Hallo liebes Mikrocontroller-Forum, aktuell baue ich an einer Motorsteuerung die sowohl die Steuerseite als auch die Lastseite aus dem selben 14,7V- oder 11,1V-LiPo speisen soll. Der PE-DC-Motor befindet sich in einer MOSFET-H-Brücke des DRV8432 für den 4-Quadranten-Betrieb. Da der Motor Rückspeisen soll, stellt sich mir die Frage: Ist es ausreicht den Last-GND und Steuer-GND zu trennen oder muss ich auch die Spannungsversorgung potentialtrennen? Da ich nur einen einzigen Akku verwenden möchte, fällt mir dafür als Option nur ein, parallel zueinander den Akku, den Motor und einen Flyback (Hoch-Tiefsetzsteller) wie z.B. den LM2587-12 von TI auf meiner Platine zu integrieren. So weit ich das beurteilen kann, wäre damit folgende Situation hergestellt: Die rückfließenden induktiven Ströme des Lastkreises können über die Primärseite des Flyback-Trafos fließen. Da dieser im Current-Mode arbeitet, wird er bei Überstrom abschalten, wodurch der Strom weiter nur in den Akku zurückfließen kann. Die 12V-Sekundärseite bleibt von diesem Vorgang unbetroffen, da die Stromkreise getrennt sind. Ist diese Interpretation richtig? Kann es auch passieren, dass ich durch induktive Ströme einen Schaltregler im Voltage-Mode zerstören kann? Ich würde mich wahnsinnig freuen, wenn jemand seine Erfahrungen mit der obigen Problematik teilen möchte. Vielen Dank im Voraus Franz Braun
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Mir erschließt sich überhaupt nicht, warum du unbedingt eine Trennung
für den Motortreiber willst, wenn er doch in den Akku zurückspeisen
soll.
Das macht er doch gerade, wenn der Motortreiber direkt am Akku hängt.
>> Die rückfließenden induktiven Ströme des Lastkreises können über die
Primärseite des Flyback-Trafos fließen.
- Ein Flyback-Wandler speist nicht zurück! (verhindert die
Ausgangsdiode)
- Einen Flyback-Wandler zu verwenden ist auch nicht optimal/gut.
- nur ein synchroner Wandler (oder Buck-Boost)kann prinzipiell
zurückspeisen. Jedoch verhindern das fast alle Wandler-ICs!
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Hallo Anno, danke für die schnelle Antwort. Offensichtlich habe ich mich bei der Schilderung meiner Schaltung missverständlich ausgedrückt. Deshalb reiche ich hier einen prinzipiellen Schaltplan nach. Im Bild ist oben ein BUCK im Voltage Mode angedeutet. Die beiden Klemmen sollen meine Frage symbolisieren, wo genau ich diesen und andere IC's (z.B. den Treiber DRV8432) anschließen sollte. In dieser Konfiguration kann der Motorstrom nicht durch die 12V-Sekundärseite des Flyback. Meine Frage bezieht sich eher darauf, ob diese galvanische Trennung notwendig ist, damit der rückfließende induktive Motorstrom nicht durch IC's ohne Strombegrenzung fließen kann, da diese möglicherweise zerstört werden können. Konkret habe ich die Vermutung, dass ich ein Voltage-Mode-5V-SNT zerstört habe, da dieses im leitenden Zustand den Motorstrom zurückleitet, ohne diesen zu messen und abzuschalten (kein Current-Mode). Daher meine Frage, ob es notwendig ist, die Potentiale zu trennen; oder reicht eine Trennung der Massen von Leistungs- und Steuerseite? Danke im Voraus Franz Braun
ERGÄNZUNG ZU MEINER ANTWORT: Ich stimme dir zu, dass man über die Ausgangsseite des FLYBACK nicht zurückspeisen kann. Meine Idee war die, dass Akku, Motor und PRIMÄRSEITE des FLYBACK parallel verschaltet sind (siehe Abbildung). So könnte der rückfließende Motorstrom Teils durch die Hauptinduktivität des FLYBACK-Trafos fließen, bis dessen Current-Mode den MOSFET abschaltet. In der restlichen Zeit dieser Phase würde der verbleibende Strom ausschließlich in den Akku zurückfließen. Die 12V-Sekundärseite soll davon gänzlich unbetroffen bleiben. Besten Dank Franz Braun
In deinem Schaltplan wird der Ein und Ausgang des Flyback praktisch kurzgeschlossen, weil oben links die beiden "Signale" "Flyback12V" und Lipo 14,7V" miteinander verbunden sind. Gibt es einen Grund warum du von dem Akku erst auf 12V und dann auf 5V zwei Schaltregler in Reihe schaltest? FranzBraun schrieb: > Konkret habe ich die Vermutung, dass ich ein Voltage-Mode-5V-SNT > zerstört habe, da dieses im leitenden Zustand den Motorstrom > zurückleitet, ohne diesen zu messen und abzuschalten (kein > Current-Mode). > Daher meine Frage, ob es notwendig ist, die Potentiale zu trennen; oder > reicht eine Trennung der Massen von Leistungs- und Steuerseite? Dunkel der Sinn deiner Rede ist ...
Warum hat dein Sperrwandler eigentlich primär eine Freilaufdiode. So kann er doch gar nicht funktionieren.
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Hallo Udo S., danke für die schnelle Antwort. Im ersten Bild sind die beiden Potentiale eigentlich ohne Verbindung, nebeneinander liegend - vielleicht sieht man das auch nicht richtig, oder es ist tatsächlich falsch gezeichnet. Das Bild sollte die Frage zum Ausdruck bringen, ob es einen qualitativen oder funktionalen Unterschied macht, wo ich das 5V-SNT anschließen sollte: an"LiPo14.7V" oder an "FLYBACK12V"?. Ich hoffe, dass die neue Zeichnung dieses Missverständnis beheben kann. Zu deiner Frage: Die 12V werden als Versorgungsspannung für den Treiber DRV8432 benötigt und sollten nicht mehr als zwischen 11,5V und 12,5V schwanken. Die 5V sind für andere Anwendungen gedacht, die mit der obigen Schaltung nichts zu tun haben. > Dunkel der Sinn deiner Rede ist ... Anders formuliert: Der rückfließende Induktive Motorstrom wird ja gemäß dem Ohm'schen Gesetz über den kleinsten Widerstand wieder zurück in den Motorzweig fließen. Im obigen Bild ist angedeutet, dass bei einem Anschluss des 5V-SNT-Eingangs an "LiPo14.7V" und einem sehr kleineren Widerstand an dessen Ausgang, ein Teil des Stromes nicht zwangsläufig zurück in den Akku fließen müsste. Ich hoffe, ich konnte die Verwirrung beseitigen. Vielen Dank im Voraus Franz Braun
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ERGÄNZUNG ZU MEINER ANTWORT: Hallo Udo S, wegen des Freilaufdiode: Ja! natürlich hast du recht. Ich hatte bei der Übertragung der Prinzip-Schaltung einen Fehler eingebaut. Im Prinzip hätte ich auch nur "Primärseite" und "Sekundärseite" hinschreiben können, da die konkrete Funktionsweise ja bekannt ist. Ich dachte nur, so wäre es anschaulicher. Im Anhang die Korrektur. Vielen Dank Franz Braun
Der rückfliessende Strom lädt den Lipo Akku. Dadurch steigt die Spannung am Lipo um ein paar Millivolt an. Durch den Sperrwandler fliesst gernau dann Strom wenn der Transistor primär durchschaltet um den Trafo zu laden, wie sonst auch. Ob der Strom jetzt vom Akku oder vom Motor kommt ist dem Wandler egal, er kann die Elektronen nicht voneinander unterscheiden. FranzBraun schrieb: > Das Bild sollte die Frage zum Ausdruck bringen, ob es > einen qualitativen oder funktionalen Unterschied macht, wo ich das > 5V-SNT anschließen sollte: an"LiPo14.7V" oder an "FLYBACK12V"?. Es spricht absolut nix dagegen die 5V über einen Step Down direkt aus der Akkuspannung zu erzeugen. Warum nimmst du einen (selbstgebauten) Schaltwandler für die Treiber? Nimm doch welche die auch die max. Akkuspannung vertragen oder ein 12V Low Drop Regler, ich glaube nicht daß dein Fly Back soviel effizienter wird. Wenn allerdings dein Akku nicht richtig angeschlossen ist, dann könnte im Schubbetrieb der zurückfliessende Strom deine Wandler ggf. beschädigen oder stören. Und was die "getrennte Massen" sollten verstehe ich immer noch nicht. natürlich brauchst du eine gemeinsame Masse, wie sollen sonst die Steuersignale einen eindeutigen Spannungsbezug zur Leistungsseite haben. Was man macht ist ein sauberer Sternpunkt am Akku von dem die Masseleitungen abgehen um Masseschleifen zu verhindern.
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Hallo Udo S., eine wirklich hilfreiche und ausführliche Antwort. Vielen Dank! > Wenn allerdings dein Akku nicht richtig angeschlossen ist, dann könnte > im Schubbetrieb der zurückfliessende Strom deine Wandler ggf. > beschädigen oder stören. Das ist genau worauf ich hinaus wollte. Allerdings wäre für mich noch zu klären, warum die Wandler dadurch gestört. Ist meine Vermutung vielleicht doch richtig, dass es mit dem Modus (Voltage-,Current- etc.) der Wandler zusammenhängt? Zu deinen Fragen: > Warum nimmst du einen (selbstgebauten) Schaltwandler für die Treiber? Die Schaltung wird zeitweise mit einem 11,1V-Akku und teils mit einem 14,7V-Akku betrieben. Sie darf für den Treiber den bereich zwischen 11V und 13V nicht verlassen. Ein anderer Treiber kommt auf die schnelle für die konkrete Anwendung leider nicht in Frage. Ich hatte gemessen, dass die Akku-Spannung stark schwankt. Daher hatte ich die Idee einen FLYBACK oder BUCK-BOOST zu verwenden um ggf. von (11.1 - X)V Volt hochsetzen oder von 14,7V runtersetzen zu können. > Und was die "getrennte Massen" sollten verstehe ich immer noch nicht. Der Rückfließende Motorstrom von bis zu 10A könnte das Massepotential auf ungleich 0V bringen. Daher wollte ich die Strompfade von Motorstrom und Elektronikstrom trennen. Alles in allem werde ich dazu tendieren einen BUCK-BOOST für den Treiber zu verwenden. Mit besten Grüßen und vielen Dank Franz Braun
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