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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ansteuerung eines MOSFET


Autor: Gast (Gast)
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Moin zusammen

Ich hab mal ne Frag und zwar gehts um die Ansteuerung zweier MOSFETs. 
Ich verstehe nicht so ganz für was die Zenerdioden und 1N4148 sind. Kann 
mir da vielleicht jemand weiter helfen?

Danke im Voraus
Gruss

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Zum Schutz der MOSFETS vor Überspannung vom Motor.

Autor: Gast (Gast)
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Ok das habe ich mir gedacht aber was machen sie genau? Ich möchte 
nämlich schlussändlich den Motor mit 48V betreiben und frage mich eben 
wie ich diese Dioden verändern muss aber da ich keine Ahnung habe was 
die genau machen....

Autor: yalu (Gast)
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Zum Schutz der Gates reichen D3 und D4. Sie begrenzen die Gate-Source-
Spannungen der MOSFETs auf -0,7V bis +16V. Die meisten MOSFETs halten
±20V aus.

Der Sinn von D8/D6 und D9/D7 erschließt sich mir nicht ganz. Möglicher-
weise sollen sie die Drain-Source-Spannungen begrenzen, indem sie bei
Überspannung das Gate angesteuern, so dass die MOSFETs leitend werden
und die Spannung abbauen. Allerdings sollte es zu diesen Überspannungen
gar nicht erst kommen, da vorher die Freilaufdioden DS1 und DS2 leitend
werden. Vielleicht hat jemand einer bessere Erklärung für den Sinn
dieser Dioden. Wenn nicht, würde ich sie einfach weglassen, da sie bei
48V auf jeden Fall stören.

Soll nur der Motor mit 48V betrieben werden oder auch der Rest der
Schaltung? Der 7809 und der ICL7667 sind nämlich nicht für 48V gemacht.

Autor: Gast (Gast)
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Danke für deine Antwort. Aber eigentlich dürfte doch gar keine 
Rückwirkende Spannung am Mosfet anliegen da diese doch durch die Dioden 
D5.1 und D5.2 "geschluckt" werden grübel. Und wieso ist je eine 
Zenerdiode auf Gate-Source und eine auf Gate-Drain gelegt?

Autor: Gast (Gast)
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Sorry ich hab nur einen Teil gesehen von yalu's Beitrag. Also der 
vorherige Post von mir bitte nicht beachte :-S. Besten Dank für die 
Antwort. Jetzt verstehe ich auch langsam wie das so geht. Die Dioden D3 
und D4 konnte ich auch irgendwie noch verstehen aber der Rest eben nicht 
wirklich und ich denke es macht mehr Sinn wenn ich die Weglasse da ich 
nicht unbedingt noch den Akku unkotnrolliert laden möchte. Vielleicht 
war das der Hintergedanke. Eine Rekuperation?

Also die 48Volt liegen bei mir nur im Schaltkreis Batterie-Motor-Mosfet 
an. Die Steuerung selber wird über 12Volt gespiessen. Hoffe mal das 
klappt ohni das es mir alles um die Ohren haut....

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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yalu wrote:

> Der Sinn von D8/D6 und D9/D7 erschließt sich mir nicht ganz. Möglicher-
> weise sollen sie die Drain-Source-Spannungen begrenzen, indem sie bei
> Überspannung das Gate angesteuern, so dass die MOSFETs leitend werden
> und die Spannung abbauen.

Genau das ist der Zweck.

> Allerdings sollte es zu diesen Überspannungen
> gar nicht erst kommen, da vorher die Freilaufdioden DS1 und DS2 leitend
> werden.

Naja, die Schaltung ist aus EAM, und das ist für Anfänger. Da würde ich 
mich nicht drauf verlassen, dass jeder die Dioden anklemmt. Vermutlich 
dienen die Dioden dann dazu Reklamationen zu vermeiden wenn die Mosfets 
aufgrund der fehlenden Freilaufdioden abgebrannt sind,

Autor: Gast (Gast)
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Perfekt. Jetzt kanns also losgehen mit zusammenlöten und testen. Ich 
lassse also die Dioden D6-D9 weg schalte aber dafür mehr als nur eine 
Freilaufdiode über den Motor falls eine mal das Zeitliche segnen sollte.

Nochmals besten Dank an all für die kompetenten und schnellen Antworten.

Gruss

Autor: Michael (Gast)
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>Ich lassse also die Dioden D6-D9 weg schalte aber dafür mehr als nur
>eine Freilaufdiode über den Motor falls eine mal das Zeitliche segnen sollte.

Öhm, da würd ich dann doch lieber D6-D9 drin lassen statt mehrere Dioden 
über den Motor als Ersatz dafür reinzuhaun. Damit haste ja nix gewonnen 
sonst.

Autor: Gast (Gast)
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Wiso würdest du die Dioden drin lassen? Ich betreibe das ganze 
schlussendlich in einem Elektrofahrzeug an einem Motor mit 48V. Wenn der 
nun ausrollt und somit Spannung erzeugt will ich die lieber 
kontinuierlich über die Freilaufdioden abbauen oder sieht das jemand 
anders?

Autor: yalu (Gast)
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Benedikt K. schrieb:

> yalu wrote:
>
>> Der Sinn von D8/D6 und D9/D7 erschließt sich mir nicht ganz. Möglicher-
>> weise sollen sie die Drain-Source-Spannungen begrenzen, indem sie bei
>> Überspannung das Gate angesteuern, so dass die MOSFETs leitend werden
>> und die Spannung abbauen.
>
> Genau das ist der Zweck.

> Da würde ich mich nicht drauf verlassen, dass jeder die Dioden
> anklemmt.

Hmm, aber schön ist das in meinen Augen nicht. Was würde passieren, wenn
jemand die Freilaufdioden tatsächlich weglässt?

Erst wird die Drainspannung der MOSFETs auf 16V ansteigen, so dass D8
und D9 durchbrechen. Damit ist die Gatespannung aber immer noch 0. Die
Spannung steigt also weiter an, bis die Gatespannung die Threshold-
spannung der MOSFETs deutlich überschreitet, also vielleicht UGS=4V und
damit UDS=20V. Das UGS von 4V liegt nun also, nur getrennt durch die
1Ohm-Widerstände, an den Ausgängen des Treibers ICL7667 an. Hätte dieser
die ideale Ausgangsimpedanz von 0, würden 4A in die Ausgänge
hineinfließen. Zum Glück begrenzt der ICL7667 den Ausgangsstrom, so dass
er vorerst wahrscheinlich noch keinen Schaden nimmt.

Wenn ich richtig informiert bin, ist der BUK416 für knapp 200A gut, man
wird ihn also kaum mit weniger als 100A Maximalstrom betreiben.
Angenommen, die Lastinduktivität und die PWM-Frequenz sind so hoch, dass
der Strom in den PWM-Pausen kontinuierlich weiterfließt, beträgt bei
einem Tastverhältnis von 0,5 die mittlere Verlustleistung
0,5*0,5*100A*20V=500W, die trotz des Kühlkörpers (der sowieso nur für
die sehr viel geringere Verlustleistung unter Normalbedingungen
ausgelegt ist) sehr bald zur Zerstörung der MOSFETs führt.

Sobald die MOSFETs verbrannt sind, gelangt die restliche in der
Induktivität gespeicherte Energie in den ICL7667 und von da in den
9V-Versorgungskreis. Dort tötet sie als erstes den 78L09, der nach
seinem Ableben schlimmstenfalls die volle Versorgungsspannung
durchlässt. Diese räumt ihrerseits den Rest der Schaltung ab.

Ohne die gutgemeinte Schutzschaltung aus D6, D7, D8 und D8 gingen
vielleicht nur die MOSFETs kaputt (obwohl die natürlich auch schon teuer
genug sind).

Ok, das war jetzt etwas Teufelandiewandmalerei, aber: Die Freilaufdioden
dürfen einfach nicht fehlen, und wenn doch, hat die Schutzschaltung mit
den Z-Dioden eher zweifelhafte Wirkung.



Gast schrieb:

> Wenn der nun ausrollt und somit Spannung erzeugt will ich die lieber
> kontinuierlich über die Freilaufdioden abbauen oder sieht das jemand
> anders?

Die Freilaufdioden sind dazu da, den durch Selbstinduktion erzeugten
Strom abzuleiten. Die beim Ausrollen enstehende Generatorspannung wirkt
in die entgegengesetzte Richtung, weswegen hier die Freilaufdioden keine
Wirkung haben. Die Generatorspannung liegt über die Substratdioden der
MOSFETs aber parallel zur Versorgungsspannung und ist somit meist
unschädlich.

Evtl. kann beim Bergabrollen die vom Motor erzeugte Spannung
höher als die Versorgungsspannung werden. Es ist also zu prüfen, ob die
Spannungsversorgung dadurch keinen Schaden nimmt. Wenn doch, muss in
irgendeiner Form eine Spannungsbegrenzung für die Versorgung vorgesehen
werden, im einfachsten Fall durch eine Diode in der Versorgungsleitung,
die den Stromrückfluss verhindert.

Beim Ausrollen in der Ebene kann nichts passieren, da die erzeugte
Spannung höchstens so hoch wie die Versorgungsspannung werden kann.

Autor: Gast (Gast)
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Wow da kann ich einen Monat in irgend einem Elektrokurs sitzen und ich 
würde nicht soveil lernen wie hier im Forum.

@Benedikt: Naja eine Erklärungen sind schon ein bisschen 
Teufel-an-die-Wand-malen aber dafür habe ich jetzt einiges Verstanden. 
Für mein Fehler betreffend Generatorspannung über die Freilaufdioden 
abbauen möchte ich mich entschuldigen. Überlegungsfehler.

Ich habe nun eine eine andere Idee um das Problem der Generatorspannung 
zu umgehen. Ich baue einen anständigen Schütz ein. Sobald ich dann einen 
steilen Hügel runterfahre, kann ich das Gas los lassen und der Motor 
wird von den Mosfet's getrennt. Was haltet ihr davon?

Autor: Michael (Gast)
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Nun, es war ja nicht angemerkt, die Freilaufdioden weg zu lassen sondern 
statt der Dioden D6-D9 weitere Freilaufdioden zu verwenden und da find 
ich hat man nix gewonnen durch.

Autor: yalu (Gast)
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> Ich habe nun eine eine andere Idee um das Problem der
> Generatorspannung zu umgehen. Ich baue einen anständigen Schütz ein.
> Sobald ich dann einen steilen Hügel runterfahre, kann ich das Gas los
> lassen und der Motor wird von den Mosfet's getrennt. Was haltet ihr
> davon?

Wie ich oben (zumindest andeutungsweise) geschrieben habe: Die MOSFETs
stört die Generatorspannung überhaupt nicht, höchstens die Batterie.
Wobei eine in Maßen erhöhte Generatorspannung den angenehmen Nebeneffekt
hat, dass die Batterie mit der Bergabfahrenergie geladen wird. Ein
Laderegler könnte dabei die Ladespannung und/oder den Ladestrom
begrenzen.

Oder eben, damit's nicht zu kompliziert wird, die Batterie bei
Überspannung abtrennen, dann wären wir wieder bei deinem Schütz. Ich
würde den Schütz ihn aber nicht beim Gaswegnehmen, sondern bei
Überspannug schalten.

Autor: Gast (Gast)
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Also ich denke ich werde das ganze zuerst mal mit dem Schütz realisieren 
und mich dann mit dem Laderegler befassen. Im Moment fahre ich noch mit 
Bleibatterien und da wäre die Generatorspannung nicht wirklich ein 
Problem aber evt. steige ich mal auf LiPo um und dann wirds schon ein 
bisschen schwieriger aber das wird wohl mal ne andere Geschichte.......

>Ich würde den Schütz ihn aber nicht beim Gaswegnehmen, sondern bei
>Überspannug schalten.

Hast du da vielleicht gleich noch ne einfache Idee? Ich bin immer noch 
am grübeln wie man das realisieren könnte damit es hieb und stich fest 
ist.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Mit was für einem Motor fährst du denn?

Autor: Gast (Gast)
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Ist ein gewöhnlicher DC-Motor mit Dauermagneten. Ausgelegt für 48V 
Nennspannung und 1.5kW Leistung. Spitze sollte das Ding so um die 2.7kW 
bringen. Jo das sind so die Eckdaten.
Wiso fragst du?

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