"aktiver Freilauf" mit Motor/induktiver Last und Halbbrücke. Betriebszustände

[Jo (trash_m)]

Ich habe die angehängte Halbbrücke aufgebaut und möchte diese weiter zur 
Vollbrücke ausbauen. Jedoch habe ich ein paar Verständnisprobleme 
bezüglich der besten Ansteuerung und dem Fluss des Motorstroms. Meine 
Halbrücke treibt den Motor super bis 65% Tastgrad an (mehr will ich 
nicht testen, da das die Nennspannung des Motors sonst stark 
überschreiten würde und er so schon schnell dreht). Dies klappt 
allerdings nur wenn ich den High Side und Low Side MOSFET invers takte, 
um die Bootstrap Spannung aufrecht zu erhalten. (Für shoot through 
protection sorgt der Treiber. Nach meiner Recherche ist dieser Betrieb 
auch als "aktiver Freilauf" bekannt, macht für mich aber keinen Sinn). 
Effektiv schließe ich ja beim "aktiven Freilauf" in der off-time den 
Motor über T2 kurz was eigentlich dem Zustand bremsen entsprechen müsste 
und dann eher kontraproduktiv wäre. Ich bin mir unsicher wie der Strom 
in dieser Zeit fließt wenn T1 aus ist. Wenn ich T2 nicht ansteuer 
arbeitet die Brücke mit der Motorinduktivität ja wie ein Tiefsetzsteller 
über D2 (allerdings wird da ab 35% Tastgrad der Kondensator nicht mehr 
ausreichend versorgt). Dagegen kann T2 bei Ansteuerung im aktiven 
Freilauf ja eigentlich nicht den Strom der Motorinduktivität leiten, da 
dieser ja weiterhin in Richtung Masse entgegen des Leitenden Kanals des 
Mosfets fließen müsste oder nicht? Aus diesen Gründen schätze ich den 
funktionierenden Betrieb als nicht optimal für Bauteile und Motor ein. 
Oder kann ich ohne Bedenken T1 und T2 invers takten?

Grüße Jo

[Jo (trash_m)]

https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM

Ich habe meinen Denkfehler gefunden unter o.g. link wird der 
Synchrongleichrichter erläutert welcher das gleiche prinzip nutzt wie 
der aktive Freilauf. Der Mosfet leitet den Strom eben doch in die andere 
Richtung ich habe da was mit durcheinander gebracht. Wenn der Motor im 
statischen Zustand ist wird auch keine Energie im Motor verbraten oder 
rückgespeist. Man muss nur aufpassen das man nicht zu schnell den 
Tastgrad ändert, da sich die Schaltung sonst wie ein Hochsetzsteller 
verhält und es zu Spannungsspitzen am Netzteil kommt, was ich auch 
beobachtet habe. Ist meine Schaltung also gut wenn ich die Sollgröße des 
Dutycycles einfach geeignet mit einem Tiefpass filter?

[Falk B. (falk)]

Jo schrieb:
> Ich habe die angehängte Halbbrücke aufgebaut

Fehlt da nicht die Bootstrapdiode? Oder ist die im Treiber eingebaut?

> Oder kann ich ohne Bedenken T1 und T2 invers takten?

Ja.

Jo schrieb:
> Ist meine Schaltung also gut wenn ich die Sollgröße des
> Dutycycles einfach geeignet mit einem Tiefpass filter?

Wozu Tiefpass? Du willst doch keine Gleichspannung zur Steuerung der 
Halbbrücke nutzen, geht mit den ICs gar nicht. Du mußt im Controller 
dafür sorgen, daß sich das Tastverhältnis nicht zu schnell ändert. Das 
kann man IM Controller mit einem DIGITALEN Tiefpass machen. Trotzdem 
kommt am COntroller dann immer eine PWM raus.

[Jo (trash_m)]

Ja ich meinte natürlich einen digitalen Tiefpass der Vorgabe des Duty 
Cycles im uC. Tut mir leid falls ich das nicht korrekt ausgedrückt habe 
und danke fürs bestätigen meiner Annahmen. Das es nur Sinn ergibt die 
FETs mittels PWM anzusteuern war mir bewusst.

Edit: In meinem zweiten Beitrag meinte ich auch Stromspitzen und nicht 
Spannungspitzen

Edit 2: Ja ein Ersatz für die Bootstrap Diode ist im Treiber

[Hans B. (Gast)]

Im Schaltplan fehlt der wichtige Kondensator (in den Schaltplänen von 
deinem Link mit C1 bezeichnet) direkt an der Versorgung der Halbbrücke! 
(kurze Leitungsänge!)
- Beim schnellen Abschalten von T1 wird die Induktivität der (langen) 
Leitung vom Netzteil bzw. Akku den Strom weiter treiben und die Spannung 
wird steigen.
- Beim schnellen Einschalten von T1 kann die Induktivität der Zuleitung 
zu Spannungseibrüchen führen.
Dagegen hilft der C1.
Und auch die Versorgung des Treibers benötigt eine ausreichende 
Kapazität. (-und eventuell zusätzlich eine Drossel od. Widerstand od. 
Diode damit der Motorstrom diesen Kondensator nicht schnell leersaugen 
kann.)

Eine rasche Reduktion der PWM, hin zu geringerem duty-cycle führt zur 
Rückspeisung durch Motorbremsung. Das ist bei Netzteilbetrieb kritisch 
(Überspannung)
- aber weniger beim Akkubetrieb. (Rekuperation)
Im Netzteilbetrieb könnten dann Bremswiderstände erforderlich werden.

[Jo (trash_m)]

Als Pufferkondensator habe ich einen 1000uF Elko zwischen 12V und Masse 
liegen den habe ich aber im Schaltplan unterschlagen merke ich gerade. 
Ist eine Drossel zwingend notwendig der Strom wird ja auch durch den 
Ankervorwiderstand begrenzt. Wie würde man die Drossel denn 
dimensionieren?

[Hans B. (Gast)]

Die 1000µF müssen zum (unbekannten) Maximalstrom (Anlaufstrom) des 
Motors passen -und zur Lieferfähigkeit des Netzteils.
Wählt man da einen zu geringen Wert kann der Spannungseinbruch zu 
Fehlfunktionen des Treibers (od. des µC) führen.
Im Zweifelsfall kann man den Treiber über eine Diode und einen 
Puffer-Elko versorgen. (Wegen der Diode kann der Pufferelko nicht durch 
den Motor leergesaugt werden. Anstelle der Entkoppelung durch Diode 
eventuell auch Widerstand oder Drossel möglich.)