IGBT für PWM-Signal, Auswahl / Schaltkreis

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Autor
IGBT für PWM-Signal, Auswahl / Schaltkreis
Suche nach: pwm (3609) schaltkreis (611)

    







BID = 993507

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart
 

  


Hallo Leute,

ich brauche eure Hilfe für eine PWM Motorsteuerung. Ich wurde trotz stundenlangen Einlesen nicht besonders schlauer.

1)
Ein 12V DC Motor soll mit einer SPS über PWM geregelt werden. Die SPS liefert eine 24V Ausgangsspannung, die Frequenz liegt bei 1-2kHz.
Stromstärke des Motors liegt bei höchstens 8A.

Da die SPS so hohe Ströme nicht schalten kann, muss logischerweise ein IGBT dazwischen. Könnt ihr mir einen passenden IGBT in TO-220 empfehlen, oder mir sagen auf welche Angaben ich in den Datenblättern achten muss?

Zur Beschaltung:
Versorgungsspannung an Motor+, Motor- an Collector und Emitter an V-. Ist soweit korrekt oder?
Wie soll ich das Gate ansteuern, wenn die Spannung 24V beträgt? Muss Widerstand dazwischen rein?


2)
Mit welcher Schaltung lässt sich die Stromstärke eines 12V DC Motors auf 1,5A begrenzen?



Über eure Hilfe oder Lösungsansätze wäre ich sehr dankbar!

Viele Grüße,
Michael

BID = 993521

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
muss logischerweise ein IGBT dazwischen.
Warum ist das logisch?
Bei der niedrigen Betriebsspannung würde ich eher an einen MOSFET denken.

P.S.:
Zitat :
Mit welcher Schaltung lässt sich die Stromstärke eines 12V DC Motors auf 1,5A begrenzen?
Irgen eines anderen oder der Strom des 8A Motors?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 20 Jun 2016 16:15 ]

BID = 993529

Offroad GTI

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Beiträge: 12634
Wohnort: Cottbus

Wie perl schon sagte, gehört dort kein IGBT hin. Die werden erst ab ca. 200V interessant.


Zitat :
Wie soll ich das Gate ansteuern, wenn die Spannung 24V beträgt? Muss Widerstand dazwischen rein?
Nein, ein Widerstand ändert am Gate-Potential nichts, da es keinen Strom aufnimmt. Erweiterst du diesen Widerstand allerdings um eine Z-Diode parallel zur Gate-Source Strecke, wäre dies eine rudimentäre Variante. Eine Gegentaktendstufe die etwas fortgeschrittenere.


Zitat :
Da die SPS so hohe Ströme nicht schalten kann
Klar, steht außer Frage. Mit welcher SPS willst du aber überhaupt ein 2kHz PWM Signal erzeugen?


_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 20 Jun 2016 17:26 ]

BID = 993756

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart

Hallo,

danke für eure Antworten!

An MOSFETs hätte ich jetzt nicht gedacht, aber die scheinen wirklich besser geeignet zu sein. Gut dann kann ich den Widerstand ja weglassen. Eine Gegentaktendstufe brauche ich hier nicht, oder?

Zur Strombegrenzung:
Wenn ich mir im Datenblatt von MOSFETS anschaue, wäre es nicht möglich mit einer niedrigeren Gate-Source Spannung den Strom von Drain-Source zu begrenzen?

Zur SPS: Eine S7-1200 wird verwendet. Mit der Frequenz bin ich mir ehrlich gesagt nicht ganz sicher, die Programmierung übernimmt ein Bekannter von mir.

Viele Grüße,
Michael



BID = 993760

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Gut dann kann ich den Widerstand ja weglassen.
Hat niemand behauptet


Zitat :
wäre es nicht möglich mit einer niedrigeren Gate-Source Spannung den Strom von Drain-Source zu begrenzen?
Grundsätzlich schon. Elektronische Lasten arbeiten nach dem Prinzip. Funktioniert aber nur in Verbindung mit einer Regelung und vor allem einem Kühlkörper.

Das Ding ist nur, PWM ist schon eine Art Strombegrenzung. Bei einem Tastverhältnis von x fließt im Mittel auch nur noch der x-fache Nennstrom.

Wozu dort der Strom begrenzt werden soll, hast du ja noch nicht verraten




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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 993776

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart

Was wäre dann eigentlich die Funktion des Widerstands vor dem Gate bei einem MOSFET? Im Gegensatz zum Transistor haben wir doch hier keine großen Ströme von Basis zu Emitter?

Also kurz zu meinem Projekt: Das wird die Drehzahl- und Lüfterregelung für meinen Stromerzeuger, mit dem ich Solarbatterien auflade.
Die Drosselklappe wird angetrieben von einem 12V DC Motor, der dann je nach Belastungszustand "Gas geben" sollte.

Des Weiteren ist da noch der Kühlerlüfter. Dieser sollte eigentlich 2-Stufig laufen über eine Strombegrenzung. Denke aber vom Aufwand mittlerweile, dass hier auch eine PWM-Regelung einfacher wäre.

In der Mechanik und Elektrik bin ich ziemlich fit, allerdings ist mein Wissen über Elektronik noch lückenhaft.

BID = 993781

Offroad GTI

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Beiträge: 12634
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Zitat :
Was wäre dann eigentlich die Funktion des Widerstands vor dem Gate bei einem MOSFET?

Hatte ich nicht schon erwähnt, dass ein Widerstand allein nichts bringt, und dementsprechend erweiternde Maßnahmen getroffen werden müssen...


Zitat :
keine großen Ströme von Basis zu Emitter?
Ein MOSFET verfügt weder über den einen, noch den anderen Anschluss. Davon abgesehen stimmt es schon, dass ein MOSFET keinen statischen Steuerstrom aufnimmt. Zu hohe Spannungen (i.d.R. sind 15V das Maximum) über der Gate-Source Strecke mag er jedoch nicht.


Zitat :
Die Drosselklappe wird angetrieben von einem 12V DC Motor, der dann je nach Belastungszustand "Gas geben" sollte.
Dann brauchst du den Motor doch nur ein- und ausschalten, abhängig der von der Klappe zurückgemeldeten Stellung.
Oder hat die Klappe direkt einen PWM-Eingang und die interne Elektronik setzt das Tastverhältnis in die entsprechende Klappenstellung um?


Zitat :
Dieser sollte eigentlich 2-Stufig laufen über eine Strombegrenzung. Denke aber vom Aufwand mittlerweile, dass hier auch eine PWM-Regelung einfacher wäre.
Nicht einfacher. PWM ist praktisch die einzige wirtschaftliche Möglichkeit.



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BID = 993972

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart

Gut das habe ich soweit verstanden.

Ich habe mir überlegt, mit 2 Widerständen, wo einer als Pulldown gegen Masse dient, die 24V von der SPS auf <15V zum Gate zu bekommen.
Dann müsste der Aufbau doch so funktionieren? Oder habe ich noch etwas vergessen?

BID = 993986

Offroad GTI

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Beiträge: 12634
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Zitat :
Dann müsste der Aufbau doch so funktionieren?
Grundsätzlich schon. Durch einen ungünstigen Aufbau und oder Umgebungseinflüsse kann es jedoch sein, dass es so einfach nicht zuverlässig funktioniert.




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BID = 994189

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart

Hättest du mir vielleicht einen Vorschhlag, wie ich es besser lösen könnte?

BID = 994398

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
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Ich würde einen optisch isolierten Treiber nehmen, um einem Großteil eventuell auftretender Probleme aus dem Weg zu gehen.
Bsp: https://www.conrad.de/de/gate-drive......html

Mit entsprechender Hilfsbeschaltung könnte das Ganze dann so aussehen:




Die krummen Linien sind kein Versehen, sondern sollen kürzest mögliche Verbindungen darstellen. Große Stromschleifen in Verbindung mit schnell schaltenden MOSFETs, sind sonst eine prima Störquelle.
Der Treiber selbst sollte auch möglichst nah am MOSFET platziert werden, sonst könnte man sich den Aufriss gleich sparen.
Das Symbol U1 ist nur exemplarisch, man erkennt hoffentlich, wie es gemeint ist.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 29 Jun 2016 20:34 ]

BID = 994413

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Mit entsprechender Hilfsbeschaltung könnte das Ganze dann so aussehen:
Nö.
Womit entlädst du das Gate, und was soll der seltsame Anschluß am Gehäuse des Optokopplers?

BID = 994415

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
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Zitat :
Womit entlädst du das Gate
Mit der Gegentaktendstufe des verlinken Treibers


Zitat :
was soll der seltsame Anschluß am Gehäuse des Optokopplers?
Ich sehe schon, der Hinweis
Zitat :
Das Symbol U1 ist nur exemplarisch, man erkennt hoffentlich, wie es gemeint ist.

war wohl nicht ganz eindeutig. Werde nächstes mal nur eine Blackbox zeichnen




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BID = 994441

micha363

Gerade angekommen


Beiträge: 7
Wohnort: Stuttgart

Danke für deine Mühe! Die Lösung mit dem Optokoppler scheint wirklich eine sehr saubere Sache zu sein.

Ich versuche gerade deine Schaltung zu verstehen. Kannst du mir vielleicht die Funktion im Schaltbild von der Zenerdiode und C1 und C2 erklären?

Wie würdest du die Freilaufdiode zwischen Motor+ und Motor- auslegen?

R5 hat 470 Ohm?

BID = 994444

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12634
Wohnort: Cottbus


Zitat :
die Funktion im Schaltbild von der Zenerdiode und C1 und C2 erklären?
Die Zenerdiode generiert die 15V Hilfsspannung. Da das Gate vom MOSFET einen hohen Spitzenstrom aufnimmt (so soll es ja auch sein), würde diese Spannung aber stark einbrechen (und der MOSFET damit nicht zuverlässig schalten), wenn nicht irgendwo ein Ladungsspeicher (aka Kondensator) wäre.
Dieser (Elektrolytkondensator) liefert den Umladestrom von etwa 300mA praktisch im Alleingang, da durch R3 im Mittel nur etwa 5mA fließen. Der Keramikkondensator soll hochfrequente Anteile des Impulses abfangen.


Zitat :
Wie würdest du die Freilaufdiode zwischen Motor+ und Motor- auslegen?
Mindestens auf den Motornennstrom. Etwas in die Richtung MBR1645.


Zitat :
R5 hat 470 Ohm?
Nein. Habe erst mal Pi*Daumen 47 Ohm angenommen.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 30 Jun 2016 15:47 ]


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