MOSFET Ansteuerung mit PWM Signal

[Bimini]

Hallo

Ich möchte über zwei Mosfets einen kleinen Elektromotor mittles PWM Signal ansteuern. Vom Mikrocontroller habe ich ein PWM Signal von 0-5V mit 490Hz. Damit möchte ich die Geschwindigkeit eines Motors Regel und den Motor Bremsen.

Von der Grundschaltung also sowas in der Art



VCC sind 14,8V
Der Motor braucht so ca. 100mA Dauerstrom.

Ich hab noch ein paar Mosfets hier Rumliegen.
2x P-Kanal : F9530N
2x N-Kanal : 80CN10N
2x N-Kanal : 10N10

Soweit ich das Verstanden habe kann ich für eine 5V Logik den 80CN10N benutzten.
Die Frage ist nur ob und was ich noch an sonstigen Bauteilen in die oben dargestellte Zeichnung intigrieren muss. Da ich etwas Platzprobleme hab sollte nur die nötigsten Bauteile zum Einsatz kommen.

Danke Bimini

 

[dino03]

Hallo,

Von der Grundschaltung also sowas in der Art

Anhang anzeigen 4298

VCC sind 14,8V
Der Motor braucht so ca. 100mA Dauerstrom.

Ich hab noch ein paar Mosfets hier Rumliegen.
2x P-Kanal : F9530N
2x N-Kanal : 80CN10N
2x N-Kanal : 10N10

Soweit ich das Verstanden habe kann ich für eine 5V Logik den 80CN10N benutzten.

Tja ... die Schaltung wird so nicht funktionieren oder wie willst du die 20V Steuerspannung für den oberen MOSFET aufbringen?
Der steuert zwar bei 5V durch aber er benötigt die 5V nicht irgendwo in der Luft sondern als Spannungsdifferenz zum Source. Sieh dir mal an auf welcher Spannung der Source-Anschluß des oberen MOSFET liegt wenn der untere sperrt.

Gruß
Dino

 

[Bimini]

mhm ok. Gibts den noch eine andere Möglichkeit mit den vorhanden Transistoren?

Zur Not kann man die Bremsfunktion auch weglassen.
was brauch ich dann noch zwischen Mikrocontroller und Mosfet?

 

[Bimini]

Hallo

kennt sich da wirklich keiner mit aus?

 

[AVRuser]

Hallo Bimini,

du solltest zwischen MOSFET und µC noch einen Wiederstand einfügen, da wenn der MOSFET
geschaltet wird eine interne Kapazität umgeladen wird, wodurch kurzzeitig ein
sehr hoher Strom fließen kann (Im extremfall im Ampere bereich) welcher deinen
Mikrocontroller zerstören würde(kann).

Wenn du allerdings sehr große Lasten hättest darfst du nicht einfach nen Widerstand verwenden
da der Widerstand das Schalten verlangsamt und der MOSFETs würde sich in dieser Zeit
eventuel unzulässig hoch erwärmen, bis er voll durchgesteuert ist...ist aber in deiner Aplikation k. Problem...

Aber wenn du es so machen willst musst du dir noch einen passenden MOSFET besorgen,
wie Cassio auch berreits gesagt hat! Emfehlen kann ich für direckte interaktion mit
einem Mikrocntroller (Widerstand nicht vergessen!) den IRLU024.

Den Widerstand kannst du einfach nach dem ohmschen Gesetz berrechnen,
für den oben von mir genannten bieten sich etwa 240Ohm an.

hoffe ich habe dir geholfen!
Gruß:
AVRuser

 

[Bimini]

Hallo

Erstmal danke für deine Hilfe.

Da es gut währe wenn ich den Motor schonmal ansteuern kann. Kann ich dann nur einen von den Mosfets (80CN10N) von mir nehmen und als Gatewiederstand einen 240Ohm nehmen. Hab ich das soweit richtig verstanden.

Für den 2-Quadrantensteller von oben müsste ich dann andere Mosfets besorgen (IRLU 024N).

Also so:



Später kann ich die Mosfets ja immernoch austauschen um die Bremsfunktion zu realisieren. Es wär halt erstmal wichtig den Motor überhaupt zum laufen zu Bringen.

 

[AVRuser]

also im Prinzip sollte das so funktionieren, der Widerstandswert gilt allerding nur wenn
dein µC-Pin auch 20mA verkraften kann (Atmega?).

Außerdem hast du im Schaltplan einen Transistor eingesetzt, das MOS-FET-Schaltzeichen
ist weitgehend anders!

Gruß:
AVRuser

 

[dino03]

Hallo,

kennt sich da wirklich keiner mit aus?

doch ich kenne mich da problemlos mit aus

Das was du da zusammengebastet hast ist ein typischer Elektronik-Anfängerfehler (einer von vielen)

1. Transistoren (Ob bipolar oder Feldeffekt ist egal) sind keine Relais. Der Steuer- und Lastkreis sind nicht getrennt

2. Wenn man was in der Elektronik bewegen (schalten) will dann benötigt man immer zwei Punkte zwischen denen ein Strom fließen kann oder eine Spannung anliegt.

Du kannst zwar 5V an das Gate des oberen MOSFET anlegen. Aber nach wohin wirkt dieses Potential ? Eine Spannung wird erst daraus wenn du sagst zu welchem zweiten Punkt dieses Potenital wirken soll. Eine Batterie schließt du ja auch nicht nur mit einem Pol an und hoffst das die dann schon irgendwie den Stromkreis schließt.

Der obere MOSFET benötigt seine Spannung zum durchschalten zwischen Gate und Source (wie bereits geschrieben). Wenn der untere Transistor aber sperrt (also hochohmig ist) dann bammelt der Source-Pin des oberen Transistors quasi in der Luft (wenn man den Motor mal rausläßt).

zu deinen MOSFETs ...

"Ich hab noch ein paar Mosfets hier Rumliegen."
2x P-Kanal : F9530N <=== ??? Finde ich nichts drüber (Typenbezeichnung vollständig?)
2x N-Kanal : 80CN10N <== IPP80CN10NG oder IPI80CN10NG von Infineon (not for new design)
2x N-Kanal : 10N10 <=== ??? Finde ich nichts drüber (Typenbezeichnung vollständig?)

Also der IP?80CN10NG ist laut Datenblatt auf jeden Fall kein LogicLevel-MOSFET. Da brauchst du normalerweise mehr als 5V zum ansteuern sonst hast du ne schöne Taschenheizung weil er nicht vollständig durchsteuert.

Mit zwei n-Kanal-MOSFET wirst du deine Schaltung auf jeden Fall nicht hinbekommen. Du benötigst über dem Motor eigentlich eine P-Kanal-MOSFET und dann zB einen npn-Transistor als Wandler um die Ansteuerung des p-MOSFETs zu machen weil du ja auf ein höheres Potential kommen mußt. Der p-Kanal ist dann natürlich mit Drain und Source anders angeschlossen. Läuft der Motor wirklich mit 5V so wie im Plan ? Weil du da Vcc dranstehen hast. Außerdem fehlt über dem Motor noch eine Freilaufdiode wegen der Induktionsspannungen.

... jetzt hat AVRuser schon was geschrieben
kommt davon wenn man so viel Text zusammendreht und noch Datenblätter sucht
Egal ... hier also mein Text.

Gruß
Dino

 

[Bimini]

also im Prinzip sollte das so funktionieren, der Widerstandswert gilt allerding nur wenn
dein µC-Pin auch 20mA verkraften kann (Atmega?).

Ja ist ein 328P auf einem Arduino Nano. Hat 40mA auf den Pins

Außerdem hast du im Schaltplan einen Transistor eingesetzt, das MOS-FET-Schaltzeichen
ist weitgehend anders!

Ja ich weiß. Crococlip hatte nichts anderes und auf dem Laptop hab ich kein Eagle.

1. Transistoren (Ob bipolar oder Feldeffekt ist egal) sind keine Relais. Der Steuer- und Lastkreis sind nicht getrennt

2. Wenn man was in der Elektronik bewegen (schalten) will dann benötigt man immer zwei Punkte zwischen denen ein Strom fließen kann oder eine Spannung anliegt.

Du kannst zwar 5V an das Gate des oberen MOSFET anlegen. Aber nach wohin wirkt dieses Potential ? Eine Spannung wird erst daraus wenn du sagst zu welchem zweiten Punkt dieses Potenital wirken soll. Eine Batterie schließt du ja auch nicht nur mit einem Pol an und hoffst das die dann schon irgendwie den Stromkreis schließt.

Der obere MOSFET benötigt seine Spannung zum durchschalten zwischen Gate und Source (wie bereits geschrieben). Wenn der untere Transistor aber sperrt (also hochohmig ist) dann bammelt der Source-Pin des oberen Transistors quasi in der Luft (wenn man den Motor mal rausläßt).

Ja ist klar. Masse vom Controller verbind ich mit der Masse vom Netzteil. Hab ich jetzt nur nicht eingezeichnet.

zu deinen MOSFETs ...

"Ich hab noch ein paar Mosfets hier Rumliegen."
2x P-Kanal : F9530N <=== ??? Finde ich nichts drüber (Typenbezeichnung vollständig?)
[!QUOTE]Da hab ich was gefunden : https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame&productID=IRF9530NLink

2x N-Kanal : 80CN10N <== IPP80CN10NG oder IPI80CN10NG von Infineon (not for new design)

Ist der hier:http://www.conrad.de/ce/de/product/153422/TRANSISTOR-IPP80CN10NG-BUZ-72

2x N-Kanal : 10N10 <=== ??? Finde ich nichts drüber (Typenbezeichnung vollständig?)

Dazu hab ich leider auch nichts gefunden. Auf dem Gehäuse steht nur 10N10 und GAA705. LAut Logo ist der auch von Infineon

Also der IP?80CN10NG ist laut Datenblatt auf jeden Fall kein LogicLevel-MOSFET. Da brauchst du normalerweise mehr als 5V zum ansteuern sonst hast du ne schöne Taschenheizung weil er nicht vollständig durchsteuert.

Ah ok. Ich bin hab da auf die Infos die ich von der Conrad Seite hab vertraut. Da steht "UGS th 2.4 - 4 V" und "Dieser Transistor ist µC-, TTL- und CMOS-kompatibel."

Mit zwei n-Kanal-MOSFET wirst du deine Schaltung auf jeden Fall nicht hinbekommen. Du benötigst über dem Motor eigentlich eine P-Kanal-MOSFET und dann zB einen npn-Transistor als Wandler um die Ansteuerung des p-MOSFETs zu machen weil du ja auf ein höheres Potential kommen mußt. Der p-Kanal ist dann natürlich mit Drain und Source anders angeschlossen. Läuft der Motor wirklich mit 5V so wie im Plan ? Weil du da Vcc dranstehen hast. Außerdem fehlt über dem Motor noch eine Freilaufdiode wegen der Induktionsspannungen.

Ok. Ich hab mich die Idee zu dem Obigen Aufbau hier her:http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/5/57/Motor_PWM_2.gif

Wie genau muss ich das dann aufbauen?

 

[dino03]

Hi,

Ja ist ein 328P auf einem Arduino Nano. Hat 40mA auf den Pins

nimm irgendwas zwischen 180 und 470 Ohm. Das paßt schon.

Ja ist klar. Masse vom Controller verbind ich mit der Masse vom Netzteil. Hab ich jetzt nur nicht eingezeichnet.

Nicht nur das ... aber schon ein guter Anfang

zu deinen MOSFETs ...
"Ich hab noch ein paar Mosfets hier Rumliegen."
2x P-Kanal : F9530N <=== ??? Finde ich nichts drüber (Typenbezeichnung vollständig?)
[!QUOTE]Da hab ich was gefunden : https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catProductDetailFrame&productID=IRF9530NLink Ist der hier:http://www.conrad.de/ce/de/product/153422/TRANSISTOR-IPP80CN10NG-BUZ-72

Conrad : Leistungstransistor Infineon IPP80CN10NG (=BUZ 72) N-Kanal TO 220 3-1 I(D) 13 A U(DS) 100 V
Beschreibung:
Ein MOSFET-Transistor ist ein spannungsgesteuertes Bauelement und kann direkt an hochohmige Quellen angeschlossen werden. Er eignet sich daher für den Einsatz als Schalter oder Analogverstärker. Dieser Transistor ist µC-, TTL- und CMOS-kompatibel.
Leider ist das Datenblatt 1MB groß. Das krieg ich hier nicht hochgeladen.
Da steht aber folgendes ...
* N-channel, normal level
und die Kennlinienschar auf Seite 5 fängt leider erst bei 5V an ...

Bei LogicLevel-MOSFETs findet man da schon ab 2V Kennlinien. Da paßt die Aussage TTL-kompatibel nicht so ganz und CMOS-Kompatibel nur wenn man die CMOS dann über 7V betreibt Soviel zu den Aussagen in Katalogen Der Knick in die senkrechte ist die entscheidende Stelle. Du mußt denn dran denken das am Ausgang des Atmels bei High-Signal (1 im Port-Register) keine vollen 5V anliegen. du hast bei Vcc=5V da je nach Last maximal etwa 4,2-4,6V.

Dazu hab ich leider auch nichts gefunden. Auf dem Gehäuse steht nur 10N10 und GAA705. LAut Logo ist der auch von InfineonAh ok. Ich bin hab da auf die Infos die ich von der Conrad Seite hab vertraut. Da steht "UGS th 2.4 - 4 V" und "Dieser Transistor ist µC-, TTL- und CMOS-kompatibel."

mit 10N10 findet man alles und nichts. Leider.

Ok. Ich hab mich die Idee zu dem Obigen Aufbau hier her:http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/5/57/Motor_PWM_2.gif
Wie genau muss ich das dann aufbauen?

Das ist kein Schaltplan sondern eher ne Skizze ... so könnte man sowas prinzipiell bauen
Das ist so wie ... Prinzipiell hat ein Auto auch einen Motor und ein Getriebe

Da muß oben ein p-Kanal-MOSFET hin bei dem das Gate über nen Widerstand nach Plus gezogen wird (zum sperren) und dann ans Gate nen npn (BC547 oder so) der das dann nach GND ziehen kann um ihn durchzuschalten (grob gesagt). Dabei die maximale Gate/Source-Spannung nicht vergessen. Für nen detaillierten Schaltplan ist es mir jetzt schon etwas spät

Gruß
Dino

 

[Bimini]

Vielen Dank.

Ich werde jetzt morgen mal die Basisschaltung mit dem IPP80CN10NG ohne Bremsfunktion dafür mit Freilaufdiode. Das müsste gehen trotz der TTL Inkompatibilität. Oder?

Was bräuchte ich den für Mosfest wenn ich die Bremsfunktion realisieren will? Den IRLU024 als N-Kanal. Was wäre dazu das P-Kanal Pendant?

 

[dino03]

Was bräuchte ich den für Mosfest wenn ich die Bremsfunktion realisieren will? Den IRLU024 als N-Kanal. Was wäre dazu das P-Kanal Pendant?

sieh mal hier ...
Bauteilsammlung für Anfänger - Ich suche einen/eine/ein ...
da hab ich schonmal was zusammengesammelt.

Gruß
Dino

 

[Bimini]

Die Mosfets die für mich infrage in frage kommen sind, die die LL im nahmen haben oder?

 

[dino03]

Die Mosfets die für mich infrage in frage kommen sind, die die LL im nahmen haben oder?

LL heißt LogicLevel. Die kann man alle problemlos mit ICs ansteuern die nur 5V Versorgung haben. Bei p-Kanal-MOSFET ist das aber nur dann der Fall wenn Source auf Vcc liegt und der Transistor Richtung GND schaltet. Wenn Source auf einer höheren Spannung liegt dann kannst du dich lediglich über eine kleinere Steuerspannnung freuen und mußt trotzdem eine Pegelanpassung durchführen.

 

[Bimini]

Hallo

ich hab jetzt nochmal in der Liste von dir Nachgeschaut. Da ist leider kein Logic Level p-Kanal Mosfet drin.

Hab dann auch noch versucht deine Beschreibung von Post 10 in einem Schaltplan umzusetzen.

Die Widerstände müssten so passen oder?

Noch ne andere Frage. Und zwar hat es irgend einen Einfluss wenn die die Versorungsspannung, also die 14,8V wegbricht? Der Kontroller ist mit einem 220µF abgesichert. Heißt es kommen immer noch Steuerimpulse.

 

[dino03]

Hi,

ich hab jetzt nochmal in der Liste von dir Nachgeschaut. Da ist leider kein Logic Level p-Kanal Mosfet drin.

ich hab bis jetzt auch noch keinen vernünftigen p-Kanal-MOSFET mit LogicLevel gefunden. Bei p-Kanal sieht die Suche eher nach ner Nadel im Heuhaufen aus.

Hab dann auch noch versucht deine Beschreibung von Post 10 in einem Schaltplan umzusetzen.
Die Widerstände müssten so passen oder?
Anhang anzeigen 4333

Ähhh ... Hast du mal den Strom durch nen 230 Ohm-Widerstand bei 14,8V ausgerechnet ?
Meinst du nicht das da der BC547 ein klein wenig überfordert ist ? Peng Wumm schwarzer Fleck
Der Basiswiderstand am BC547 ist auch recht "mutig" dimensioniert Normalerweise ist der BC547 ein Kleinleistungstransistor der so etwa 100-200mA abkann (nach meiner Erinnerung). Die 100mA mußt du aber für den MOSFET nicht ausnutzen. Der soll ja kein PWM machen sondern nur bremsen. Basisstrom würde ich je nach Verstärkungsfaktor (A,B,C,..) bei maximal 1mA (eher 100µA) ansetzen.

Noch ne andere Frage. Und zwar hat es irgend einen Einfluss wenn die die Versorungsspannung, also die 14,8V wegbricht? Der Kontroller ist mit einem 220µF abgesichert. Heißt es kommen immer noch Steuerimpulse.

Mach mal sicherheitshalber an der Basis des BC547 nen 100k-Widerstand nach GND und am Gate des unteren n-Kanal-MOSFET auch. Wenn der Controller noch im Resetzustand ist und die Pins hochohmig sind verhindert das das eventuell mal beide MOSFETs durchsteuern und einen Kurzschluß für die 14,8V verursachen. Sonst sollte das aber eigentlich kein Problem sein.

Auf dieses gleichzeitige durchschalten von beiden MOSFETs mußt du bei der Programmierung auch UNBEDINGT achten. Ich würde dir für die ersten Versuche ne Sicherung in der 14,8V-Versorgung empfehlen. Pack dir am besten schonmal nen 10er-Pack Sicherungen hin

Gruß
Dino

 

[Bimini]

Währe es denn auch denkbar die Schaltung so aufzubauen das über einen Pull-Up den Bremsfet so ansteuern dass er immer dann auf ist wenn kein gas anliegt. Da ich eigentlich nie die Situation hab, in der ich den Motor Freilaufen lass.

 

[dino03]

Währe es denn auch denkbar die Schaltung so aufzubauen das über einen Pull-Up den Bremsfet so ansteuern dass er immer dann auf ist wenn kein gas anliegt. Da ich eigentlich nie die Situation hab, in der ich den Motor Freilaufen lass.

Das ist auch möglich allerdings mit zusätzlichem Schaltungsaufwand. Möglich ist grundsätzlich viel. Es ist nur die Frage wieviel du in Hardware und wieviel in Software lösen willst.

 

[Bimini]

Ich bin die ganze Zeit schon am Überlegen wie ich das vom aufbau machen könnte. Aber irgentwie komem ich nicht drauf: