Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

Johannes Braun

27.11.2022,
09:48
 

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor? (Schaltungstechnik)

Hallo liebe Schaltungsspezialisten!

Ich suche eine Lösung, also einen Schaltungsaufbau für mein Projekt:

Im Grunde ist es eine H-Brücken-Schaltung (Pol-Umtausch), jedoch mit 4 Zyklen anstatt wie üblich mit 2 Zyklen - dazu kommt, dass ich die Schaltungszeit (ggf. über ein Poti) regulieren muss (ca.1-300ms) und der ganze Ablauf erst über das Signal eines Hall-Sensors gestartet werden soll. Hier mal der Ablauf zusammengefasst:


1. Hall-Sensor bekommt Signal (Magnet des Rotors nähert sich)
2. Start der Abfolge ...
3. Schalter S1+S2 machen zu, es fließt Strom durch die Spule (Magnetfeld baut auf)
4. Nach eingestellter Zeit (z.B. 100ms) macht S1 auf, Strom fließt kurz weiter (Magnetfeld baut ab)
5. Nach (gleicher) eingestellter Zeit macht S2 nun auf und S3+S4 zu, Strom fließt wieder (Magnetfeld baut auf)
6. Nach (gleicher) eingestellter Zeit macht S4 nun auf, Strom fließt kurz weiter (Magnetfeld baut ab)
7. Nach (gleicher) eingestellter Zeit macht dann am Ende S3 auf bzw. die Abfolge ist beendet.
8. Bekommt der Hall wieder ein Signal, fängt alles von vorne an.


... ich bilde mir ein, ich hab' solch eine Schaltung schon mal wo gesehen, als fertige Schaltung zu kaufen, jedoch konnte man dort die Zeit nicht einstellen?

... hoffe, jemand kann mir Ideen geben, wie ich das Ganze angehen soll bzw. wo ich passende Schaltungen dazu finde?


Im Anhang ein Bild des Ablaufs, wie es ca. aussehen sollte:




Liebe Grüße!!

Offroad GTI(R)

27.11.2022,
11:05
(editiert von Offroad GTI
am 28.11.2022 um 07:09)


@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

Klassischer Fall für einen Mikrocontroller.
Dann brauchst du nur noch passende Treiber für die Highside-MOSFETs.
Habe jetzt einfach mal angenommen, dass die 'Schalter' MOSFETS sind, in dem Fall brauchst du die Dioden nicht. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist, leitet er in beide Richtungen gleich gut. Die intrinsische Diode lässt auch einen Rückwärtsstrom zu.
Wie hoch der Strom in deiner Anwendung ist, wissen wir ja nicht.

bigdie(R)

27.11.2022,
19:52

@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

So ähnlich macht es jeder Schrittmotortreiber,, nur mit 2 Spulen

Johannes Braun

28.11.2022,
10:34

@ Offroad GTI

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

Hallo!

Danke für die schnelle Antwort.

» Habe jetzt einfach mal angenommen, dass die 'Schalter' MOSFETS sind, in dem
» Fall brauchst du die Dioden nicht. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist,
» leitet er in beide Richtungen gleich gut. Die intrinsische Diode lässt auch
» einen Rückwärtsstrom zu.
» Wie hoch der Strom in deiner Anwendung ist, wissen wir ja nicht.

Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ... als Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen, aber nicht mehr. Wobei lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut, weil ich möglicherweise nach den Dioden noch einen Verbraucher (z.B. LED oder Lämpchen) schalten möchte, der signalisiert, wann sich das Magnetfeld immer abbaut.

» Klassischer Fall für einen Mikrocontroller.

Soetwas habe ich befürchtet ... ein Freund hat mir mal etwas von dem "Arduino" erzählt, ist so eine Art programmierbare Steuerungseinheit. Könnte ich mit dem Teil die Sache angehen, der sollte doch die 4 Transistoren oder MOSFETS steuern können?

LG

bigdie(R)

28.11.2022,
11:59

@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

»
» Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ... als
» Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen, aber nicht mehr. Wobei
» lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut, weil ich
» möglicherweise nach den Dioden noch einen Verbraucher (z.B. LED oder
» Lämpchen) schalten möchte, der signalisiert, wann sich das Magnetfeld immer
» abbaut.
Das dauert ms, wozu willst du da etwas signalisieren

Offroad GTI(R)

28.11.2022,
12:15

@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ... als
» Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen,
Das ist ja schaltungstechnisch kein Problem.

» lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut,
Geht nicht, da es intrinsische Dioden sind (sie gehören also auf Silizium-Ebene zur MOSFET-Struktur).

» möglicherweise nach den Dioden noch einen Verbraucher (z.B. LED oder
» Lämpchen) schalten möchte, der signalisiert, wann sich das Magnetfeld immer
» abbaut.
Da das ziemlich schnell geht, wirst du wenig davon sehen.
Außerdem verfälschst du so den Abbau des Stromes/Magnetfeldes.

» Soetwas habe ich befürchtet ... ein Freund hat mir mal etwas von dem
» "Arduino" erzählt, ist so eine Art programmierbare Steuerungseinheit.
» Könnte ich mit dem Teil die Sache angehen, der sollte doch die 4
» Transistoren oder MOSFETS steuern können?
Ja, das kann er (wie gesagt passende Treiber vorausgesetzt).

bigdie(R)

29.11.2022,
05:51
(editiert von bigdie
am 29.11.2022 um 05:55)


@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Hallo!
»
» Danke für die schnelle Antwort.
»
» » Habe jetzt einfach mal angenommen, dass die 'Schalter' MOSFETS sind, in
» dem
» » Fall brauchst du die Dioden nicht. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist,
» » leitet er in beide Richtungen gleich gut. Die intrinsische Diode lässt
» auch
» » einen Rückwärtsstrom zu.
» » Wie hoch der Strom in deiner Anwendung ist, wissen wir ja nicht.
»
» Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ... als
» Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen, aber nicht mehr. Wobei
» lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut, weil ich
Nimm halt bipolare Transistoren, da ist keine Diode drin




Johannes Braun

29.11.2022,
12:47

@ Offroad GTI

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

Hallo & wieder danke für die Antwort!

» Da das ziemlich schnell geht, wirst du wenig davon sehen.

Naja, kommt auf die Induktivität der Spule und den Innenwiderstand an, bei einer Spule mit 100H dauert das wesentlich länger als bei ner Spule mit 100mH.

» » Soetwas habe ich befürchtet ... ein Freund hat mir mal etwas von dem
» » "Arduino" erzählt, ist so eine Art programmierbare Steuerungseinheit.
» » Könnte ich mit dem Teil die Sache angehen, der sollte doch die 4
» » Transistoren oder MOSFETS steuern können?

» Ja, das kann er (wie gesagt passende Treiber vorausgesetzt).

Ok, also der nächste Schritt wäre dann, mich mit dem Arduino zu beschäftigen.

... und ganz ohne Mikrocontroller gehts wirklich nicht oder?

lg

Johannes Braun

29.11.2022,
12:48

@ bigdie

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Nimm halt bipolare Transistoren, da ist keine Diode drin
»


OK, danke für die Info!!

Steffen

29.11.2022,
13:27

@ bigdie

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Nimm halt bipolare Transistoren, da ist keine Diode drin
»
»

Dafür sind sie dann "extern" (D1, D2)?
Ohne Dioden wäre auch schlecht, da würden die Transistoren wohl nicht lange leben.

Gruß Steffen

Eierschale(R)

29.11.2022,
15:26

@ bigdie

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» » Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ...
» als
» » Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen, aber nicht mehr. Wobei
» » lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut, weil ich
» Nimm halt bipolare Transistoren, da ist keine Diode drin
»
»
»
»
»

Eingeschaltet hat ein moderner Mosfet weniger als 10mOhm, zumindest in dem Spannungsbereich um 30V. Bei 4A haben wir dann 40mV, ergibt eine Verlustleistung von 0,16W, jedenfalls im Gleichstrombereich. Beim bipolaren Transistor ist man da ist oft schon bei 0,5 bis 1V, ergibt 2 bis 4W Verlustleistung pro Transistor, da braucht man schon ein kleines Kühlblech.

Eierschale(R)

29.11.2022,
15:32

@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Hallo!
»
» Danke für die schnelle Antwort.
»
» » Habe jetzt einfach mal angenommen, dass die 'Schalter' MOSFETS sind, in
» dem
» » Fall brauchst du die Dioden nicht. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist,
» » leitet er in beide Richtungen gleich gut. Die intrinsische Diode lässt
» auch
» » einen Rückwärtsstrom zu.
» » Wie hoch der Strom in deiner Anwendung ist, wissen wir ja nicht.
»
» Ja, die Schalter können MOSFETS oder irgendwelche Transistoren sein ... als
» Stromfluss muss ich mit ca. 1-4 Ampere rechnen, aber nicht mehr. Wobei
» lieber wären mir, die Dioden wären nicht im MOSFET verbaut, weil ich
» möglicherweise nach den Dioden noch einen Verbraucher (z.B. LED oder
» Lämpchen) schalten möchte, der signalisiert, wann sich das Magnetfeld immer
» abbaut.

Wenn du den Strom durch die Diode messen möchtest, wozu auch immer das gut sein soll, könntest du zu den Bodydiode ja noch eine Schottkydiode parallel schaltet und den Stromfluß durch diese Schottkydiode messen. Wenn der Messkreis niederohmig genug ist, sollte fast der gesamte Strom da durch fließen.

Offroad GTI(R)

29.11.2022,
15:51
(editiert von Offroad GTI
am 29.11.2022 um 15:56)


@ Johannes Braun

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» Naja, kommt auf die Induktivität der Spule und den Innenwiderstand an
Klar doch.
» einer Spule mit 100H dauert das wesentlich länger als bei ner Spule mit
» 100mH.
Auch klar, aber willst du solche "Riesen-Spulen" mit dem Apparat betreiben?

100H bekommst du so schnell ja auch nicht aufgeladen...
Nach ein paar 100ms ist der Strom durch die Spule dann immer noch annähernd Null.

bigdie(R)

29.11.2022,
18:19

@ Eierschale

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

»
» Eingeschaltet hat ein moderner Mosfet weniger als 10mOhm, zumindest in dem
» Spannungsbereich um 30V. Bei 4A haben wir dann 40mV, ergibt eine
» Verlustleistung von 0,16W, jedenfalls im Gleichstrombereich. Beim bipolaren
» Transistor ist man da ist oft schon bei 0,5 bis 1V, ergibt 2 bis 4W
» Verlustleistung pro Transistor, da braucht man schon ein kleines Kühlblech.
um 10mOhm zu haben, musst du ca. einen 90-100A Mosfet nehmen. Der hat dann ca. 4-5nF Gate Kapazität. Und diese musst du für PWM je nach Frequenz sehr schnell laden und Entladen, bist du da zu langsam, kommt er gar nicht in den Bereich 10 mOhm. Und schaffst du es, hast du die Verluste in der Ansteuerung.

Eierschale(R)

29.11.2022,
20:08

@ bigdie

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» »
» » Eingeschaltet hat ein moderner Mosfet weniger als 10mOhm, zumindest in
» dem
» » Spannungsbereich um 30V. Bei 4A haben wir dann 40mV, ergibt eine
» » Verlustleistung von 0,16W, jedenfalls im Gleichstrombereich. Beim
» bipolaren
» » Transistor ist man da ist oft schon bei 0,5 bis 1V, ergibt 2 bis 4W
» » Verlustleistung pro Transistor, da braucht man schon ein kleines
» Kühlblech.
» um 10mOhm zu haben, musst du ca. einen 90-100A Mosfet nehmen. Der hat dann
» ca. 4-5nF Gate Kapazität. Und diese musst du für PWM je nach Frequenz sehr
» schnell laden und Entladen, bist du da zu langsam, kommt er gar nicht in
» den Bereich 10 mOhm. Und schaffst du es, hast du die Verluste in der
» Ansteuerung.

Ich dachte an so etwas wie: P0903BDG, der hat weder 90A noch 4nF.

bigdie(R)

30.11.2022,
11:04

@ Eierschale

Schaltung für H-Brücke mit 4 Zyklen und Hall-Sensor?

» » »
» » » Eingeschaltet hat ein moderner Mosfet weniger als 10mOhm, zumindest in
» » dem
» » » Spannungsbereich um 30V. Bei 4A haben wir dann 40mV, ergibt eine
» » » Verlustleistung von 0,16W, jedenfalls im Gleichstrombereich. Beim
» » bipolaren
» » » Transistor ist man da ist oft schon bei 0,5 bis 1V, ergibt 2 bis 4W
» » » Verlustleistung pro Transistor, da braucht man schon ein kleines
» » Kühlblech.
» » um 10mOhm zu haben, musst du ca. einen 90-100A Mosfet nehmen. Der hat
» dann
» » ca. 4-5nF Gate Kapazität. Und diese musst du für PWM je nach Frequenz
» sehr
» » schnell laden und Entladen, bist du da zu langsam, kommt er gar nicht in
» » den Bereich 10 mOhm. Und schaffst du es, hast du die Verluste in der
» » Ansteuerung.
»
» Ich dachte an so etwas wie: P0903BDG, der hat weder 90A noch 4nF.
Der hat dann halt 50A, 1,2-1,8nF und bei hohen Frequenzen hast du das gleiche Problem. Außerdem ist der auch super Einsteigerfreundlich in der Bauform