Ansteuerung Schrittmotor Mosfet-Vollbrücke

[Michael Koch]

Hallo,

ich habe eine Frage zur Ansteuerung einer Mosfet-Vollbrücke für einen
Schrittmotor.
Als Gate-Treiber werden IR2111 oder ähnlich verwendet. Die Stromversorgung
für die oberen Gate-Treiber erfolgt dynamisch über eine Diode und
Speicherelko.
Fall 1: Der Schrittmotor hat einen relativ kleinen Innenwiderstand, so dass
die Stromregelung die Vollbrücke ständig umschaltet. Die dynamische
Stromversorgung ist in diesem Fall kein Problem, weil der obere Mosfet nie
lange eingeschaltet bleibt.
Fall 2: Der Schrittmotor hat einen relativ grossen Innenwiderstand, so dass
der Fall eintreten kann dass die Betriebsspannung nicht ausreicht um den
gewünschten Strom in die Wicklung hinein zu bekommen. In diesem Fall kann es
passieren, dass der obere Mosfet längere Zeit eingeschaltet bleibt (wenn der
Motor still steht), und dann versagt natürlich die dynamische
Stromversorgung für den Gate-Treiber. Die Spannung im Speicherelko sinkt ab
und irgendwann steigen die ohmschen Verluste im Mosfet an, bis zur
Zerstörung desselben.
Was kann man dagegen tun? Für jeden oberen Mosfet eine eigene galvanisch
getrennte Stromversorgung ist sehr aufwändig. Gibt es einfachere
Möglichkeiten?

Gruss
Michael

 

[Tilmann Reh]

Michael Koch schrieb:

ich habe eine Frage zur Ansteuerung einer Mosfet-Vollbrücke für einen
Schrittmotor.
Als Gate-Treiber werden IR2111 oder ähnlich verwendet. Die Stromversorgung
für die oberen Gate-Treiber erfolgt dynamisch über eine Diode und
Speicherelko.
Fall 1: Der Schrittmotor hat einen relativ kleinen Innenwiderstand, so dass
die Stromregelung die Vollbrücke ständig umschaltet. Die dynamische
Stromversorgung ist in diesem Fall kein Problem, weil der obere Mosfet nie
lange eingeschaltet bleibt.
Fall 2: Der Schrittmotor hat einen relativ grossen Innenwiderstand, so dass
der Fall eintreten kann dass die Betriebsspannung nicht ausreicht um den
gewünschten Strom in die Wicklung hinein zu bekommen. In diesem Fall kann es
passieren, dass der obere Mosfet längere Zeit eingeschaltet bleibt (wenn der
Motor still steht), und dann versagt natürlich die dynamische
Stromversorgung für den Gate-Treiber. Die Spannung im Speicherelko sinkt ab
und irgendwann steigen die ohmschen Verluste im Mosfet an, bis zur
Zerstörung desselben.
Was kann man dagegen tun? Für jeden oberen Mosfet eine eigene galvanisch
getrennte Stromversorgung ist sehr aufwändig. Gibt es einfachere
Möglichkeiten?

Besseren Gate-Treiber nehmen: HIP 4081A. Der treibt auch statisch.

--
Dipl.-Ing. Tilmann Reh
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Thorsten Ostermann]

Hallo Michael!

Fall 2: Der Schrittmotor hat einen relativ grossen Innenwiderstand, so dass
der Fall eintreten kann dass die Betriebsspannung nicht ausreicht um den
gewünschten Strom in die Wicklung hinein zu bekommen. In diesem Fall kann es
passieren, dass der obere Mosfet längere Zeit eingeschaltet bleibt (wenn der
Motor still steht), und dann versagt natürlich die dynamische
Stromversorgung für den Gate-Treiber.
....
Was kann man dagegen tun?

Abgesehen von Tilmans Antwort würde ich eine höhere Versorgungsspannung
empfehlen. Motoren mit Nennspannungen >12V sind mir nicht bekannt. Wenn
du als mit Spannungen ab 15V arbeitest, dürfte Fall2 nichtmehr auftreten
können. Unabhängig von diesem Schaltungsmako wählt man die
Versorgungsspannung so hoch wie möglich, weil dann die Stromantiegszeit
kürzer wird und der Motor bei höheren Drehzahlen mehr Moment behalt.

Gruß
Thorsten

 

[Uwe Hercksen]

Thorsten Ostermann schrieb:

Abgesehen von Tilmans Antwort würde ich eine höhere Versorgungsspannung
empfehlen. Motoren mit Nennspannungen >12V sind mir nicht bekannt. Wenn
du als mit Spannungen ab 15V arbeitest, dürfte Fall2 nichtmehr auftreten
können. Unabhängig von diesem Schaltungsmako wählt man die
Versorgungsspannung so hoch wie möglich, weil dann die Stromantiegszeit
kürzer wird und der Motor bei höheren Drehzahlen mehr Moment behalt.

Hallo,

und wenn dann die höhere Betriebsspannung wieder sinkt, ob nun durch
Netzunterspannung, Netzausfall, durchgebrannte Sicherung etc. besteht
offenbar auch noch das Risiko das der obere Mosfet durchbrennt wenn er
eingeschaltet bleibt....

Bye

 

[MaWin]

"Michael Koch" <astroelectronic@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:dmjrth$d35$03$1@news.t-online.com...

Fall 2:

gibt's nicht, der Motor hat eine geringere Nennspannung zu haben,
also reicht der IR2111
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Thorsten Ostermann]

Hallo Uwe!

und wenn dann die höhere Betriebsspannung wieder sinkt, ob nun durch
Netzunterspannung, Netzausfall, durchgebrannte Sicherung etc. besteht
offenbar auch noch das Risiko das der obere Mosfet durchbrennt wenn er
eingeschaltet bleibt....

Die Spannung sollte man dann schon Überwachen. Unterhalb von 10V
schalten ja auch die unteren FETs nicht mehr voll durch bzw. haben
deutlich mehr Verluste.

Gruß
Thorsten