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Der Chopperbetrieb ist eine Form der Pulsweitenmodulation. Vom Chopperbetrieb spricht man vorwiegend bei Schrittmotoren . Es ist also eine Stromregelung für Schrittmotoren. Durch diese Regelung können Schrittmotoren mit geringer Nennspannung mit weit größeren Betriebsspannungen versorgt werden. Ziel ist es dabei auch, ein höheres Drehmoment bei höheren Drehzahlen zu erreichen.

Beispiel

Als Beispiel wird hier die Ansteuerung der Transistoren in der Schrittmotor-Steuerschaltung L297/L298 betrachtet, die vier Transistoren einer H-Brücke im Chopperbetrieb einsetzt.

Eine Besonderheit ist dabei, dass der Strom nach dem schnellen Anstieg durch Anlegen der hohen Versorgungsspannung nach dem Erreichen 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.

Zunächst wird Phasen Chopping betrachtet. Es wird ein 2-Phasen-Bipolar-Motor betrieben, die Transistoren T1 und T4 sind leitend und der Strom fließt über T1, die Spule, T4 und über den Shunt (roter Pfad). Erreicht die Spannung am Shunt Vref, dann wird der Transistor T4 gesperrt. Der Strom in der Spule klingt nun langsam ab, denn die Spannung, die er überwinden muss, ergibt sich aus der Flussspannung der Diode D3 und der Sättigungsspannung des Transistors T1 (grüner Pfad). Ein Sperren des Transistors T1 wäre grundsätzlich auch möglich, dann würde der Strom nicht im oberen Teil, sondern im unteren Teil der Brücke weiterfließen. Hier müsste er aber zusätzlich über den Shunt fließen, was zusätzlich Leistung erfordern würde.

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Die Alternative ist Inhibit Chopping Wieder wird von den leitenden Transistoren T1 und T4 ausgegangen (roter Pfad). Beim Erreichen von Vref am Shunt werden nun aber die beiden Transistoren gesperrt. Dem Strom bleibt nun nur der blaue Pfad über die Dioden D2 und D3 und über die Versorgungsspannung, die ja bis zu 46 V betragen kann. Damit klingt der Strom sehr schnell ab und es wird eine schnelle Änderung des eingestellten Stroms ermöglicht.

Der Vorteil der anderen Betriebsart Phasen-Chopping liegt in dem langsamen Abklingen des Stroms für den Fall, dass die Chopperfrequenz nicht ausreichend hoch gewählt werden kann. Sollen in einem System mit mehreren Motoren alle synchron mit Chopper betrieben werden, dann käme ein Motor, der nur wenig Energie speichert, in einen Betrieb mit Stromlücken, in dem er nicht effizient arbeiten kann. Für unipolare Schrittmotoren kann nur Inhibit Chopping eingesetzt werden.

Siehe auch