlossen und es funktioniert einwandfrei. Das oszibild sieht nun auch wesentlich besser aus. Vielen dank für die Hilfe!
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Hallo, nochmal ein kleines Update... Ich konnte nun die Schaltung testen und sie funktionierte auch wie sie soll... Nur wird der Mosfet schon sehr heiß. Das Problem ist, dass dieser schon bei 36V/10A heiss wird. eig. sollte er ja volle 40A abkönnen... Da habe ich dann einen größeren Kühlkörper genommen, der bringt mir aber leider nicht sehr viel mehr. Daher meine Frage, bringt es was wenn ich nen 2. oder 3. Mosfet (mit eigenem Gatewiderstand) parallel dran hänge? Oder muss ich dann den NPN und PNP austauschen?
Falls die PWM-Frequenz tatsächlich bei 23kHz liegt, dann ist das schon sehr extrem. Schau dir mal die Gatespannung mit dem Oszi an. Das wird wahrscheinlich kein exactes Rechteck mehr sein. Entweder die PWM-Frequenz verringern wenn es geht oder eine Gatetreiber IC verwenden. Mehrere Fet parallel schalten wird nur bedingt den gewünschten Effekt bringen, da sich auch die Gateströme vervielfachen. Außerdem muss du dann in die Sourceleitung einen kleinen Widerstand einfügen damit sich der Strom gleichmäßig verteilt. Ein 0.1 Ohm Widerstand müsste dann aber schon 10W bei 10A Strom haben.
Bei 40 A werden am Fet bei dauerleitend fast 60 Watt in Wärme umgesetzt, die Schaltverluste sind da noch nicht berücksichtigt, da sie schwer abzuschätzen sind, da die Ansteuerung sich hier als problembehaftet erwiessen hat. Naürlich brauchst du da einen sehr sehr guten Kühlkörper! Natürlich kannst Du mehrere Fets parallel schalten. Sofern der Treiber das packt, halbierst du bei zwei Fets die Gesamtverluste, bzw. viertelst du die Verluste pro Fet, jedenfalls so unfähr (siehe unten). Das macht das Ganze erträglicher. Eine ähnliche Wirkung erzielst Du natürlich auch wenn Du einen Fet mit niedrigerem RDSon wählst. Symmetrierwiderstände in den jeweiligen Sourceleitungen parallel geschalteter Fets sind nicht immer unbedingt erforderlich. Da Mosfets mit zunehmender Temperatur schlechter leiten symmetrieren sie sich quasi von selbst. Das wird dann keine perfekte 50/50 Lastverteilung, aber so ungefähr. Die Schaltart ohne Symmetrierwiderstände ist daher durchaus üblich. Ob man nun mit oder ohne baut ist eine konstrukrionsspezifische Entscheidung die im Detail zu treffen wäre. Bei zwei Fets und dem gegebenem Umfeld würde ich es ohne bauen. Da 40 A schon eine Hausnummer sind, die den Sourcepegel beeinflussen, hätten Symmetriershunts im Sourcepfad eher noch zusätzlich negative Effekte auf die Spannugslage, was die derzeit problematische Gateansteuerung noch schwieriger macht. Das ist einer der Hauptgründe warum die Treiber immer so nahe bzw. so direkt wie möglich am Sourcepin des Fets hängen sollen. Dies solltest du Zukünftig etwas stärker berücksichtigen. Dein Treiber ist ein Emitterfolger, d.h. die Emitter, an denen übrigens der Ausgang des Treibers hängt, folgen dem Eingangssignal. Die Schaltung lebt also davon, daß das Einganssignal sauber ist. Hier konnte man sehr schön sehen welche Auswirkungen es dann hat, wenn das Eingangssignal nicht sauber wie erwartet zwischen den Pegeln und mit ausreichendem Hub "springt". Unbekannt, oder ich habe es überlesen, sind auch die Eigenschaften der Leitung zwischen dem PWM-Ausgang von der Vellemann-Steuerung und dem Treiber. Hier muß nicht nur das Signal an sich sauber rüberkommen, sondern auch in Bezug auf die Spannungslage am Sourcepin stimmen, insbesondere im Schaltungsaugenblick. Hier könnte Schaltungsvariante *2c* aus dem Artikel zu Mosfet-Treibern helfen, also noch einen Eingangstransistor hinzufügen. http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber#Beispiele_zu_Low-Side_Treibern Wenn auch das nicht hilft, sind weitere Maßnahmen erforderlich um entweder die Massebezüge zwischen den Baugruppen noch besser aneinander anzugleichen und oder die Ansteuerung unabhängiger vom Massebezug zu machen. Normalerweise sollte das aber bei gutem Layout mit guter Masseanbindung und Schaltvariante 2c oder einem Treiber-IC Lösbar sein.
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Ja danke für die Tipps erstmal... ich habe dem Treiber schon einen Eingangstransistor hinzugefügt, da ja das Signal invertiert war. Die Signalleitung von Karte zum Treiber, sowie Masseleitung sind nur ~5-7cm cm lang. Die 12V für den Treiber und die 36V für den Motor kommen aus Batterien. Da ich keinen dauerhaften Zugang zum oszi habe, kann ich nur sagen wie ichs in erinnerung habe. Oben sieht man ja das Oszibild mit dem kaputten Ausgang, Die Eingangssignale waren noch "eckiger", und das mit Steuerleitungen länger als 40cm. Da kamen die 12V für Treiber und Motor aus einem Labornetzteil. Bin gerade dabei alle ungenutzten Flächen auf Masse zu legen. Im normalen Betrieb flossen auch nur 10A. Die 40A wären ja nur für kurze Zeit (wenige sekunden), bis dann manuell wieder auf 10A~15A runtergeregelt wird.
Jetzt habe ich meinen Aufbau auf 4 Mosfets mit eigenem Vorwiderstand an meinem diskreten Treiber erweitert. Mit einem Kühlkorper 9x5x3cm ca. 3,6K/W und aktiver Luftkühlung. Das ganze läuft bei ~8A bei 35°C (60min) und 12A bei 70°C (10min). Die Shottkydioden habe ich auf einem Separaten Kühlkörper montiert. Damit lässt sich schon ganz gut arbeiten. Ich werde demnächst nochmal einen Testlauf starten und gucken was mit der Schaltung möglich ist.
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