Hallo, ich steh vor folgendem Problem: Ich habe ein Controllerboard (Digilent ChipKit Max32 - bitte keine Häme, es war Vorgabe, das zu verwenden) mit Hilfe dessen ich einen bürstenbehafteten DC-Motor (12V Nennspannung) ansteuern möchte. Dazu nutze ich eine Vollbrücke mit 4 N-Kanal-MOSFETs und als Gatetreiber den A3941 von AllegroMicro. Damit habe ich eine Stromregelung implementiert. Nun habe ich folgendes Problem: Wenn der Motor mit Nenndrehzahl in eine Richtung dreht und ich nun mit maximalen Strom bremsen und ihn in die Gegenrichtung beschleunigen möchte, entseht im Moment des Umschaltens auf Grund der "Umpolung" der Vollbrücke und der Induktivität des Motors (+ seine hohe Trägheit) eine Spannungsüberhöhung (~20V). Mein Netzteil ist zwar gegenspannungsfest, aber nicht in der Lage, die Überspannung "abzubauen" - also als Senke zu fungieren. Deshalb hatte ich jetzt die Idee, einfach einen Leistungstransistor parallel zum Motor zu schalten und die gesamte überschüssige Energie einfach zu verbrennen (ist nicht das Effizienteste aber das ist in meinem Fall egal). Mein erster Versuch, bestehend aus einem Darlingtontransistor, bei dem die Basis über eine Zenerdiode an Versorgung hängt (plus 10k-Pull-Down), ist nicht zufriedenstellend. Einerseits steigt die Spannung immernoch von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den Transistor. Gibt es eine Möglichkeit, den Transistor gezielter anzusteuern? Prinzipiell wäre es mir am liebsten, es handelt sich um eine Analogschaltung, da ich mir nicht noch evtl. zusätzliche Probleme durch eine geschaltene Last einhandeln möchte. Vielen Dank für eure Hilfe. MfG Paul
Paul schrieb: > Einerseits steigt die Spannung immernoch > von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V > Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den > Transistor. ganz ohne Spannungsanstieg wird es nicht gehen. Warum stören dich die 14V? Die Vollbrücke und der Gatetreiber sollten doch damit klarkommen, oder? Was den Stromfluss bei 12V angeht: mach den Pulldown niederohmiger, dann fließt das bisschen Leckstrom erst mal über den Pulldown ohne den Transistor aufzusteuern. Ansonsten kannst du überlegen, die Pufferkondensatoren an der Versorgung der Brücke größer zu machen, damit die Energie (zumindest teilweise) gespeichert wird, statt sie zu verbraten.
Schau dir an wie das bei Frequenzumrichtern gemacht wird: http://www.energie.ch/assets/images/article/Bilder/Skizzen/umrichter_frequenzumrichter_schema.gif Und die Ansteuerung könnte in deinem Fall ein TL431 machen.
Paul schrieb: > Einerseits steigt die Spannung immernoch von 12 auf 14V an Nun, das Verhalten ist normal, daher hat man Bremschopper in amtlichen Motorsteuerungen, die die Bremsleistung an einem Bremswiderstand verheizen. Du kannst deinen Transistor natürlich knapper ansteuern, mit einem TL431 ganz exakt z.B. bei 12.1V. Aber achte darauf, dass dein Netzteil nie mehr liefert, 14V erscheint ganz ok, da wird noch nichts kaputt gehen. Kleinen Motoren reicht auch ein Elko an den 12V, in den sie die Bremsenergie reinstopfen ohne dass die Spannung zu sehr steigt.
Achim S. schrieb: > Paul schrieb: >> Einerseits steigt die Spannung immernoch >> von 12 auf 14V an, zum anderen fließt bei Verwendung einer 12V >> Zenerdiode auch im Normalfall ein nicht geringer Strom durch den >> Transistor. > > ganz ohne Spannungsanstieg wird es nicht gehen. Warum stören dich die > 14V? Die Vollbrücke und der Gatetreiber sollten doch damit klarkommen, > oder? Nun, die Versorgung des Motors und des Controllerboards sind die Gleiche. Auf dem Controllerboard ist ein Linearspannungsregler, und der verträgt nur max. 12,5V (Dauerspannung). Da es aber ein Versuchsstand werden soll, will ich von vornherein verhindern, dass das Board gegrillt wird und zwei Versorgungen finde ich persönlich nicht praktikabel. > Ansonsten kannst du überlegen, die Pufferkondensatoren an der Versorgung > der Brücke größer zu machen, damit die Energie (zumindest teilweise) > gespeichert wird, statt sie zu verbraten. Ich habe bereits 3 560uF-Elkos an der Versorgung hängen. Der Motor ist ein 150W-Motor, an dem ohne Getriebe eine Massescheibe mit großer Trägheit angebracht ist. Sinn dahinter ist, die mechanische Zeitkonstante der Drehzahlregelung absichtlich groß zu bekommen (würde man in der Realität nie tun) damit die Regelvorgänge "erlebbar" werden. (Das Ganze soll mal ein Praktikumsversuch werden). Und um die ganze Rotationsenergie der Scheibe in den Ko's speichern zu können, bräuchte ich ne ganze Menge....
Paul schrieb: > Auf dem Controllerboard ist ein Linearspannungsregler, und der > verträgt nur max. 12,5V (Dauerspannung). Ja, wenn der Spielraum zwischen nomineller Versorgung und maximal erlaubter Spannung nur 0,5V ist, ist das knapp. Entweder du steigst auf den schon vorgeschlagenen TL431 als "Präzisionszenerdiode" um. Oder du gehst den anderen Weg und ersparst dem Linearregler ein paar V der Versorgung, indem du ihm eine weitere Zenerdiode vorschaltest (ob der Linearregler die Abwärme verheizt oder die Zener spielt keine große Rolle). Dann dürfte die Spannung wieder auf 14V ansteigen ohne dass der Regler raucht. Und insgesamt wird der Aufbau vielleicht sogar etwas robuster, weil du nicht auf darauf angewiesen bist, dass immer ein Netzteil von genau 12V (und nicht 12,5V) verwendet wird.
Achim S. schrieb: > Oder du gehst den anderen Weg und ersparst dem Linearregler ein paar V > der Versorgung, indem du ihm eine weitere Zenerdiode vorschaltest (ob > der Linearregler die Abwärme verheizt oder die Zener spielt keine große > Rolle). Verstehe ich das gerade richtig, ich soll eine Zenerdiode zw. Eingang und Masse des Linearspannungsreglers packen? Ich habe (hauptsächlich als Verpolungsschutz und zum Schutz des Linearreglers) bereits eine Zenerdiode (3W Verlustleistung) zw. Versorgung und Masse sitzen. Die Motorversorgung ist die selbe wir die Versorgung des Linearspannungsreglers. Deshalb hat es mir diese ja beim letzten mal zerschossen, als ich die Ansteuerung der Vollbrücke gedreht habe. Naiver Weise hatte ich gehofft, die Zenerdiode verträgt den Spitzenstrom, aber sie tut es leider nicht. Deswegen war ich ja erst auf den Gedanken gekommen, alles über 12,5V zu "verbrennen". Aber ich werde mal die Variante mit der "Prezisionzenerdiode" versuchen. Nur eine (dumme) Verständnisfrage: Die Spannungsreferenz für den TL431 kann ich mit Hilfe einer Zenerdiode realisieren, oder? Natürlich müsste ich die vorher ausmessen.
Paul schrieb: > Nur eine (dumme) Verständnisfrage: Die Spannungsreferenz für den TL431 > kann ich mit Hilfe einer Zenerdiode realisieren, oder? Natürlich müsste > ich die vorher ausmessen. Ok, hat sich geklärt, war echt ne dumme Frage, Datenblatt lesen hilft....
"Voltage Crow Bar" ist die richtige Methode, gröbere Überspannungen zu eliminieren.
ths schrieb: > "Voltage Crow Bar" ist die richtige Methode, gröbere Überspannungen zu > eliminieren. Nein. Eine crow bar wird üblicherweise mit einem Thyristor aufgebaut und schliesst kurz, so lange bis der Strom weggenommen wird. Das will man hier bestimmt nicht. Bremschopper heisst das Stichwort, einschalten eines Belastungswiderstandes wenn Spannung zu hoch, ausschalten wenn niedrig genug, daher chopper.
MaWin schrieb: > Eine crow bar wird üblicherweise mit einem Thyristor aufgebaut und > schliesst kurz, so lange bis der Strom weggenommen wird. Dann wird eben unüblicherweise einmal ein Transistor genommen, der nicht 'zündet' und im linearen Betrieb die überschüssige Leistung verheizt, solange die Überspannung anliegt.
m.n. schrieb: > Dann wird eben unüblicherweise Dann sollte man doch üblicherweise einen anderen Namen nehmen, denn Brechstange passt nicht mehr so gut.
MaWin schrieb: > m.n. schrieb: >> Dann wird eben unüblicherweise > > Dann sollte man doch üblicherweise einen anderen Namen nehmen, denn > Brechstange passt nicht mehr so gut. Eine Brechstange muß ja nicht immer gleich brechen. Der neue Name war ja "voltage crow bar", was immer das auch sein mag ;-)
Die "Voltage Crow Bar" ist keineswegs auf die Funktion mit Thyristoren beschränkt. Wenn man einige KW verheizen muss, sind resitive Lasten eher gefragt. Aber in dem Fall hat man auch Geld und Platz für eine raffinierte Ansteuerung.
Paul schrieb: > Verstehe ich das gerade richtig, ich soll eine Zenerdiode zw. Eingang > und Masse des Linearspannungsreglers packen? Nein: der Gedanke war, dass du zwischen 12V-Netz (das ab und zu mal auf 14V hochgeht) und Eingang des Linearreglers eine Zener packst. Der Linearregler macht ja wahrscheinlich 5V oder 3,3V, da reicht ihm auch eine geringere Versorung. Mit Zenerdiode sieht der Linearregler an seinem Eingang nicht mehr 12V (oder mehr) und wird nicht ständig an seinem Limit (12,5V) betrieben. Und dann stört es auch weniger, wenn das 12V Netz mal etwas höher liegt. Diese Zenerdiode muss nicht die gesamte Bremsenergie des Motors schlucken, sondern nur den Linearregler etwas entlasten.
Habe ich jetz was übersehen, oder ist die Frage nach der Stromversorgung noch gar nicht gestellt worden? Sollte das Ganze in einem durch Autobatterie gestützen System Anwendung finden wird die generatorisch erzeugte Energie einfach in den Bleisammler gedrückt. Dazu sind systembedingt Spannungen >13,5V notwendig.
senke schrieb: > Habe ich jetz was übersehen, oder ist die Frage nach der Stromversorgung > noch gar nicht gestellt worden? Dazu wurde schon im ersten Beitrag etwas geschrieben: Paul schrieb: > Mein Netzteil > ist zwar gegenspannungsfest, aber nicht in der Lage, die Überspannung > "abzubauen"
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