Hallo zusammen, ich würde mich freuen, wenn ich paar Tips zu Ansteuerung einer H-Brücke und zur Simulation bekommen könnte. Ziel ist es einen ca 800W DC permanenterregter Motor mit einer H-Brücke betreiben. Die Spannungsversorgung wird durch eine Blei-Batterie bereitgestellt. Es besteht bereits auch ein Hardwareaufbau, bei dem allerdings vorallen bei höheren Betriebsströmen dauerhaft die 2 1000µF 63V Elkos abbrennen, die die Batteriespannung puffern (überaupt nötig?). Ich vermute bedingt durch zu große Rippleströme in den Elkos. Die Schaltung orientiert sich stark an der OSMC vom Roboterclub und sollte prinzipiell funktionieren. Um zu sehen, welche Rippleströme in den Elkos fließen, wollte ich das ganze mal simulieren. Leider ist im Datenblatt des Motors kein Serienwiderstand und keine Induktivität angegeben. Gibt es da so Daumenregeln, welche Größen man benutzen sollte? Den Serienwiderstand kann man ja einfach aus dem Blockierstrom entnehmen und der beträgt 140mOhm. Passt das? Welchen Innenwiderstand hat eine Bleibatterie mit 12V 30Ah ca.? Ich wollte zwei verschiedene Betriebsarten simulieren. Zum ersten wird immer nur ein Highside Mosfet mit PWM geschaltet. Der Motor hat also immer An/Leerlauf/An/Leerlauf. Die PWM geht dann mal abgeshen von Bootstrap ect von 0% bis 100%. Die 2. Varisnte ist, dass immer Vorwärts/Rückwärts/Vorwärts geschaltet wird. Bei 50% PWM ist dann also Stillstand. Zur Zeit wird die 2. Variante benutzt und ich befüchte, dass diese Ansteuerung die Elkos mehr schädigt als die andere. Ist die annahme korrekt? Vielen Dank für eure Hilfe! Florian
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Hallo FLorian, > Ziel ist es einen ca 800W DC permanenterregter Motor mit einer H-Brücke > betreiben. Die Spannungsversorgung wird durch eine Blei-Batterie > bereitgestellt. Es besteht bereits auch ein Hardwareaufbau, bei dem > allerdings vorallen bei höheren Betriebsströmen dauerhaft die 2 1000µF > 63V Elkos abbrennen, die die Batteriespannung puffern (überaupt nötig?). > Ich vermute bedingt durch zu große Rippleströme in den Elkos. Denk noch mal nach was du da geschrieben hast. Wenn es große Ripple-Ströme gibt, sind dann Elkos nötig? Ich würde mal eher sagen, 2*1.000µF sind mindestens eine Größenordnung zu wenig. > Um zu sehen, welche Rippleströme in den Elkos fließen, wollte ich das > ganze mal simulieren. Leider ist im Datenblatt des Motors kein > Serienwiderstand und keine Induktivität angegeben. Gibt es da so > Daumenregeln, welche Größen man benutzen sollte? Den Serienwiderstand > kann man ja einfach aus dem Blockierstrom entnehmen und der beträgt > 140mOhm. Passt das? Woher sollen wir das wissen? Wie wärs wenn du das Datenblatt und/oder die Typenbezeichnung des Motors postest? Das der Hersteller dazu keine Angaben macht wundert mich allerdings. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
FLorian Unbekannto schrieb: > Ziel ist es einen ca 800W DC permanenterregter Motor mit einer H-Brücke > betreiben. Die Spannungsversorgung wird durch eine Blei-Batterie > bereitgestellt. > Welchen Innenwiderstand hat eine Bleibatterie mit 12V 30Ah ca.? I = 800W / 12V = 66A Ist das wirklich nur eine Batterie oder doch ein Akku? Ist die Batterie für den Strom ausgelegt? Eigentlich haben die Elkos nicht viel zu puffern. Es ist ja kein pulsierender Gleichstrom wie nach einem Brückengleichrichter. Durch parasitäre Induktivitäten des Aufbaus könnten aber Spannungsspitzen die Elkos u.U. zerstören. Da Du kein Class D Hifiverstärker bauen willst sind die Elkos überflüssig. Ein sehr guter 1000µF Elko verträgt höchstens 3A Ripple. > Um zu sehen, welche Rippleströme in den Elkos fließen, wollte ich das > ganze mal simulieren. Keine schlechte Idee. mfg klaus
Hallo Klaus und Thorsten, das Datenblatt ist beigefügt. Sind jetzt Elkos nötig oder nicht?:-) Es handelt sich um einen Bleiakku, der das laut Datenblatt locker aushält. Die Frage ist was passiert, wenn die Elkos weg sind. Dann muss der aufgetretende Ripplestrom der durch die PWM entsteht durch die Batterie gepuffert werden und ob die das mag weiß ich nicht. VG
Ich würde mal einfach eine Stromzange in die Versorgung hängen und mir den Stromverlauf über der Zeit anschauen. Mit einer Simulation kommst Du da nicht wirklich weiter, wenn Du nicht die EMK Deines Motors und die Drehmonentverhältnisse berücksichtigst. Grüssle
Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb: > Mach'n Elko hin. Elkos halte ich für nutzlos bei diesen hohen Strömen. Ich würde zuerst MKP10 Kondensatoren zum Schlucken der Spannungsspitzen und vermindern der EMV einsetzen. Den Rest macht der Akku. So niederohmig kann kein Elko sein. mfg klaus.
Du solltest vor allem für sehr niederohmige Verbindungen zwischen Motor, Brücke und Akku sorgen. Dein 30Ah Akku ist nun auch kein Wunder von Niederohmigkeit, sorgt aber bei entsprechend dicken Kabeln schon für ein Abfangen der Spitzen. Du gehst nicht fehl, wenn du etwa 6A/mm² als Stromdichte im Kabel vorsiehst (gängiger Wert im Kfz Bereich) und entsprechend die Sache mit 10mm² Kabel verdrahtest. Das gilt natürlich auch für die H-Brücke, die mit dicken Leiterbahnen gemacht wird. Um den Strom besser zu verteilen, schalte ruhig einige MOSFet parallel. Die kosten nicht viel und vertragen dann auch mal den hohen Anlaufstrom der Maschine.
Aber diese MKP10 Kondensatoren haben ja nur sehr niedrige Kapazitäten? Wenn ich Elkos nehme, wie lege ich die denn aus? Unterschiedlich bei fast und slow decay?
Elkos alleine werden hier durchbrennen, du kannst z.B. mehrere Keramiks dazu parallel schalten. Diese Kondensatorgruppe soll möglichst nah am Versorgungspunkt der H-Brücke sein. Mit längeren Leitungen zum Motor musst du aufpassen wenn dein Motortreiber den Strom über Sense-Widerstand misst, damit kannst du ihn killen, einfach Keramiks parallel zum Sense-Widerstand setzen um hohe Spitzen zu vermeiden (falls du das hast). Simulation ist hier gar nicht einfach, machanische Trägheit des Motor und andere Motorzustände sind nicht einfach zu simulieren.
ok, danke. Und wie viel Ripplestrom müssen die Elkos abkönnen?
FLorian Unbekannto schrieb: > Und wie viel Ripplestrom müssen die Elkos abkönnen? Du zeigst dich ein wenig lernresistent, oder? Der Ripplestrom ist direkt abhängig vom Innenwiderstand der Stromversorgung und wird immer geringer, je niederohmiger deine Versorgung ist. Die Elkos können da nicht viel retten, wenn du alles mit Klingeldraht verkabelst. Je dicker du die Kabel machst, desto kleiner und robuster kannst du die Kondensatoren machen, wenn du dann überhaupt noch welche benötigst. Du kannst ja mal ausrechnen, wie lange ein 10mF (10000 µF) Elko einen 30A Strom liefern kann, wenn er voll geladen ist.
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FLorian Unbekannto schrieb: > ok, danke. > Und wie viel Ripplestrom müssen die Elkos abkönnen? Simuliere doch mal den Betrieb einer H-Brücke. Ich sagte doch schon einmal, wenn Wechselstrom über einen Gleichrichter geführt wird hat man pulsierenden Gleichstrom. Hier sind Elkos u.U. nützlich um das Pulsieren der Spannung zu mindern. Das Pulsieren würde man bei einem Class-D Verstärker als Brummen wahrnehmen. Bei einem Motor, dann noch so einen grossen Motor, würde ich in diesem Fall sagen, dass Du wegen der Massenträgheit nichts vom Brumm mitbekommen würdest. Gut, Du speist den Motor aber nicht mit pulsierendem Gleichstrom. Das einzige was bei diesem Betrieb stört wären die kurzen Lücken beim Umschalten der H-Brücke. Für solche Störungen sind gerade die MKP-Kondensatoren konstruiert worden. mfg Klaus
Gästchen schrieb: > Elkos alleine werden hier durchbrennen, du kannst z.B. > mehrere Keramiks dazu parallel schalten. Und Elkos kann man nicht parallelschalten? Wenn ich ehrlich bin, liegt diese Diskussion außerhalb meines Verständnishorizontes. Ein Elko-Block 32mF/25V/60A/1mOhm nimmt etwa (4x4x4)cm³ ein; die Elkos kosten bei Reichelt in Summe weniger als 10 Euro.
FLorian Unbekannto schrieb: > Den Serienwiderstand > kann man ja einfach aus dem Blockierstrom entnehmen und der beträgt > 140mOhm. Passt das? Ich komme aus den Angaben des Datenblattes auf folgende Werte: Ra = 125mOhm, PHI = 0,055Vs Uemk = 19V Da es keinerlei zeitliche Informationen gibt, kann weder das L, noch das J ermittelt werden. Das eine könntest Du ermitteln, wenn Du ihn einschaltest und die Drehzahl über die Zeit aufnimmst. Das andere, wenn Die ihn in blockierten Zustand bestromst und die i(t) und u(t) Kurve auswertest.
Matthias Lipinsky schrieb: > Ich komme aus den Angaben des Datenblattes auf folgende Werte: > > Ra = 125mOhm, > PHI = 0,055Vs > > Uemk = 19V Sehr gut, diese Werte habe ich herausbekommen. Matthias Sch. schrieb: > Du zeigst dich ein wenig lernresistent, oder? Der Ripplestrom ist direkt > abhängig vom Innenwiderstand der Stromversorgung und wird immer > geringer, je niederohmiger deine Versorgung ist. Die Elkos können da > nicht viel retten, wenn du alles mit Klingeldraht verkabelst. Je dicker > du die Kabel machst, desto kleiner und robuster kannst du die > Kondensatoren machen, wenn du dann überhaupt noch welche benötigst. > Du kannst ja mal ausrechnen, wie lange ein 10mF (10000 µF) Elko einen > 30A Strom liefern kann, wenn er voll geladen ist. Mir ist schon klar, dass ich die Batterie möglichst niederohmig anschließen muss. Das habe ich auch getan. Trotzdem fließt bei z.B 30 Ampere im Motor, pulsartig 30Ampere aus der Batterie. Also mit der Frequenz der PWM 30A, 0A, 30A, 0A. Das muss die Batterie ja aushalten. Um so niederohmiger ´die Elkos sind desto größer ist der Anteil der Elkos und der Ripplestrom in den Elkos wird größer oder? Also keine LOW ESR Elkos oder?
FLorian Unbekannto schrieb: > > Mir ist schon klar, dass ich die Batterie möglichst niederohmig > anschließen muss. Das habe ich auch getan. Trotzdem fließt bei z.B 30 > Ampere im Motor, pulsartig 30Ampere aus der Batterie. Also mit der > Frequenz der PWM 30A, 0A, 30A, 0A. Das muss die Batterie ja aushalten. > Um so niederohmiger ´die Elkos sind desto größer ist der Anteil der > Elkos und der Ripplestrom in den Elkos wird größer oder? Also keine LOW > ESR Elkos oder? Schau Dir mal die Datenblätter der Elkos an. Elkos die einen hohen Ripplestrom vertragen haben in der Regel auch immer einen niedrigen ESR. Um die Batterie zu schonen halte ich Elkos wieder für sinnvoll. Schau Dir mal die Definition des Ripplestromes an. Es ist ein Mittelwert, nicht der auftretende Spitzenwert. Ich würde aber in Deinem Fall 30A abdecken. mfg klaus.
Ich verstehe nicht warum deine Elkos hops gehen. Welche Pwm frequenz und welche entfernungen liegen zwischen motor brücke und batterie? Welche leitunsquerschnitte benutzt du? Eigentlich sollen die elkos die impulse von der batterie fernhalten. Das ist angeblich nicht so gut für sie. Bilder vom aufbau oder schaltpläne?
Hi, ich hab mir jetzt mal die Empfehlungen von Infineon hier angesehen: http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-NovalithIC_BTN89x0-x2-AN-v00_03-EN.pdf?fileId=db3a30433fa9412f013fc8d88e3d430a&ack=t Dort empfehlen sie auch bloß einen 1000uF Kondensator. Ich hab das mal durchgerechnet und der 1000uF Kondensator steht bei 25khz PWM Frequenz locker 300A. Also 300A für circa 40µs. Mir ist klar, dass der die Pulse von Batterie abhalten soll und die Batterie möglichst gleichmäßig belastet werden soll. Allerdings kann ich nicht verstehen, wie ein 1000uF Kondensator diese fetten Rippleströme abkönnen soll. Mal ein Beispiel: Der Motor bekommt während der ON Phase ca. 30 A. Für eine 50% PWM. Dh. die Batterie liefert durchgängig etwa 15A. Während der ON Phase kommen weitere 15A aus dem Elko. Während der OFF Phase geht in den Motor nichts mehr rein. Der Elko wird jetzt mit 15A aus der Batterie wieder aufgeladen. Bei 60A Motorstrom verschlimmert sich das ganze noch. Wie soll so ein Mini Elko das aushalten??
FLorian Unbekannto schrieb: > Wie soll so ein Mini Elko das aushalten?? Was sagt die Simulation? mfg klaus
FLorian Unbekannto schrieb: > Wie soll so ein Mini Elko das aushalten? Das ist der Grund, daß manchmal mehrere Elkos parallel eingebaut werden.
FLorian Unbekannto schrieb: > Um zu sehen, welche Rippleströme in den Elkos fließen, wollte ich das > ganze mal simulieren. Fließen bein Batteriegleichspannung Rippelströme? Ich dachte Ripple wäre Wechselstomanteil? Und Batterie wäre so ziemlich sauberste Gleichstrom der Natur? Irre ich mich da?
Helge A. schrieb: > FLorian Unbekannto schrieb: >> Wie soll so ein Mini Elko das aushalten? > > Das ist der Grund, daß manchmal mehrere Elkos parallel eingebaut werden. Gibt es denn eine Regel, wo man sagen kann so und so viel Kapazität bzw. Ripplestrom braucht man? Wie kann es sein, dass mein Modellbauregler mini Elkos drauf hat, obwohl der bis 60A geht? Auch im Leitblatt von Infineon finde ich nichts dazu, wie viel Ripllestromsowas abkönnen muss. Wenn die Batteriespannung nicht einbrechen soll, dann muss ich beim einem 40A Regler ja Elkos haben die 40A Rippleaushalten. Das sind dann riesige Trümmer. Aber selbst die OSMC hier: http://www.robotpower.com/downloads/osmc3-22sch-clean.pdf hat nur kleine Elkos. Und die ist für min. 50A geratet. Klaus Ra. schrieb: > FLorian Unbekannto schrieb: >> Wie soll so ein Mini Elko das aushalten?? > > Was sagt die Simulation? > mfg klaus Das hängt davon ob, wie sich Innenwiderstand Batterie und Innenwiderstand Elko verhält. Wenn der Elko wenig Innenwiderstand hat und die Zuleitungswiderstände von der Batterie deutlich höher sind, liefert der Elko alles. Der Akku/Batterie ist eher eine Art Konstantstromquelle, die den Elko in der OFF Phase wieder auflädt für die nächste ON Phase
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Helge A. schrieb: > ja. also , ripplestrom ist pulsierender Gleichstrom oder vom wechselstromüberlagerter Gleichstrom. Hab ich mal eben nachgelesen. Aber aus einer Bleibatterie kommt doch nullkomma null Wechselstromüberlagerter Gleichstrom oder pulsierender Gleichstrom.Oder irre ich mich da schon wieder? Falls ja, bitte diesmal aber mit Erklärung für Dumme!
FLorian Unbekannto schrieb: > Wie kann es sein, dass mein Modellbauregler > mini Elkos drauf hat, obwohl der bis 60A geht? Ich vermute mal, dass der motor keine 8ooWAtt leistung hat oder? Ich denke das liegt warscheinlich daran oder? Ist aber eine reine Vermutung, denn ich bin elektronikanfänger
FLorian Unbekannto schrieb: > kann da keiner mal so eine Abschätzung geben? Vielleicht LTSpice? Du wolltest doch simulieren. mfg klaus
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Hatte ich mal als Projekt: DC-Motor an H-Brücke mit 24 V DC (Gabelstapler-Akku) bei einem halben Kiloampere ... Ich untersuchte, ob man von den zuerst 20 Elektrolytkondensatoren à 2,2 mF einige (am besten alle ...) weglassen könnte. Ging nicht, die Akkus sind zu "träge", sie haben gewissermassen eine Art "chemische Induktivität". (So hatte ich das Kollegen verklickert.) Ganz ohne Elko und je nach entnommenen Strom lag am Akku ein Wechselspannungsanteil von bis zu 10V. => Im Akku sind ja Ionen die Ladungsträger, die sind schwerer als Elektronen, dann gibt es Formierungsprozesse an den Elektroden.
Possetitjel schrieb: > Und Elkos kann man nicht parallelschalten? Warum denn nicht? Klar geht das, hat aber wenig Sinn da Keramikkondensatoren wesentlich kleineren Innenwiderstand haben und den Innenwiderstand einer Kondensatorgruppe erst richtig nach unten bringen.
Gästchen schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Und Elkos kann man nicht parallelschalten? > Warum denn nicht? Klar geht das, Eben. > hat aber wenig Sinn Nun ja. Knoten- und Maschensatz gelten auch für Elkos. Wenn ich 32 Elkos parallelschalte, habe ich die 32fache Kapazität und etwa ein 32stel des Innenwiderstandes, verglichen mit einem einzelnen Kondensator. Ein Rechenbeispiel habe ich weiter oben geliefert. > da Keramikkondensatoren wesentlich kleineren Innenwiderstand > haben Aber auch i.d.R. wesentlich kleinere Kapazitäten. Im übrigen hatte ich mal mit Elektrokeramik zu tun; ich misstraue hochkapazitiven Kerkos bei Leistungsanwendungen. > und den Innenwiderstand einer Kondensatorgruppe erst richtig > nach unten bringen. Man muss keine Rekorde aufstellen; ein ausreichend niedriger Innenwiderstand genügt.
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