Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung H-Brücke mit µC und Zubehör


von danny_678 (Gast)


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Hallo in die Runde,

auf einer Probeleiterplatte habe ich schon 98% die anliegende Schaltung 
realisiert und es funktioniert soweit einwandfrei. Jetzt will ich mit 
meinem Sohnemann eine Platte fertigen lassen und selber bestücken. Die 
Schaltung ist für ein 24 V E-Kart.

Habt Ihr Anmerkungen und wo und was( Kondensatoren/ Widerstände) sollten 
ergänzt werden. Im Grundsätzlichen muss der Platz erstmal auf der Platte 
sein, wenn dann Widerstandwerte/ C werte geändert werden müssen ist das 
nicht kritisch, als wenn Platz dafür fehlt.

Hier eine kurze Beschreibung.

Bei den Eingängen für die Hallsensoren (Brake/ RPM) habe ich pullup und 
pulldown Widerstände vorgesehen. Je nachdem was ich für ein Sensor 
nehme, wird dann der entsprechende Widerstand bestückt. Das Gaspedal 
liefert einfache 0 - 5 Volt DC. Den Leistungskreis möchte ich extern auf 
einer anderen Leiterplatte machen, deshalb habe ich den Steckverbinder 
MOSFET dafür vorgesehen. Wahrscheinlich wäre es vermutlich besser, 
diesen nicht mit Fachbandkabel auszuführen, sondern mit etwas solideren 
Klemmen, so zum Beispiel den 2 poligen Phönix Steckern? Die Ströme für 
die MOSFET (je 2 immer parallel) sind ja nicht gerade klein und die 
Flachbandleitung (10-15 cm) evtl. schlecht geeignet ?

Ansonsten sollen doch 4 Taster genutzt werden mit pull down für Fahrmodi 
und Einstellungen. Einen LDR gibt’s noch, der bei Dunkelheit das Licht 
einschalten soll und Ausgänge für das Bremse und Licht wenn es dunkel 
ist.

Das LCD mit 1.3 m Kabel kommt dran sowie 4 Bit und Signalleitungen 
dürfte klar sein…

Der Strom der Brücke wird mit einem LEM la 25-np gemessen. Aufgrund der 
Bürde muss das Signal etwas runter geteilt werden. Für vorwärts/ 
Rückwärts ist das Signal dann höher oder niedriger als die 2,5 V 
Gegenspannung

Eine Batteriespannungsmessung und 5 V Referenz gibt es auch.

Vom µC nehme ich nur 1x PWM und nicht das ECCP Modul. Mit den weiteren 
verfügbaren Ausgängen und dem UND Gatter bin ich persönlich flexibler in 
der Programmierung und kann auch die zwei MOSFET unten/ oben 
kurzschließen fürs Bremsen.

Den PWM Ausgang hab ich auf gleich auf den INTERRUPT  gelegt. Damit 
könnte ich bei fallender/ steigende Flanke (aller 200 ms oder so) den 
Strom messen und Mittelwert bilden. Natürlich nicht so oft, da der PIC 
bei 5 kHz PWM Schaltfrequenz mit 10k samples in die Knie geht.

Danke an Euch und Grüße

von danny_678 (Gast)


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Mahlzeit, keine Elektroniker / LP Spezialisten hier oder fehlt noch was?

Danke.

Beitrag #6560047 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Wolfgang (Gast)


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Was hat das mit "...HIGH_SIDE..." und "...LOW_SIDE..." bei OP_1... bis 
OP_4... auf sich?
Das sind doch schon komplette Halbbrücke.

von MiWi (Gast)


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danny_678 schrieb:
> Mahlzeit, keine Elektroniker / LP Spezialisten hier oder fehlt noch was?
>
> Danke.

Hallo Ungeduldiger - nicht jeder wartet auf Deine Schaltpläne damit sie 
binnen Minutenfrist ein Review erleiden...

Bei aller Grindigkeit des PIC - aber auch er braucht 
Abblockkondensatoren.

Offene Gatter a la IC2 sind ein NoGo. Leg beide Eingänge auf GND.

Warum Du symetrische DCDC-Wandler nimmst und dann den jeweilgen -ZWeig 
nicht nutzt ist auch irgendwie rätselhaft. Auch sind die 15V nicht 
begrenzt, Du solltest da jedenfalls eine 1W-Zener oder sowas mit ein 
bischen über 15V Klemmspannung dranhängen damit die Spannungen beim 
Lastwechsel nicht Deine FETs zerstört.

die HC08 können die LEDs der Gatetreiber vermutlich direkt treiben, kein 
Grund über langsame Transistoren die LEDs in dem Chip vorsätzlich zu 
zerstören (warum das so ist darfst Du selber herausfinden)

Warum nennst Du so für die Schaltung existentielle Signale nicht mit 
selbstredendem Namen? Soll man sich am Prozessor selber suchen ob RDx 
irgend ein nebensächliches Signal ist oder ob das doch was wichtiges 
ist?

Wo ist der externe Schutz gegen Brückendurchschuß? dem PIC würde ich das 
nicht anvertrauen (nur zur Info: Microchip und da im speziellen die PCIs 
haben ein Design-In-verbot bei einigen Kunden und auch bei mir, die 
haben sich ihren Ruf diesbezüglich redlich erworben)

Wo ist der Übertemperaturschutz der H-Brücke?

Wo ist der Kurzschlußschutz? Eine Sicherung schützt die Kabel aber nicht 
die Halbleiter - und Du wirst am Anfang vom Programmieren etliche 
Kurzschlüsse verursachen.

Hast  Du berücksichtigt das der/die Motoren auch Energie in das 
24V-System zurückspeisen wenn gebremst wird? Kann Dein System ggfs diese 
Energie aufnehmen? Wenn nein - wie baust Du sie ab? Bremswiderstände?

BAT geht wohin? Und warum ist da kein Kondensator gegen GND?

Hast Du Messtechnik um diese Dinge auch zu messen (Stromzange, Oszi, 
Voltmeter, robustes Labornetzteil (das nicht kaputgeht wenn Rückspeisung 
erfolgt, ausreichend Lastwiederstände um das erst einmal an diesen zu 
testen?, Gehörschutz und Schutzbrille, denn auch 24V können ein Massaker 
anrichten wenn sie aus einem Pb-Akku kommen...)

Da wäre noch einiges, ich denke Du hast mit dem erst einmal genug zum 
lernen und anwenden....

von danny_678 (Gast)


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> Hallo Ungeduldiger - nicht jeder wartet auf Deine Schaltpläne damit sie
> binnen Minutenfrist ein Review erleiden...

Danke MiWi, das ist mir klar, jedoch rutscht so ein Beitrag leider 
schnell nach ganz weit unten.

> Bei aller Grindigkeit des PIC - aber auch er braucht
> Abblockkondensatoren.

Danke, richtig, habe ich eingefügt

> Offene Gatter a la IC2 sind ein NoGo. Leg beide Eingänge auf GND.

Danke, wurden auf Masse gelegt

> Warum Du symetrische DCDC-Wandler nimmst und dann den jeweilgen -ZWeig
> nicht nutzt ist auch irgendwie rätselhaft. Auch sind die 15V nicht
> begrenzt, Du solltest da jedenfalls eine 1W-Zener oder sowas mit ein
> bischen über 15V Klemmspannung dranhängen damit die Spannungen beim
> Lastwechsel nicht Deine FETs zerstört.

Danke, ja hab ich eingefügt. Die DC7DC Wandler fallen auf Arbeit 
genügend an. Bei einer Anlage haben wir die +15V/-15 V IGBT Treiber 
gegen die -A3120 unipolar ausgetauscht und dort sind die -15 V auch 
ungenutzt und machen keine Probleme

> die HC08 können die LEDs der Gatetreiber vermutlich direkt treiben, kein
> Grund über langsame Transistoren die LEDs in dem Chip vorsätzlich zu
> zerstören (warum das so ist darfst Du selber herausfinden)

Die Schaltung habe ich von Arbeit übernommen, das einzige was bei mir 
anders ist, ist nur die "Bezeichnung" des Transistors in der Zeichnung. 
Bist Du dir wirklich sicher? Die LED saugt 7-16 mA. Aus meiner etwas 
Sicht viel für direkt am PIC.

Was soll ich da selber rausfinden bitte ?

> Warum nennst Du so für die Schaltung existentielle Signale nicht mit
> selbstredendem Namen? Soll man sich am Prozessor selber suchen ob RDx
> irgend ein nebensächliches Signal ist oder ob das doch was wichtiges
> ist?

Hm, gute Frage.... Dachte das ist so ausreichend

> Wo ist der externe Schutz gegen Brückendurchschuß? dem PIC würde ich das
> nicht anvertrauen (nur zur Info: Microchip und da im speziellen die PCIs
> haben ein Design-In-verbot bei einigen Kunden und auch bei mir, die
> haben sich ihren Ruf diesbezüglich redlich erworben)

Da ich nur selten umschalte (vorwärts und rückwärts) mache ich das in 
der Main mit ausreichend Zeit (>100 ms) dazwischen, also erst alles AUS 
dann AN, Das Fahrzeug muss fast stehen eben....

Bis dato hängt ein EUPEC IGBT dran, welche zu viel Spannung wegnimmt und 
damit das Auto deutliche langsamer fährt. Am Anfang hab ich zwei Hand 
voll Mosfet geschrottet, weil Ports kurz HIGH waren (Read modify 
Problem) und jetzt läuft meine frei verdrahtete Leiterplatte 
einwandfrei. es geht also jetzt schon ums schön machen.

> Wo ist der Übertemperaturschutz der H-Brücke?

Wollte ich drauf verzichten, da ich eigentlich kein Abkochen erwarte

> Wo ist der Kurzschlußschutz? Eine Sicherung schützt die Kabel aber nicht
> die Halbleiter - und Du wirst am Anfang vom Programmieren etliche
> Kurzschlüsse verursachen.

Der Mosfet Leistungskreis ist auf einer separaten Platte und wird mit 
einer Sicherung geschützt. Hab noch an jeden Gatetreiber eine bipolare 
Suppressordiode eingefügt als Überspannungsschutz des Treibers.

> Hast  Du berücksichtigt das der/die Motoren auch Energie in das
> 24V-System zurückspeisen wenn gebremst wird? Kann Dein System ggfs diese
> Energie aufnehmen? Wenn nein - wie baust Du sie ab? Bremswiderstände?

Wird in die Batterie über die Freilaufdioden geladen. Wenn das Kart mal 
bergrunter schneller fuhr hatte ich auf dem LCD  gesehen, dass die 
Batteriespannung hoch ging

> BAT geht wohin? Und warum ist da kein Kondensator gegen GND?

Danke, hatte gefehlt. Da die Batterie "Steif" ist hatte ich drauf 
verzichtet. Hab noch einen Bestückungsplatz eingefügt.
>
> Hast Du Messtechnik um diese Dinge auch zu messen (Stromzange, Oszi,
> Voltmeter, robustes Labornetzteil (das nicht kaputgeht wenn Rückspeisung
> erfolgt, ausreichend Lastwiederstände um das erst einmal an diesen zu
> testen?, Gehörschutz und Schutzbrille, denn auch 24V können ein Massaker
> anrichten wenn sie aus einem Pb-Akku kommen...)

THS720P mit 2x Diff. Eingängen, DC Stromzange, Tastköpfe alles da, ich 
repariere beruflich Umrichter (LP und IGBT tausch, etc.) und mach 
Fehlersuche. Designen mache ich jedoch nicht

> Da wäre noch einiges, ich denke Du hast mit dem erst einmal genug zum
> lernen und anwenden....

Danke für die sehr guten Hinweise!! Ich hab den Flachbandstecker MOSFET 
noch gegen Phönix Stecker ausgetauscht. Denke die dünne FB Leitung wäre 
schlecht für die Umladung der Gatekapazitäten. Für jeden Mosfet 
verdrillte kurze Leitungen je 1 mm² und auf der Leistungsplatte  dann 
noch 10 oder 20 k an das Gate als Schutz gegen Source.

Hab mal den geänderten Schaltplan angehangen, wer also noch Anmerkungen 
hat, bitte mitteilen.

Vielen Dank.

von my2ct (Gast)


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danny_678 schrieb:
> Hab mal den geänderten Schaltplan angehangen

Warum eigentlich immer doppelt verpackt als PDF und nicht direkt per 
Exportieren - Image als PNG?

von Äxl (Gast)


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Ich würde die Optos direkt zu den FETs packen. Auf kürzestem Wege.
Dort dden VCC-PIN8 (15V) nochmal jeweils mit 10µF/100nF dicht am PIN5 
(GND) abblocken.
PIN5 vom TLP250 mit separatem Leiterzug direkt zum Source des jweileigen 
FET und nur dort anschließen.

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