L298 Ersatztyp

[Bernd-das-Brot]

Hallo Markus,

mit freude habe ich deinen Text gelesen. Wäre wirklich schön wenn du uns auf dem laufendem halten könntest.

Bernhard

[Manf]

Ich freue mich auch auf weitere Meldungen über den Einsatz der Bausteine.

Der L6203 ja auch schon in Apllications Notes für Anwendung mit L297 vorgeschlagen, das sollte als in jedem Fall gehen.

Der TLE 5205-2 hat eine Einschaltverzögerung von 10-20µs zur Verhinderng von Kurzschlüssen. Damit wird er immer noch Chopperfrequenzen von 5-10kHz gut schaffen.
Der Einbau eines Shunts zur Stromregelung müßte geprüft werden. Im Datenblatt ist nichts über einen zulässigen Spannungsafall am Shunt gesagt.
Auch das Phase Chopping https://www.roboternetz.de/wissen/in...hopper_Betrieb ist wie es aussieht mit dem TLE 5205-2 nicht möglich.
Manfred

[Markusiii]

Hallo alle.

Ich hab mir jetzt mal das Datenblatt des L6202, hier im Forum unter Download zu finden, angeguggt, und dort ist tatsächlich eine
Aplikationsschaltung mit der Kombination L297 und L6203 zu finden,
siehe Abbildung.
So versuche ich jetzt mal, die Schaltung aufzubauen.

Blockdioden an den Ausgängen sind wohl nicht nötig,
da der Baustein intern bereits Schutzdioden besitzt.

Und ansosten sieht mir das sehr ähnlich aus wie mit dem L298.
Die SenseWiederstände haben ebenfalls 0,5 Ohm.

Also ich sehe keinerlei Bedenken, diese Schaltung exakt so, wie sie
im Datenblatt vorgeschlagen wird, ohne Probleme aufzubauen.
Selbst wenn ich eher dazu neige, lieber nicht die vorgeschlagenen
Schaltungen aus verschiedenen Datenblättern 1zu1 zu kopieren.
Aber hier habe ich keine Befürchtungen.

Ich werde dann mal die Bausteine bestellen und zusehen,
dass ich diese Schaltung sehr bald aufgebaut haben werde

Testberichte und evtl. Fehlschläge oder Misserfolge folgen.


Grüsse,


Markus

[Markusiii]

Sorry, war wohl wieder klar, dass ich den Anhang vergessen habe
ich Dödel

[Markusiii]

Hallo Alle !

Zum Thema L6203.
Bestellt und bekommen....
...und aufgebaut.

Aber kurz noch zum L298 und höheren Strömen.

Da ich leider kein Labornetzteil besitze (sollte ich mir wohl bald mal eins zulegen),
und ich bisher immer mit meinen 16 Volt Wechselspannung @ max. 1 Ampére
herumgemacht hab, so hab ich mir gedacht, ich probiere das Ganze mal
mit einem DC/DC Wandler (12V auf 24V @ max.5 Ampére), so wäre
ich in der Lage, ein 12V-Batterieladegerät zu verwenden, welches natürlich
über reichlich Stromreserven verfügt, und ich dann eine höhere Spannung
zur Verfügung hätte.
Gedacht, getan.

Und siehe da, der L298 funktionierte mit 24 Volt noch etwas besser, als mit 16 Volt.
Ich konnte dann natürlich auch das kleine Poti an der Schaltung etwas höher drehen
als sonst (meine 16Volt schalten irgendwo bei über 1 Ampére ab), und hatte somit die Möglichkeit,
den L298 an seine Grenzen zu bringen.
Der Kühlkörper wurde schliesslich relativ heiss, dann hab ich den Versuch abgebrochen.
Ich glaube, ich war dann bei ca. 4 Ampére.
Der Kühlkörper hat die Abmessungen ca. LxHxT(mm) von 120x70x20 und ist auf der Rückseite gerippt, ich würde das persönlich als keinen
unterdimensionierten Kühli bezeichnen
Also so an die Grenzen fahren möchte ich allerdings nicht auf Dauerbetrieb.

Allerdings gibt es eine weitere Kenntniss, der L298 braucht eine Spannung ab ca. 20 Volt oder mehr.
So zumindest meine eigene Erkenntniss.

Das Datenblatt des L298 gibt eine Betriebsspannung (testconditions) von 42 Volt an,
und das des L6203 eine typ. Betriebsspannung von 36 Volt.
Ich glaube, diese Angaben sind nicht ohne Grund gemacht worden
Und ich denke jetzt auch, dass man mit 12 Volt nicht recht viel Freunde haben wird,
bzw. die Leistung der Bausteine nicht voll ausnutzen kann,
selbst wenn man mit einem Batterieladegerät da dran geht, welches über 10 Ampére
liefern kann.
Meine Meinung ist, aufgrund meiner jetzigen praktischen Erfahrungen mit diesen Bausteinen,
dass die relativ hohe Spannung eingehalten werden sollte, wenn man diese Bausteine
korrekt betreiben und ihre Leistungen optimal nutzen will. Das war meine eigene Erfahrung in den letzten paar Tagen.

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So, nun zum L6203.

Den Aufbau habe ich seitens des L297 exakt so belassen, wie in der
Kombination L297 mit L298.
Die Endstufe (L29 habe ich ersetzt mit zwei L6203, wie im obigen Bild (Download)
ersichtlich.

Ich fand den Aufbau relativ einfach im Verlgeich zur Schaltung 'L297 mit L298',
weil die Arbeit mit den Blockdioden wegfällt, da der Baustein L6203 selbst
'solche' (nicht dieselben !) Dioden eingebaut hat.

Eine kleine Schwierigkeit haben mir die Multiwatt11 Gehäuse (MW11) bereitet,
da sie anscheinend ein ganz komisches Rastermass haben, passt nur mit Mühe
in eine Experimentierplatine mit 2,54mm Rastermass.
Also musste ich hier die Beinchen derart verbiegen, sodass die Bausteine schliesslich
irgendwie dort hinein gingen. Ich musste dann nach dem Löten die Beinchen
wieder von anderen benachbarten Beinchen 'wegbiegen', ansonsten würde es eine elektrische Brücke
gewesen sein. Es ist aber irgendwie nicht anders gegangen.

Aufpassen musste ich dann auch mit den Anschlüssen des L297 (Ausgänge A,B,C,D, Sense1 und Sense2)
und den Eingängen der beiden L6203, sodass man hier nichts verwechselt, habe ich schliesslich
nacheinander gemacht, um eine Verwechslung ausschliessen zu können.
Ansonsten hatte ich parallel an den beiden Bausteinen arbeiten können, was dann relativ einfach war.

Die Schaltung hat ihre Funktion 'erstmal komplett' erfüllt, und hat auch
auf Anhieb funktioniert.
Das kann doch nicht sein ?
Ja, das hab ich mir dann auch gedacht.

Also hab ich die Schrittfrequenz höher gedreht, und irgendwann bekam ich dann
ein noch schlechteres Ergebnis (Geschwindigkeit in Verbindung mit Drehmoment)
als beim L298.
Wohlgemerkt Versuche jeweils bei gleichen Netzteilen und gleichen Poti-Einstellung (MehrgangPoti)
durchgeführt, Einstellungen bei ca. 2 Ampére.

Bei einer langsameren Geschwindigkeit erhalte ich dasselbe Ergebnis (Geschwindigkeit in Verbindung mit Drehmoment)
wie beim L298.
Wenn ich jedoch die Geschwindigkeit höher drehe, dann bekomme ich zwar noch kontinuirliche Drehungen,
nicht jedoch das erwartete höhere Drehmoment (auch bei einer höheren Stromeinstellung des Potis),
und zudem noch ist ein ungewohntes Geräusch zu hören.

Also hatte ich mich erstmal mit dem Poti herangetastet, es war immer derselbe Effekt.
Das Geräusch kann ich leider nicht exakt beschreiben.
Bei normalem Zustand (langsame Fahrt) hört man eine gleichbleibende
Frequenz.
Hier aber wird dann diese gleichbleibende Frequenz durch irgendwelche Einbrüche (akustisch) gestört.

Dann bin ich auf die Idee gekommen, meinen eingestellten Strom bei 4 Ampére zu belassen,
und mich mit der Schrittfrequenz heran zu tasten.
Ich wusste hier ja bereits, dass dieses 'Störgeräusch' bei langsamer Fahrt nicht auftritt.
Und siehe da, ab einer bestimmten langsameren Schrittfrequenz hört man
das Geräusch noch nicht (bzw.nicht mehr).

Jetzt die Frage an Manf, der ist wohl ziemlich fit, was sowas angeht.


Manf, ich tippe jetzt mal auf die internen Blockdioden.

Wenn ich in der L298-Schaltung schnelle Dioden einsetzen muss/sollte,
dann sagt mir das, dass dies wohl kein Soll, sondern ein Muss ist,
wenn ich die PWM und dann noch die relativ hohen Schrittfrequenzen in
Verbindung mit den hohen Strömen betrachte, und der Motor ist ja eine
induktive Last (Rückwärtsspannungsspitzen, was für ein Wort *g*).

Ich denke, dass der Hersteller hier keine teueren, schnellen Dioden im Chip verbaut hat.
Könnte es wohl sein, dass hier die billigeren, 'langsamen' Dioden verbaut worden sind,
und hierdurch eine solche Interferenz (mein ich das jetzt?) entsteht ?
Mir kommt es so vor, als würden die Dioden nicht schnell genug schalten und sich dann der Baustein
rückkoppeln.
Ich werde die Schaltung mit schnellen Dioden, wie in der L298-Schaltung versehen (BYV 27),
im gleichen Schema versteht sich, und dann einen weiteren Versuch starten.

Mich würde trotzdem Deine Meinung hierzu interessieren.
Vielleicht ist es ja auch was anderes.

Anbei ein kleines Bild meiner Superschaltung *g*
Sorry, bitte nur als Skizze betrachten, war ein schnelles Foto (Zeitdruck *g*)

Der Aufbau lässt optisch natürlich zu wünschen übrig, mir gehts da
allerdings nur um die Funktion, und nicht um die Schönheit.
Ich werde, bei korrekter Funktion, dann sowieso eine Platine layouten und ätzen lassen,
und dann siehts wohl wesentlich besser aus



Viele Grüsse,



Markus

[Manf]

Das ist ja ein sehr schöner Erfahrungsbericht. Ich gratuliere erst einmal, dass die Versuche so gut funktioniert haben.

Es funktioniert ja nach der Beschreibung wirklich recht gut, lediglich bei hohen Schrittfrequenzen macht der L6203 seine Aufgabe im vorliegenden Fall nicht so gut wie der L298.

Ein entscheidender Vorteil beim Vergleich ist ja, dass man nicht alle Parameter absolut aufnehmen muss, sondern vergleichen kann. Bei der Analyse der Ursache kann man dann einem ersten Verdacht nachgehen und nacheinander einzelne Einflüsse analysieren.

Ich kann mir nicht so recht vorstellen, dass die eingebauten Dioden, auch wenn sie nach der Technologie des Chips und nicht nach der optimalen Diodentechnologie ausgewählt wurden, für eine merkliche Unregelmäßigkeit beim Lauf des Motors verantwortlich sind. Eine geringe Einschränkung im Wirkungsgrad könnte ich mir eher vorstellen.

Ich vermute als Ursache grundsätzlich die andere Leitungsführung als Unterschied zwischen den beiden Schaltungen. Welcher Motor ab (bei) welcher Schrittfrequenz (ungefähr) diesen Effekt zeigt wäre noch interessant. Welcher Choppermode ist über Control ausgewählt phasen chopping (oder inhibit chopping)? https://www.roboternetz.de/wissen/in...hopper_Betrieb
Manfred

[Markusiii]

Hi Manfred !

Danke für Deine schnelle Antwort, und Deine Unterstützung.

Ja, ich hab ja selbst nicht dran geglaubt, dass das auf Anhieb so
gut klappen sollte. Ich bin hier immer sehr skeptisch, was das Aufbauen
von Schaltungen mit neuen Bausteinen anbetrifft.
Aber gut.

Deine Annahme, wenn es an den internen Dioden liegen würde,
so würde eher eine Einschränkung des Wirkungsgrades auftreten,
kann doch aber auch mit meiner Theorie der 'Rückkopplung' wegen zu langsamen Dioden zusammenhängen.

Bei langsamer Fahrt hat der Motor ja auch die Kraft, die er haben soll, und bei maximalem
Strom (4 Ampére) hat er dann ganz klar mehr Kraft, bei ruhigem und
gleichmässigem Lauf.

Nur eben die schnelle Fahrt ergibt eine, ich nenne es mal eine Rückkopplung,
ich stelle es mir so vor, dass sich der Rückwärtsstrom nicht schnell genug
abbauen kann, und sodann in den nächstfolgenden Schritt hineinstört,
sprich, der restliche Rückwärtsstrom wirkt dem Strom des nächsten Schrittes entgegen,
und somit regelt der L297 natürlich auch entsprechend entgegen, was sich insgesamt
erstens im höheren Stromverbrauch niederschlägt, und natürlich
auch im unrunden Lauf. Kann ich so daneben liegen ?
Ich stells mir jedenfalls so vor.

Wie ich auf Rückkopllung komme, ..., das Geräusch ist nicht
gleichmässig.
Es 'wabert'.
Wie soll ich das nur ausdrücken ?
Es ist wie, als hätte man zwei, nur geringfügig verschiedene
akkustische Frequenzen, die man zusammenmischt.

Dann entsteht in beispielsweise ca. 1-Sekunden Abständen, je nach Frequenzunterschied,
ein anderes Frequenzbild, als würden sich die beiden Frequenzen jede Sekunde
gegeneinander aufheben.
Dieser 1-Sekundenabstand wäre ja ein regelmässiger Abstand.
Hier jedoch geschieht das sehr unregelmässig.
So meine ich jedenfalls. Ich weiss nicht, wie ichs korrekt beschreiben kann.

Was meintest Du mit anderer Leitungsführung ?

Die Schwellfrequenzen des 'Geräusches' :

Anfang 530 Hz
Ende 500 Hz

Natürlich nur ca.-Werte, da kein FreQ-Messgerät.
(Werte per Sekundentakt und Augenmass bestimmt *gggg*)

Die Daten des Motors sind (wobei der Motor beim L298 ohne Probleme läuft):
Spannung 2,2 V
Strom/Wicklung 4,6 A
Wiederstand pro Wicklung 0,48 Ohm
Induktivität pro Wicklung 1,0 mH
Rotorträgheitsmoment 350g cm2



Dann hatte ich noch bemerken können, dass der Fehler gilt, wenn :

Je höher der Strom, desto geringer ist die Schwellfrequenz.
oder
Je höher der Strom, desto langsamer kann der Motor ohne Geräusch fahren.


Der Control-Pin des L297 ist über Wiederstand 10K auf Plus 5 Volt gelegt,
so wie in der Kombination L297 mit L298.


Dein Link zum Chopper-Betrieb besagt:

> Eine Besonderheit ist dabei, dass der Strom nach dem schnellen Anstieg durch Anlegen
> der hohen Versorgungsspannung nach dem Errreichen des Sollwertes entweder langsam
> über eine Diode abklingt oder sehr schnell durch Rückführung der Spulenenergie in die Versorgungsspannung.
> Dabei ist der Control Eingang des L297 für das langsame Abklingen (Phasen Chopping)
> auf high zu setzen und für das schnelle (Inhibit Chopping)auf low.


Das Datenblatt des L297 sagt (können Datenblätter sprechen? *g*) :
> when high, chopper acts on phase lines ABCD


Demnach würde meine vorliegende Schaltung, wie auch die des L297-L298,
Phasenchopping betreiben, und somit werden die Ausgänge ABCD angesteuert.

Ich werde dann erstmal den Control-Pin auf LOW setzen, bevor ich
mir die Arbeit mit den Dioden mach.
Vielleicht bringt ja dies den erwünschten Erfolg....ich hoffe es.....




Grüsse,

Markus

[Markusiii]

Hallo Alle !

Jetzt ist es komischerweise anders gekommen, als ich erst gemeint hab.
Ich habe jetzt also zuerst mal schnelle Dioden (BYV 28/100) genau so wie in der Kombination L297-L298, an die Ausgänge geschalten.

Jetzt tritt dieses Problem in der einen Richtung, egal bei welchem Strom
und Geschwindigkeit, gar nicht mehr auf, und in der anderen Drehrichtung
abgeschwächt.
Das äussert sich jetzt so, dass immer wieder ein paar Aussetzer auftreten,
die natürlich den Motor bei höherer Geschwindigkeit auf einmal
anhalten lassen (ich fahre mit einer Anfahrtskurve an), und da sind
natürlich bei geringeren Geschwindigkeiten Schrittverluste nicht
auszuschliessen. Genau hatte ich das aber noch nicht beobachten können,
ist jetzt nur eine Vermutung.

Alles in Allem kann ich jetzt sagen, dass sich dieses Symptom enorm
verbessert hat, es ist aber noch nicht optimal.

Klar sollte ich dann die Sache mit dem Chopperbetrieb auch mal ausprobieren.
Aber vielleicht kann sich Manfred hierauf einen anderen Reim bilden ?

Im Datenblatt des L6203 steht zur Applikationsschaltung für einen
DC-Motor, man solle den Diodentyp BYW98 verwenden.

Diese Dioden sind laut meines Vergleichs der beiden Datenblätter
noch schneller als die BYV28, die ich verwendet hab.
Vielleicht wäre es noch eine Möglichkeit, diese zu verbauen ?


Bis demnächst


Grüsse,

Markus

[Manf]

Diese Dioden sind laut meines Vergleichs der beiden Datenblätter
noch schneller als die BYV28, die ich verwendet hab.

Im Diodenvergleich sind wir bei dann 20ns gegen 30ns. Das ist hoffentlich ein paar Größenordungen unter der Chopper-Periodendauer. Wie groß ist die?

Wenn sich bei 500Hz etwas tut dann ist es meistens von Diodenschaltzeiten unabhängig. Wenn der Strom nicht schnell genug abklingt dann kann man das Abklingen mit dem control Eingang umschalten. Da bist Du ja auf der Seite auf der Du "Reserven" hast.

Dann entsteht in beispielsweise ca. 1-Sekunden Abständen, je nach Frequenzunterschied, ein anderes Frequenzbild, als würden sich die beiden Frequenzen jede Sekunde gegeneinander aufheben.

Beeinflussung der Chopperfrequenz?

Jetzt tritt dieses Problem in der einen Richtung, egal bei welchem Strom
und Geschwindigkeit, gar nicht mehr auf, und in der anderen Drehrichtung abgeschwächt.

Was ist in der Schaltung unsymmetrisch? Der elektrische Aufbau? Das Motorlastmoment?
Manfred

[Markusiii]

Ok, Manf.

Danke Deiner Hinweise mit dem Umschalten des Chopperbetriebes.
Leider hatte ich das noch nicht ausprobiert.
Die Chopperfrequenz weiss ich nicht, müsste ich mal ausrechnen.
Mich wunderts halt, warum die gleiche Konstellation mit der
Schaltung L298 problemlos funktioniert.

Die Dioden habe ich erstmal dran gelassen, und jetzt habe ich
etwas anderes entdeckt.
Ich habe meine Motorstränge jetzt mal in Reihe geschaltet,
und der Effekt tritt noch seltener auf.
Leider aber sinkt das Motordrehmoment.
Jetzt werde ich aber erstmal die Versuche mit einem grossen
Labornetzteil probieren, nicht dass meine Stromversorgung
nicht sauber genug ist, oder eben einfach zu schwach.

Ich melde mich dann wieder.


Grüsse,

Markus