Für unsere beiden Boote (Graupner Key Biscayne und Cobra) waren Elektroantriebe vorgesehen, die mit 8 bzw. 12 Zellen arbeiten sollen. Regler bis 12 Zellen sind nicht mehr ganz billig, daher habe ich meine alte Idee vom Eigenbau Fahrtenregler wieder aufgegriffen. Was braucht man alles für einen elektronischen Fahrtenregler? Zum einen die Endstufe, dabei stellt sich die Frage, ob der Regler nur Vorwärts oder Vorwärts und Rückwärts können soll. Zum anderen eine Treiberstufe, die die Fets der Endstufe ansteuert. Dann noch die Steuerlogik, die die Fetstufe über die Treiber ansteuert.
Meine Anforderung:
- 6-20 Zellen (bis 12 hab ich schon getestet, mehr wird noch getestet)
- Hohe Ströme, 50-100A (allerdings nur mit zusätzlicher Kühlung)
- Keine Spezialbauteile, abgesehen von einem AVR
- Keine fertigen Fet-Treiber (meist mühsam zu bekommen und gar nicht so günstig)
Die einzelnen Module sind wie folgt aufgebaut:
Die Steuerlogik:
ein AVR Mega 8 ist die Zentrale Steuereinheit. Ein Timer dient nur zur Ansteuerung der Ladungspumpe, mit ca. 10kHz. Diese Ladungspumpe erzeugt eine Hilfsspannung die ca. 10V größer ist, als die Versorgungsspannung.
Der Timer1 wird zur Zeitmessung der Servopulsbreite verwendet, dabei wird die Zeit zw. steigender und fallender Flanke des Servosignals gemessen.
Der Timer2 dient zur PWM Erzeugung.
Die Treiberstufe:
Dieser Schaltungsteil dient zur Ansteuerung der Fet-Endstufe. Dabei ist auch ein 4 fach Not Gatter integriert, damit nicht High und Lowside Fets einer Seite gleichzeitig aktiviert werden können. Weiters sorgt dieser Schaltungsteil dafür, dass mit TTL Pegeln die hohe Steuerspannung zu den Fets durchgeschalten wird (Ub + 10V).
Die Endstufe:
Besteht aus maximal 12 Fets. Ich habe dabei den Typ IRL 3803 verwendet, ein TO220 Fet der gut erhältlich ist, und mit Logic Level angesteuert werden kann (+5V). Allerdings ist er bei 5V noch nicht voll leitend, deswegen ist auch die Treiberstufe nachgeschalten. Bei voller Bestückung ist die Ladungspumpe am Limit, die Spannung erreicht nicht mehr ganz Ub+10V. Der IRL 3803 hat einen Rdson von 0,0065Ohm.
Alternativ arbeite ich auch eine Version mit dem IRL 1004s, einer ebenfalls sehr leistungsfähigen SMD Version.
Die Endstufe ist als H-Brücke ausgeführt, minimal sind 4 Fets notwendig. Bei 10A ist nur eine minimale Erwärmung der Fets zu spüren - komplett ohne Kühlkörper. Allerdings darf man hier nicht dem glauben hingeben, dass sich die Temperatur linear mit dem Strom steigt, sondern im Quadrat. Das ist auch leicht nachzurechnen. Die Ursache der Erwärmung ist der RDSon von 0,0065Ohm. Die Leistung, die an diesem "Widerstand" verheizt wird, ist P=U*I => I * I * R. Der Widerstand ist quasi konstant, der Strom ist die entscheidende Größe.
Die entsprechenden Schaltpläne werde ich hier in kürze Online stellen.