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Thema: H-Brücke für < 1V

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Frage H-Brücke für < 1V

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    Hallo!

    Für einen Solarbot brauche ich eine H-Brücke die ein DC Motor mit einer Spannung unter 1 V treiben könnte. Ich habe meine Idee skizziert. Freilaufdioden wurden nicht berücksichtigt, damit es durchschaubarer ist. Könnte es funktionieren, oder steckt dort ein Denkfehler ?

    Vielen Dank fürs Anschauen und Antworten im Voraus !
    Code:
                                     VCC < 1V         Ge = Germanium
                                      +
                                      |               Si = Silizium
                              +-------+-------+
                              |               |
                               >|           |<
                          Ge T1 |---+   +---| T2 Ge
                               /|   |   |   |\
                              |    .-. .-.    |
                              |  R1| | | |R2  |
                              |    | | | |    |
                              |    '-' '-'    |
                              |     |   |     |
                              |     +---|-----+
                              +---------+     |
                              |       _       |
                              |      / \      |
                              +-----(   )-----+
                       R3     |      \_/      |    R4
                       ___  |/      Motor      \|  ___
      vom HC Gatter >-|___|-| T3 Si       Si T4 |-|___|-< vom HC Gatter
        mit VCC=2V          |>                 <|           mit VCC=2V
                              |               |
                             ===             ===
                             GND             GND
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Geändert von PICture (08.07.2012 um 03:00 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Andreas,
    erstmal alles Gute zum Geburtstag, bleib gesund und erfreue uns weiter mit Deinen "verrückten" Ideen!

    Könnte es funktionieren, oder steckt dort ein Denkfehler ?
    Den Denkfehler sehe ich nicht, aber ich habe noch zwei Anregungen:

    1. Könnte man noch etwas mehr Motorspannung gewinnen, wenn man auch für die Lowside Germanium nimmt. Wahrscheinlich hast Du auch schon daran gedacht und es vielleicht wegen Bauteilemangel verworfen.

    2. Die Ansteuerung dre Highside Basis über die Lowside Kollektor finde ich immer etwas problematisch. Es besteht immer die Gefahr dass ein erheblicher Fehlstrom über einen Brückenzweig fließt, weil der zugehörige Highside nicht sperrt. Das kommt besonders in PWM Ansteuerung vor, wenn der Motor also dreht und nach einer Ausschaltphase wieder eingeschaltet wird. In diesem Betriebsfall wirkt die Generatorspannung des Motors nämlich gerade ungünstig und der falsche Highside kommt eher zum Durchschalten. Ungünstig wirkt hier noch die Tatsache, dass die Ge-transistoren meistens über recht erhebliche Exemplarstreuungen verfügen (und die Gewährleistungsfrist ist wohl auch schon abgelaufen).
    Wenn, wie hier, die Ansteuerspannung höher ist als die Betriebsspannung für den Motor dann ist diese Schaltungskrücke auch gar nicht notwendig, man kann Lowside und Highside einfach direkt (über Basisvorwiderstände) von der Steuerspannung steuern.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von wkrug
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    Ich weiss nicht, ob ich bei so kleinen Spannungen bipolare Transistoren verwenden würde.
    Üblicherweise haben Die eine C-E Restspannung von um die 0,2V.
    Du verlierst also hier schon mal 0,4V von Deinen 1V.
    Wärs nicht möglich mit einem effektiven Schaltwandler eine symmetrische Spannung zu erzeugen und dann FET's zu verwenden?
    Es gibt in der zwischenzeit recht effektive Step Up Wandler für Batteriebetrieb.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    @ ranke

    Vielen Dank für deine mich sehr freuende Geburtstagwünsche !

    Zu deinen Anregungen:

    zu 1: Du kannst angeblich meine Gedanken lesen, weil ich tatsächlich komplementare Parre AC187/188 bereits habe und während experimentieren werde ich es ausprobieren.

    zu 2:Ich werde angeblich noch zwischen Basis und Emitter der Highside Transistoren ein Widerstand verwenden, habe es wegen gleichem Grund, wie Freilaufdioden, weggelassen und nur das Prinzip skizziert.

    Ich werde sicher kein PWM bei meinen Spielzeugen verwenden und mein erhofftes Ziel ist den Motorstrom zu senken. Mit Exemplarstreuungen bin ich aufgewachsen und bisher überlebt, deshalb habe ich keine Angst davor.

    Wegen Generatorspannung des Motors kann ich im schlimmsten Fall mit "Selenfreilaufdioden" versuchen, da der Motor hoffentlich mit möglichst niedriger Versorgungsspannung nur ein paar mA Stromverbrauch hätte. Zum Anlaufen des Motors werde ich selbstverständlich die H-Brücke kurz mit höherer Spannung versorgen müssen.

    Vor allem besten Dank fürs Anschauen, aktives Nachdenken und Hinweise !
    Code:
                                   VCC < 1 V                       
                                    +
                                    |
                          +-------+-+-+-------+
                          |       |   |       |
                          |      .-. .-.      |
                          |    R1| | | |R2    |
                          |      | | | |      |
                          |      '-' '-'      |
                           >|     |   |     |<
                      Ge T1 |-----+   +-----| T2 Ge = Germanium
                           /|     |   |     |\
                          |      .-. .-.      |
                          |    R3| | | |R4    |
                          |      | | | |      |
                          |      '-' '-'      |
                          |       |   |       |
                          |       +---|-------+
                          +-----------+       |
                          |         _         |
                          |        / \        |
                          +-------(   )-------+
                   R5     |        \_/        |    R6
                   ___  |/        Motor        \|  ___
         vom µC >-|___|-| T3 Ge           Ge T4 |-|___|-< vom µC
                        |>                     <|
                          |                   |
                         ===                 ===
                         GND                 GND
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    @ wkrug

    Danke sehr für deinen guten Vorschlag, aber es für mich, als Minimalist, zu kompliziert wäre.
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  5. #5
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    Hallo PICture,

    so ganz allgemein kann ich das nicht beantworten, hängt auch sehr von den Motordaten ab.
    In der H-Brücke sind ja 2 Transistoren durchgeschaltet, d.h es bleibt an ihnen die Collektor-Restspannung hängen ( 2 x Uce sat). Die Restspannung für die Germanium AC187/AC188 z.B. bei 100 mA kenne ich nicht, bei normalen Si-Tran hat man da gleich pro Transistor 700 mV (spezilelle Schalttransistoren(z.b. ZTX... ) haben bei 1A nur um die 100mV). Da bleibt dann nicht gerade viel für den Motor übrig. FET's machen da ausgangsseitig (Drain/Source) weniger Probleme, aber für die Gates brauchst Du auch bei LL-Typen ein paar Voilt (ähnlich wie bei den HC-Gattern).


    Gruss mausi_mick

  6. #6
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    Hallo mausi_mick!

    Schönen Dank für deine Infos !

    Leider spiele ich am liebsten mit Motoren die ausserhalb seinen technischen Daten arbeiten (z.B. 12 V Motor bei 1,2 V), weil es mir den grössten Spass macht. Sollte die Uce sat zu hoch sein, werde ich die Transistoren invers betreiben müssen. Bisher alle meine Probleme sind erst nach Einschalten der Versorgungspannung enstanden, deshalb musste ich bisher alles probieren.
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  7. #7
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    Die Restspannung für die Germanium AC187/AC188 z.B. bei 100 mA kenne ich nicht ...
    Ich habe gerade mal ein altes Schätzchen herausgekramt (Siemens Halbleiter Datenbuch 1967/68, Standard Typen).
    Aus den Ausgangskennlinien kann man etwa folgendes abschätzen:

    AC 187K (Ge-NPN):
    Ic= 0,1A, Ib= 1mA, Uce= 0,1V
    Ic= 0,1A, Ib= 5mA, Uce= 0,05V
    Ic= 0,5A, Ib= 5mA, Uce= 0,2V

    AC 188K (Ge-PNP):
    Ic= 0,1A, Ib= 1mA, Uce= 0,15V
    Ic= 0,1A, Ib= 5mA, Uce= 0,08V
    Ic= 0,5A, Ib= 5mA, Uce= 0,15V

    Wenn das nur einigermassen stimmt (die Ausgangskennlinien in diesen Datenbüchern waren immer von einem Optimisten gezeichnet), bleibt noch genug Spannung für den Motor übrig.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Danke sehr für wirksames Berühigungsmittel, obwohl ich schon gewöhnt bin alles kritisch nehmen und selber ausprobieren.

    Ich hoffe, dass bei meinen max. Ic = 10 mA und Ib = 1 mA die Uce noch niedriger wird. Zuerst möchte ich es mit diesem BLDC ausprobieren: http://www.roboternetz.de/community/...l=1#post508249 , weil die Richtungumkehrung mit zwei EXOR Gatter und zusätzlicher eingeschleifter Ge-H-Brücke am einfachsten ist.
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