corretta tensione di alimentazione e relativa dissipazione

[andreadm0104]

ciao a tutti,

ho un bipolare con questi dati di targa:
2 A
2,7 ohm

lo sto pilotando con l'accoppiata L297 + L298.
Sul Vs del L298 porto 5V da un alimentatore di un PC, il motore gira e l'asse prototipo che sto costruendo si muove correttamente.

Vorrei alzare la velocità .
Qui sul forum ho letto e capito che si passa per un innalzamento della tensione.
Ho portato la tensione a 12V e il motore gira molto più velocemente.

Ora ditemi se questi passaggi sono giusti:

- faccio 12V / 2,7 ohm = 4,4A che è l'assorbimento totale del circuito driver + motore
- il motore assorbe comunque 2A
- i restanti 2,4A li deve dissipare l' L298?

e se così fosse 2,4A * 12V = 25W
che poi è il valore di Total Power dissipation riportato sul datasheet; sembrerebbe quindi che è questa la condizione limite per utilizzare il 298 senza un dissipatore.
Se aggiungo quindi il dissipatore, ed è qui il nocciolo di tutta la questione, posso andare tranquillo a 12V senza bruciare il ponte?

Se ho scritto cavolate ditemelo senza timori: oltre alla domanda finale appena fatta infatti vorrei capire se il ragionamento che ho fatto è corretto!

Grazie
Andrea

[ciry]

Se tu alimentassi il motore a 12V avresti una corrente di oltre 4 ampere, ma non stai facendo questo altrimenti lo bruceresti...
Il sistema di controllo 297-298 serve ad alimentare il motore a corrente costante, quella che imposti tu, cioè 2A, il motore in ogni caso ai sui capi avrà  una tensione di 5,4Volt (2Ax2,7Ω), attraverso i chip pertanto passeranno sempre 2A e non di più.

[billielliot]

Ciao andreadm0104,

hai uno schema elettrico da allegare a un prossimo messaggio?

Altrimenti e' veramente difficile aiutarti.

Ciao

Mauro

[andreadm0104]

@ciry:

Ok, quindi mi sembra di capire che la maggior tensione velocizza la salita della tensione rendendo più ripida la rampa di salita del singolo step, come sipegato benissimo qui:
https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... 4&start=15

Ora rimane da capire se ho ragionato bene per l'aumento di calore da dissipare sul L298

@mauro:
si, hai ragione.
Ho dimenticato di dire che utilizzo pari pari lo schema presente sul datasheet del L298.

http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... Xrqqxz.pdf

[Franco99]

Leggi questo: LINK

Saluti,

Franco

[andreadm0104]

@ franco

si, quel link l'ho letto ed è molto interessante e chiarissimo ( infatti l'ho citato poco fa su questo stesso thread, forse contemporaneamente alla tua risposta
Come rispondevo a ciry mi rimane il dubbio sulla dissipazione del calore del L298.
E' corretto il concetto che se il 298 è attraversato sempre e solo da massimo 2A e la tensione che ci applico (che poi mi avete spiegato che non è quella che va al motore) e di 12V, avrò una potenza complessiva al massimo (meno in realtà  perchè come spieghi nel tuo post il driver apre e chiude il circuito continuamente per limitare la corrente) di 24W da dissipare?

[Franco99]

(Valori massimi assoluti, il chip L298 non deve essere utilizzato in queste condizioni).

Chip L298 senza aletta di raffreddamento:

Il chip L298 in versione Multiwatt15 ha una "thermal resistance junction-ambient" di 35 °C/W.
La sua "junction operating temperature" massima è di 130ºC.

Questo vuol dire che, senza aletta di raffreddamento, con un valore di temperatura
ambiente di 25°C, quando il chip dovrà  dissipare 3 watt, la temperatura interna delle
giunzioni dei transistor avrà  raggiunto il valore massimo di 130ºC. Senza aletta, se il chip
deve dissipare più di 3 watt, la sua temperatura interna salirà  oltre 130ºC e si danneggerà 
irrimediabilmente.

Un'aletta di raffreddamento è assolutamente necessaria. Il chip ha una protezione che
limita la temperatura massima, ma questa non è abbastanza veloce per limitare la temperatura
in assenza di un'aletta di raffreddamento. (Il chip brucia subito se utilizzato senza aletta).
Questa protezione serve per proteggere il chip quando la temperatura ambiente sale lentamente
oltre i limiti previsti e l'aletta di raffreddamento non è più sufficiente per dissipare il calore.

Le dimensioni dell'aletta di raffreddamento dipendono dalla corrente del motore, tensione di
alimentazione, dalla temperatura ambiente e da come circola l'aria attorno all'aletta stessa.

Saluti,

Franco

[andreadm0104]

grande franco, ora ne so di più. Grazie.

Con la tua spiegazione ritorniamo al punto di partenza, all'inizio di questa discussione.
ecco i dati:
Io porto al Vs del L298 12V.
Il motore assorbirà  comunque solo 2A.

>Le dimensioni dell'aletta di raffreddamento dipendono dalla corrente del motore, tensione di
>alimentazione, dalla temperatura ambiente e da come circola l'aria attorno all'aletta stessa.

Per sapere quanto deve dissipare l' L298 è sufficiente fare 12V*2A= 24W, è giusto questo primo passo?

E poi calcolo: 24W x 35 °C/W che da 840°C
Quindi dovrò cercare di riportare quegli 840°C a meno di 130 sennò di brucia.

Se tutto quanto detto è giusto, come si sceglie un dissipatore adeguato?

Io ne ho uno di un pentiumIII, non vorrei che mi diceste "ma si mettilo, che va benissimo", ma magari dirmi il perchè.

Grazie

[Franco99]

"Ptot" (Total Power Dissipation) = 25W, vedi datasheet.

Con un chip L298 puoi pilotare i due avvolgimenti di un motore bipolare.
Per fare questo il chip contiene 8 transistor di potenza. Quando un
singolo avvolgimento è alimentato, la corrente passa sempre attraverso
due di questi transistor. Questi due transistor causano la caduta di
tensione "VCEsat" (Total Drop) che è di 4,9V quando circolano 2A di corrente.

(P = V x I)
4,9V x 2A = 9,8 watt

Dato che gli avvolgimenti sono due e questi possono essere alimentati
contemporaneamente: 9,8 watt x 2 = 19,6 watt.

In condizioni normali, senza chopper (in DC) il chip deve dissipare
19,6 watt di calore quando i due avvolgimenti del motore sono percorsi
contemporaneamente da una corrente di 2A.

Con questi 20 watt ca. siamo leggermente sotto la total power dissipation
di 25 watt che è la potenza massima assoluta che il chip può dissipare.
Per dissipare questi 20 watt, un'aletta di raffreddamento è assolutamente
necessaria.

Se utilizzi anche il chip L297, il tuo L298 limiterà  la corrente pilotato dal
chopper, e per questo motivo non possiamo fare un calcolo senza sapere
come è impostato il chopper. È possibile calcolare l'aletta che ci vuole
per dissipare i 20 watt di calore utilizzando il parametro del datasheet
"Thermal Resistance Junction-case = 3°C/W". Calcolando però in DC
(DC = corrente 100% del tempo), verrà  fuori un'aletta molto grande.
Per risparmiare tempo e denaro in esperimenti vari, ti consiglio vivamente
di guardare come hanno risolto il problema gli altri. Per esempio: LINK
(Vedi anche immagine sotto).

Attenzione però, in rete trovi tante schede L298 con il dissipatore troppo piccolo.
(Le alette di raffreddamento grandi sono care).

Se vuoi calcolare l'aletta per dissipare 20 watt con il parametro
"Thermal Resistance Junction-case" per 100% del tempo, fammi sapere.

Saluti,

Franco

[andreadm0104]

ok, ottima spiegazione, ti ringrazio.

Come dici tu aver visto la scheda che tu linki mi aiuta a capire il volume del dissipatore, e ciò è importante e mi aiuta; però, con la tua spiegazione, ora ho capito meglio il calcolo relativo alla quantità  di calore da dissipare, che mi sarà  utile sempre, in generale.
Per il calcolo con il parametro "Thermal Resistance Junction-case" per 100% del tempo me lo riservo per un prossimo futuro!

ciao
Andrea

[Franco99]

Uno di questi per ogni chip dovrebbe bastare: LINK

Da usare con la ventola, non dimenticare la pasta
termica fra il chip e il dissipatore.

Saluti,

Franco

[andreadm0104]

si, in effetti ne ho già  uno leggermente più grande recuperato da una vecchia CPU.

Per siamo al primo asse-prototipo (ci stiamo impratichendo prima di realizzare una macchina completa a tre assi) ed è sufficiente. In seguito, se non trovo altro materiale di recupero, prenderò questo che mi indichi (per una combinazione pazzesca l'indirizzo del venditore ebay che lo vende è a 100 metri da casa mia!!!).
Grazie ancora!
Andrea