Hallo, ich hab eine H-Brücke für DC Motoren mit 4 IGBTs und einem Treiberbaustein von IRF aufgebaut (IR2108). Die IGBTs sind vom Typ IRG40C50UD, diese sind für 8-40kHz (Hard switching) ausgelegt. Die Schaltung geht einwandfrei mit bis zu 50VDC. Ich hab es dann mal mit 200VDC probiert und der Motor fuhr in beide Richtungen wunderbar mit 50% Leistung. PWM Frequenz 25kHz Als ich das ein paar Sekunden lang gemacht hab, hats einen Knall gmacht und dem High Side IGBT fehlte ein gutes Stück vom Gehäuse. Ich hab die Schaltung dann durchgemessen und musste feststellen, dass der Low-Side IGBT komplett durchschaltet. Also kein Widerstand von E zu C, E zu G und C zu G. Das hat natürlich zu einem Kurzschluss geführt als der HighSide IGBT durchgeschaltet hat. Ich hab den Versuch 2x gemacht. Beim ersten mal war eine superflinke Sicherung mit 16A vor die Versorgung geschaltet. Diese brannte nach mehrmaligen hin und herfahren des Motors durch. Ich dachte, dass der Strom einfach zu hoch war. Die Schaltung ging dann aber trotzdem nicht mehr. Der LowSide IGBT war auch wieder kaputt, also komplett widerstandslos zwischen allen 3 Anschlüssen. Der HighSide IGBT war bei diesem Versuch zwar äußerlich heil, elektrisch gesehen aber auch kaputt. Zudem war der Treiber IC auch immer defekt nach den Versuchen mit 200VDC. Ich habe keinen Kühler montiert, kann es sein, dass durch eine zu geringe Wärmeabfuhr der LowSide IGBT defekt wurde und deswegen die eine Seite der H-Brücke durchbrannte? Werde heute noch einmal einen Versuch mit einem großen Kühler starten. Mal schaun wie es funktioniert. Für eure Ratschläge wäre ich dennoch dankbar. Gruß Daniel
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Reichen die internen Dioden zur Beseitigung der Spannungsspitzen? Wie sieht es mit Feedback für den nicht lückenden PWM-Betrieb aus?
Du musst mal nachschauen, ob deine IGBTs wirklich die Freilaufdiode intern haben. Manche haben das nämlich nicht! Wenn du keinen Kühlkörper hast, kann es sein, dass dein Transistor intern schon so heiss wird, dass er den Hitzetod stirbt, bevor du das merkst. Wenigsten ein kleines Blech solltest du anschließen. So 1mm stark und aus Alu oder etwas ähnliches. Wieviel Strom fliesst denn, wenn dein Motor dreht? Du kannst die Verluste doch recht schnell abschätzen. Usatt * Imotor = Pwärme. Grüße, Jens
Reicht die vom Treiber vorgegebene Totzeit? Freilaufdioden fehlen. Ohne Kühlkörper brennen die Dinger schnell ab.
Sind die 1N4148 nicht ein wenig klein? Die Dioden sollen doch wohl bewirken, dass die Transistoren schneller aus als ein schalten. Also muss beim Ausschalten die Gate-Ladung über die Diode abfliessen. Da können aber bedeutend höhere Impulsströme fliessen, als eine 1N4148 verträgt. Durch die interne Totzeit der Treiber kannst du die aber auch gleich weglassen. Wie hoch wird die Zwischenkreisspannung? Wenn du die Motorrichtung wechselst, muss die Bremsenergie irgendwo hin. Ich hab mal 1200V IGBT's an einem 24V Trafo mit Gleichrichter und Elko zum platzen gebracht... Die Transistoren heissen wohl IRG4PC50UD, IRG40C50UD findet Google nicht
Ja der IGBT heißt IRG4PC40UD, hab das "P" vergessen. Hab nun einen provisorischen Kühler auf allen 4 IGBTs montiert und noch einmal getestet. Hab zur Sicherheit wieder eine 16A Sicherung eingebaut und bin wieder mit 50% Leistung gefahren. Das Ergebniss war wieder das selbe wie schon zuvor. Ich kann den Motor 3-5x hin und her drehen (mit kurzer Pause dazwischen). Dann macht es einen "leisen" Knall (mit Sicherung) und die Schaltung ist tot. Die Zwischenkreisspannung beträgt ca. 235V. Der IGBT wäre ja für 600V ausgelegt. Wenn zurückgespeist wird sollte es im schlimmsten Fall zu 470V führen, oder? Im Zwischenkreis ist auch ein Widerstand drin, der den Kondensator entlädt beim Ausschalten. Ich hab die Schaltung aus den Application Notes von IRF, hab mir sogar den Kondensator ausgerechnet, obwohl das eher ein Richtwert ist. IRF gibt in einer Design Note an, dass der Kondensator um den Faktor 15 höher sein soll als berechnet. AP-Note: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf Auf Seite 25 wäre eine Schaltung für eine DC H-Brücke. Im 2. Schaltbild auf Seite 25 sieht man auch eine 1N4148 als Gate Diode. Da ich einen Elko benutzt hab, hab ich nahe an den Pins parallel noch einen kleinen Keramikkondensator angelötet. Hat leider auch nicht geholfen. Könnte es sein, dass die Spannung am Gate zu hoch wird, der LowSide IGBT dadurch kaputt wird, somit immer durchschaltet und dadurch dann der HighSide IGBT die Schaltung kurzschließt? Besten Dank für die Antworten bis jetzt. Gruß Daniel
Der IR2108 Treiber hat 540ns Totzeit. Könnte das zu wenig sein? Der Motor selbst hängt schon an einer Achse einer CNC Maschine. Die Trägtheit des Rotors ist zwar relativ groß, jedoch ist die Reibung um einiges höher, somit wird der Motor schon durch die Achse stark abgebremst. Daten des Motors der Vollständigkeit halber: Nennstrom: 17A Nennspannung: 200V Zurückgespeist wird im jetztigen Fall eigentlich auch nichts, wenn ich nochmal so darüber nachdenke. Denn wenn ich die Achse fahre, dann schaltet eine Seite der H-Brücke durch. Schaltet die Steuerung das PWM Signal ab, wird der Motor mit beiden LowSide IGBTs kurzgeschlossen. Einen Umkehrbetrieb hab ich noch garnicht ausprobiert, so weit bin ich noch nicht gekommen. Gruß Daniel
Hi Hast du dir eigentlich mal das Datenblatt von deinen Transistoren richtig durchgelesen? MfG Spess
Hallo, der geplatzte IGBT ist IMO eher die Folge des eigentlichen Fehlers : Die Versorgung des oberen IGBTs wird dadurch bewerkstelligt, dass der 470nF Ko über die Diode aufgeladen wird. Bei Dir ist diese Spannung aber verdammt klein. Von den 5V fallen da zum einen ein paar 100mV über die Diode ab und dann noch was über die Strecke durch den unteren IGBt wenn dieser durchgeschaltet hat. Und das bisschen reicht meiner Meinung einfach nicht um den oberen IGBT zügig aufzumachen. ALso entstehen dort recht große Schaltverluste und es knallt. Sven PS : Der Text von vorhin war Müll...hatte nen Denkfehler
Ich hätte vllt. gleich die ganze Schaltung online stellen sollen. Da sieht man auch, dass Vss 15V beträgt (Steckernetzteil mit 24VDC zu 15VDC mit 7815). Die 5V werden nur für die Optokoppler benötigt. Mit weniger würd sich der IGBT auch nicht zufrieden geben, sonst würd die Schaltung bei 50V ja auch schon nicht funktionieren. Zudem hat der IR2108 Gate Driver auch eine UnderVoltage detection. Dem Schaltbild zufolge kann der GateDriver den IGBT also nicht zu tode quälen. Im Datenblatt wär mir sonst auch nichts aufgefallen. Dieser Typ ist ja für H-Brücken bestimmt, steht zumindest in der allgemeinen Beschreibung. Die Diode hält den Strom auch aus und so dermaßen bin ich ja auch nicht draufgefahrn, dass da gleich die Fetzen fliegen dürfen. Die "Turnoff delay time" ist selbst bei 150°C (240ns) noch unter der Delay Time vom GateDriver IC (530ns), somit ist auch ein Kurzschluss im Betrieb auszuschließen. Ich habe auch schon gedacht, dass vllt die GND Leiterbahn schlecht verlegt wurde. Hab deswegen diese mal durchtrennt und ein Kabel quer zum ersten IGBT Massepin gelegt. Hatte leider genau das selbe Ergebniss wie sonst auch. Gruß Daniel
MOSFETs und IGBTs kann man recht schnell und zuverlässig durch Überspannungen (positiv oder negativ) am Gate kaputt kriegen. Durch ein wenig zuviel Induktivität im Gate- oder Emitterzweig kann das schnell passieren. Ist der Pfad Treiber -> Gate -> Emitter -> Treiber niederinduktiv ausgelegt? Wie ist der Strompfad vom Emitter zurück zum Treiber? Sowohl beim oberen als auch beim unteren IGBT je Halbbrücke. Ist der Rückpfad vielleicht eine gewisse Strecke identisch mit dem Laststrompfad? Die saubere Verdrahtung wäre vom Treiber Gate- und Emittersignal räumlich eng beieinander (niedrige Induktivität) zum IGBT. Dabei den Emitterpfad direkt und eigenständig an den Pin anschließen, nicht einfach irgendwo an den Leistungspfad von GND hängen (beim unteren IGBT). Testweise kannst Du einfach mal die Gates alle mit Zehnerdioden 18V direkt zum Emitter schützen.
Daniel A. schrieb: > Die "Turnoff delay time" ist selbst bei 150°C (240ns) noch unter der > Delay Time vom GateDriver IC (530ns), somit ist auch ein Kurzschluss im > Betrieb auszuschließen. Nachmessen! IGBT H-Brücke - zerschossen schrieb: > Die Zwischenkreisspannung beträgt ca. 235V. Der IGBT wäre ja für 600V > ausgelegt. Wenn zurückgespeist wird sollte es im schlimmsten Fall zu > 470V führen, oder? Im Zwischenkreis ist auch ein Widerstand drin, der > den Kondensator entlädt beim Ausschalten. Falsch, die Spannung kann beliebig hoch werden. Allerdings auch nur wenn beim Bremsen entsprechend Leistung eingespeist wird.
Stefan L. schrieb: > Falsch, die Spannung kann beliebig hoch werden. Allerdings auch nur wenn > beim Bremsen entsprechend Leistung eingespeist wird. Gebremst wurde beim Testen nur durch Motorkurzschluss, also konnte auch nichts zurückgespeist werden. Florian V. schrieb: > Die saubere Verdrahtung wäre vom Treiber Gate- und Emittersignal > räumlich eng beieinander (niedrige Induktivität) zum IGBT. Dabei den > Emitterpfad direkt und eigenständig an den Pin anschließen, nicht > einfach irgendwo an den Leistungspfad von GND hängen (beim unteren > IGBT). Ich glaub du hast vllt. den Nagel auf den Kopf getroffen. Beim Layouten hab ich extra darauf geachtet das Gate Signal so eng wie möglich an den Treiber IC zu legen und hab dabei übersehen, den HighSide Emitter an der richtigen Stelle abzuzapfen. Im aktuellen Layout wird das nämlich am Collector des LowSide IGBTs abgezweigt. Das könnte beim Abschalten den LowSide IGBT zerstören und folglich zum altbekannten Kurzschluss führen. Im DT04-4 (S. 15) wird auch die Clamp Diode erwähnt, die den Effekt auf der HighSide eliminieren soll. Werde morgen mal ausschau nach zwei Zener und HV Dioden halten und den Emitter Pfad durchtrennen und neu verbinden. http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt04-4.pdf Besten Dank für die Tips bis dahin. gruß Daniel
IGBT H-Brücke - zerschossen schrieb: > Ich habe keinen Kühler montiert Daniel A. schrieb: > Nennstrom: 17A Da wundert es mich irgendwie nicht, dass es die IGBTs zerhaut: An einem IGBT fallen im surchgeschalteten Zustand so 1...2V ab. Und ein Motor mit 17A Nennstrom zieht ordentlich Anlaufstrom. Die Verlustleistung wird wohl ein klein wenig über den ca. 2...3W liegen, die so ein IGBT ohne Kühlkörper abführen kann!
Hi >Da wundert es mich irgendwie nicht, dass es die IGBTs zerhaut: An einem >IGBT fallen im surchgeschalteten Zustand so 1...2V ab. Und ein Motor mit >17A Nennstrom zieht ordentlich Anlaufstrom. >Die Verlustleistung wird wohl ein klein wenig über den ca. 2...3W >liegen, die so ein IGBT ohne Kühlkörper abführen kann! Zumal der Loadcurrent bei 25kHz auf ca. 13A abfällt. Die Transistoren sind nicht nur leicht unterdimensioniert. MfG Spess
Markus Frejek schrieb: > Die Verlustleistung wird wohl ein klein wenig über den ca. 2...3W > liegen, die so ein IGBT ohne Kühlkörper abführen kann! Ich hab die Schaltung schon 4x repariert und überarbeitet, beim letzten Versuch wurde ein riesen Kühlkörper auf alle 4 IGBTs geschraubt, natürlich mit Isolierung zwischen IGBT und Kühlkörper. Die Schaltung lief außerdem schon tadellos mit 50V und einem 500W DC Servo. Beim Testen wurde die Endstufe mit Sinus und Rechtecksignalen von 1Hz bis 1kHz angesteuert (25kHz PWM Trägerfrequenz). Je hochfrequenter, desto mehr Verlustleistung entstand und desto wärmer wurden die IGBTs auch. Bei diesem Versuch mit 50V lief alles einwandfrei, auch ohne Kühlkörper. Bei 200V kackt mir das Ding aber nach 5x schalten einfach ab, ohne dass man eine Erwärmung am Kühlerkörper oder am IGBT wahrnimmt. Den Eckdaten des IGBTs entsprechend sollte ein Anlaufstrom von 35A auch kein Problem darstellen. (Mehr konnte die alte Endstufe auch nicht) Hatte schon mal jemand dass Symptom, dass C, E und G untereinander komplett niederohmig sind. Von einer Diode kann man garnichts mehr messen. Oder ist das ohnehin bei jedem defekten IGBT so? Gruß Daniel
Spess53 schrieb: > Zumal der Loadcurrent bei 25kHz auf ca. 13A abfällt. Die Transistoren > sind nicht nur leicht unterdimensioniert Ich werde morgen die Schaltung noch unmodifiziert an einem weitaus schwächeren 200V Motor (800W) testen. Wenn du recht hast dann sollte es an der zu hohen PWM Frequenz liegen. Wenn das funktioniert probiere ich es beim stärkeren Motor mit einer PWM Frequenz von 1kHz. Die Kurve im Datenblatt ist für 125°C angegeben. 125°C sollte ich nach 5x anfahren und max. 5sec aktiver Laufzeit noch nicht erreich haben, zumal Ic mit 55A für 25°C angegeben ist. Aber ich würde mir wünschen, dass das die Ursache ist, somit müsste ich nur den Bauteil tauschen und es funktioniert. Gruß Daniel
Daniel A. schrieb: > Die Kurve im Datenblatt ist für 125°C angegeben. 125°C sollte ich nach > 5x anfahren und max. 5sec aktiver Laufzeit noch nicht erreich haben, 5 Sek sind schon weit über der thermischen Zeitkonstante der IGBT. Daniel A. schrieb: > Hatte schon mal jemand dass Symptom, dass C, E und G untereinander > komplett niederohmig sind. Von einer Diode kann man garnichts mehr > messen. Oder ist das ohnehin bei jedem defekten IGBT so? Das ist normal, ich kenne das auf jeden Fall von thermischer Zerstörung, kann aber sicherlich auch bei anderen Fehlern auftreten.
Hast Du jemals die real auftretenden Ströme gemessen? Ich denke, ein 17A-Servo wird bei Kurzschluss 100A liefern, ebenso Anlaufstrom. DU muss dafür sorgen, dass der Strom nicht zu groß wird, d.h. ihn regeln. Poste bitte das Layout + Foto. Außerdem ist zu überlegen, ob es nicht doch FETs werden sollen. Es gibt inzwischen < 0,1 Ohm mit 600V. Schaue bei den Profis ab! Analysiere einen käuflichen Steller.
eProfi schrieb: > Poste bitte das Layout + Foto. Das "fehlerhafte" Layout hab ich leider gerade nicht auf meinem Computer, kann ich morgen mal online stellen. Endstufen für bis zu 165V gibt es ein paar. Das ist aber leider zu wenig Spannung für meine Motoren. Für DC Motoren gibt es nicht mehr sehr viel am Markt, besonders nichts mit realistischen Preisen (unter 500€). Deswegen gehe ich ja den steinigen Weg und versuche es selbst zu entwickeln. Ich brauch das Teil immerhin in 10facher Ausführung. Von einer Simoreg (Siemens DC Endstufe mit Drehzahlregler) hab ich den kompletten Schaltplan. Hier ist die H-Brücke aber genauso primitiv wie bei mir aufgebaut. Der einzige Unterschied ist, dass hier BUX98 (oder BUX48) Transistoren benutzt werden (immer 3 parallel). Bei der 30/75er Baureihe (für 30A Dauer/75A Spitze) wären dass auch 90A zulässiger Dauerstrom und 240A Spitze (20µs). Mit dem MOSFET von Fairchild sollte ich dann auch schon hinkommen, zumindes wenn ich 2 davon parallel schalte: http://www.fairchildsemi.com/ds/FC%2FFCH76N60N.pdf Sehe ich das so richtig? Den Regelkreis der Simoreg hab ich mir mal angesehn, da sind ein Dutzend OPVs drauf in Differenzier-, Addier-, Integrier-, Verstärker- und Schmitt-Trigger-Schaltung. Also schön komplexe alte analoge Technik. Laut Blockschaltbild ist ein Stromregler mit Kennlinienkorrektur auch drauf. Den Bereich für die Drehzahlregelung und die Stromregelung konnte ich schon mal isolieren. D.h. ich könnte theoretisch diesen Bereich auch nachbauen und in meine Schaltung integriern. Jedoch möchte ich das nicht, weil von der Steuerung schon ein PWM Signal kommt. Das müsste wieder in ein Analogsignal umgewandelt werden und dann wieder in ein PWM Signal für die H-Brücke. Alternativ hätte ich mir gedacht eine Strommessung mit einstellbarer Grenze zu integriern, sodass an die Steuerung ein Signal zur Leistungsabschwächung gesendet wird. Die Steuerung könnte somit innerhalb von 500µs das PWM Signal um einen gewissen Prozentsatz verringern, vllt. auch Geschwindigkeitsabhängig und integrierend bis zu kompletten Abschaltung. Brauche ich die Stromregelung auch wenn der Leistungsteil den Anfahrstrom hergibt?
So, ich hab heute die Platine noch einmal neu aufgebaut und dabei 4 IGBTs pro Halbbrücke verbaut. Die Verbindung vom Emitter zum Bootstrap Eingang des Treiber ICs hab ich auch durchtrennt und mit einem Kabel neu verlegt. Der Verbindung führt nun direkt vom HighSide Emitter weg. Das PWM Signal hab ich dann auch auf eine Grundfrequenz von 1,5kHz abgesenkt und mal sanft anprobiert mit 20%, aber gleich am großen Motor. Das ging tadellos, bin dutzende male hin und hergefahren. Dann hab ich die Schaltung 15min akklimatisieren lassen (bei 6°C), damit gleiche Startvoraussetzungen herrschen. Bin wieder mit 50% Leistung drauf gefahren und ging auch min. 8x gut, dann hats wieder die 16A Sicherung geholt und 2 von 8 IGBTs warn kaputt. Der Treiber IC wurde wieder extrem heiß, auch der Spannungsregler 7815 war schon gut auf Betriebstemperatur (der hats aber jedesmal ausgehalten). Also bei 1,5kHz sollte der IGBT laut Strom/Frequenzkurve ca. 34A bei 120°C aushalten. Ich hab 2 davon parallel verbaut somit wären das gut 70A (440A peak). Meine H-Brücke hatte also auf jeden Fall schon mehr Leistung als die Endstufe die vorher verbaut war, bin aber weitaus sanfter drauf gefahren als die alte Endstufe es konnte. Des Pudels Kern war also doch der Bremsstrom, der in den 2 LowSide IGBTs zerbrutzelt wird. Wahrscheinlich ist zuerst die Diode durchgebrannt und das Schicksal nam seinen lauf... Mit einem neuen Treiber IC von Fairchild probier ich noch einmal eine andere Schaltung. Benutz diesmal auch einen MOSFET, obwohl die Dinger im hohen Spannungsbereich schon unverschämt teuer sind. Der neue Gate Treiber hat auch eine Strommessung mit interner Überstromabschaltung und DelayTime. Jedoch ist dieser Eingang für den Shunt auf Masse gezogen, dh. ich muss noch eine kleine Schaltung beifügen, die den Motorstrom auch im Kurzschlusskreis misst (Shunt direkt vor Motor). Ich werde euch auf jeden Fall am laufenden halten. MfG Daniel
Carsten Wille schrieb: > MOSFETs kann man direkt parallel schalten, IGBTs nicht. Wieso? Transistoren kann ich ja auch parallel schalten und ein IGBT ist ja im Endeffekt ein Bipolartransistor mit vorgeschaltetem FET. Die richtig dicken IGBTs bestehen ja auch aus mehreren "kleinen" IGBTs, steht zumindest in dieser Doktorarbeit auf Seite 61: http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=977955427&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=977955427.pdf Ist zwar aus dem Jahre 2005, aber seither sollte sich nicht so drastisch was getan haben. Bei meiner Schaltung ist der Ladekondensator um das 15 fache überdimensioniert (laut Design Note von IRF). Irgendwo hat jemand geschrieben es sollte zumindest Faktor 5-7 sein. Wenn ich die doppelte Ladungsmenge annehme hab ich den Faktor 7 auch immer noch.
Man kann schon IGBT parallelschalten, aber so einfach wie bei MOSFET ist es nicht. Man muss zumindest wesentlich mehr Reserve einplanen. Absolut symmetrischer Aufbau ist natürlich auch Pflicht.
Symmetrisch war mein Versuchsaufbau sicher, hab einfach die parallelen IGBTs auf der anderen Seite der Platine angelötet. Bein an Bein. Muss ich mal ein Foto reinstellen, sieht witzig aus. :D Selbst wird man sicher nicht in die Situation kommen zwei IGBTs parallel zu schalten, die gibts ja für zehntausende Ampere. Bei mir wars nur Versuchbedingt, wollte wissen obs am Layout Design oder am Schaltungskonzept liegt. Jetz weis ichs und die IGBTs brauch ich auch nicht mehr. Irgendwer hat mir mal eingeredet IGBTs wären das Gelbe vom Ei, bei mir sind sie aber nur das schwarze im Mistkübel :D Leider hab ich noch keinen passenden MOSFET für meine Anwendung gefunden. Bin seit 2 Tagen schon am durchstöbern von allen Herstellerseiten und vergleiche Datenblätter. Im Endeffekt überseh ich wahrscheinlich wieder ein kleines Detail und mach Sprengübungen.
Daniel A. schrieb: > Selbst wird man sicher nicht in die Situation kommen zwei IGBTs parallel > zu schalten, die gibts ja für zehntausende Ampere. Im 100kW+ Bereicht ist Parallelschalten gängige Praxis. Jedoch mit nicht wenig Aufwand.
naja wie wäre es damit -> http://www.infineon.com/cms/en/product/channel.html?channel=ff80808112ab681d0112ab6a628704d8 z.b. SPW35N60 oder 47N60 könnten doch passen aber es gibt auch noch bessere
usr schrieb: > naja wie wäre es damit > -> > > http://www.infineon.com/cms/en/product/channel.htm... > > z.b. SPW35N60 oder 47N60 könnten doch passen > aber es gibt auch noch bessere Besten Dank für den Tip. Bei Infinion hab ich die besten Typen ganz übersehn. Den stärksten der CoolMOS Serie mit 70A gibts leider noch nicht zum kaufen, der zweitstärkste sieht garnicht so schlecht aus: IPW60R045CP: http://www.infineon.com/dgdl/IPW60R045CP_rev2.2.pdf?folderId=db3a304412b407950112b408e8c90004&fileId=db3a304412b407950112b42d8e55489b Der hat im Vergleich zum SPW47N60 einen doppelt so hohen Peak Strom. Zudem kostet der auch weniger bei mehr Leistung. Der kostet mit 10USD zwar doppelt so viel wie die IGBTs, aber der sollte dann sicher besser funktionieren. MOSFETs sind ja nicht so empfindlich was höhere Frequenzen (25kHz) angeht, oder?
>MOSFETs sind ja nicht so empfindlich was höhere Frequenzen (25kHz) >angeht, oder? verglichen mit IGBT doch erheblich schneller
Stefan L. schrieb: > Man kann schon IGBT parallelschalten, aber so einfach wie bei MOSFET ist > es nicht. Man muss zumindest wesentlich mehr Reserve einplanen. Absolut > symmetrischer Aufbau ist natürlich auch Pflicht. MOSFETs kann man aufgrund ihrer Kennlinie direkt parallel schalten. IGBTs und bipolare Transistoren benötigen zwingend einen Symmetrier-Widerstand in der Kollektor-Leitung. Das IGBTs intern aus vielen parallel geschalteten Einheiten bestehen funktioniert nur, weil alle Einheiten im gleichen Prozessschritt mit den selben elektrischen Parametern entstanden sind. Zwei IGBTs kann man deshalb schon lange nicht einfach parallel schalten. Salopp formuliert: MOSFET wird wärmer -> er leitet schlechter -> zieht weniger Strom als der Nachbar -> Strom teilt sich auf. IGBT wird wärmer -> er leitet besser -> zieht mehr Strom als der Nachbar -> wird noch wärmer -> leitet noch besser -> ... -> BUMM!
Carsten Wille schrieb: > IGBTs und bipolare Transistoren benötigen zwingend einen > Symmetrier-Widerstand in der Kollektor-Leitung. Emitter, nicht Kollektor.
mhh schrieb: > Carsten Wille schrieb: >> IGBTs und bipolare Transistoren benötigen zwingend einen >> Symmetrier-Widerstand in der Kollektor-Leitung. > > Emitter, nicht Kollektor. Oh je, ich sollte so spät nicht mehr posten.
kleine anmerkung am rande: im schema von vor ein paar beiträgen hast du einen 22 Ohm Pullup an den Optokopplern? das schaut mir nach zu viel strom aus. dabei werden warscheindlich die signalflanke stark beeinflust. ob deine treiber nacher daraus wider brauchbare signale machen kann ich nich abschätzen, aber miss die Signale doch zur sicherheit mit einem KO mal nach. je flacher die signalflanken desto länger sind die IGBTs im verlustreichem zustand ... gruss
Heute hab ich noch einmal alle möglichen Artikel zu H-Brücken durchforstet. Recht viel findet man ja nicht für Endstufen mit höherer Spannung. Aber nach dem eher schlecht ausgeführten Wikipedia Artikel über Vierquadrantensteller bin ich zum Entschluss gekommen es mit den IGBTs noch einmal zu versuchen. Ein Preisangebot für eine 180V Endstufe mit 16A hat auch dazu beigetragen (kostet 400€ netto). Zudem bekomme ich derzeit die MOSFETs meines Begehrens nicht zu einem realistischen Preis. Digikey verlangt zwar nur 10 USD/Stk, die haben aber weder den gewünschten noch einen anderen MOSFET der passt auf Lager. Farnell hat sie auf Lager, will aber 34€/Stk. crazy... Um auf den Wikipedia Artikel noch einmal zurückzukommen: Die darin erwähnte "Notbremse" wird bei mir andauernd geschaltet (beide LowSide IGBTs schalten durch). Das ist Schaltungsbedingt. Entweder schalten bei Deaktivierung beide LowSide oder beide HighSide IGBTs. Dies wurde der Schaltung der alten Endstufe nachempfunden, jedoch hab ich dabei missachtet, dass diese Endstufe durch den Strom-Regelkreis kontinuierlich geregelt wird und somit nie ein andauernder "Notbrems"-Zustand eintritt. Wenn ich also theoretisch beide Halbbrücken mit nur einem einzigen PWM Signal ansteuere und die LowSide IGBTs entsprechend der Drehrichtung kontinuierlich schalte, komme ich nie in die Situation, das beide LowSide oder HighSide IGBTs durchgeschaltet sind. Der Motor würde somit auslaufen wenn ich das PWM Signal zurücknehme. (In diesem Thread wurde das auch schon besprochen: Beitrag "Schaltung für H-Brücke mit PWM u. Richtung") Sehr interessant wird es dann aber im Positioniermodus, wo natürlich die Steuerung schön gegenregelt, sie will den Motor ja so schnell wie möglich zum Stehen bringen. Läuft der Motor aus und schaltet die Steuerung nun die LowSide der anderen Halbbrücke wird der Motor als Generator betrieben. Er dreht sich also noch in die falsche Richtung. Ist der HighSide IGBT nicht durchgeschaltet, fließt der Strom über den LowSide IGBT und die Diode des zweiten LowSide IGBT und schließt den Motor somit wieder kurz. In meiner Versorgung hängt ein Bremsmodul drin, das bei über 260V einen Bremswiderstand beaufschlagt. D.h. wenn im Generatorbetrieb theoretisch mit 100% Leistung draufgefahren wird, dann würde der Bremswiderstand die überschüssige Energie abbauen und in der LowSide wäre keine Restenergie mehr da, die etwas zerstören könnte. Sehe ich das so richtig, oder hab ich da einen kapitalen Denkfehler drin? Hat jemand eine Ahnung wie es mit Copyright bzw. Gebrauchsmuster eines 29 Jahr alten Schaltplans aussieht? Würde euch gerne einen Ausschnitt der alten Endstufe zeigen.
soundso schrieb: > kleine anmerkung am rande: > > im schema von vor ein paar beiträgen hast du einen 22 Ohm Pullup an den > Optokopplern? das schaut mir nach zu viel strom aus. dabei werden... In wirklichkeit hängt hier ein 1k Widerstand, hab in Eagle den Widerstand kopiert und vergessen den Wert zu ändern. Bei 22 Ohm würde der Transistor im Optokoppler in die Knie gehen.
Hallo, wenn die VCE(sat) von IGBTs einen positiven Temperaturkoeffizienten hat kann man die selbstverständlich genauso problemlos parallel schalten wie MOSFETs. Jedes Gate sollte aber zumindest seine eigenen Gatewiderstände haben, ist aber bei MOSFETs auch nicht anders. Ich halte für die gegebene Anwendung selbst den oben erwähnten MOSFET IPW60R045CP für nicht gut geeignet, da bei einem Strom von ca. 20A am Kanalwiderstand (ca. 45mOhm) des MOSFETs ca. 1V abfallen (bei 25°C). 1V liegt aber schon über der Flussspannung der Bodydiode, die dann zur Freilaufdiode wird. Leider sind MOSFET-Bodydioden als Freilaufdioden meistens nicht geeignet (Sperrerholzeit, Rückstromspitze). Ich würde hier auf jeden Fall IGBTs einsetzen. Für gut geeignet halte ich z.B. den IKW50N60T von Infineon oder den IRGP4063 von IRF. Kenne beide, sind moderne Trench-IGBTs mit niedriger VCE(sat), guter Freilaufdiode und gutmütigem EMV-Verhalten. Auch den Treiber IR2108 mit >540ns DeadTime (zu lang) halte ich für nicht optimal. Laut Datenblatt des IRG4PC50UD wären so ca. 200ns sinnvoller. Ich würde einen Treiber (z.B. IRS2186) ohne feste DeadTime nehmen, und die DeadTime dann im uC festlegen. Der IRS2186 mit seinen 4A Ausgangsstrom ist auch deutlich "kräftiger". Der IRG4PC50UD hat ja immerhin 4nF Gatekapazität. Die 22 Ohm Gatewiderstand erscheinen mir auch deutlich zu hoch. David
David schrieb: > Für gut geeignet halte > ich z.B. den IKW50N60T von Infineon oder den IRGP4063 von IRF. Danke für die Bauteil-Tips. Die Datenblätter sehen wirklich gut aus und vom Preis liegen sie auch deutlich unter 10€. Leider ist die Verfügbarkeit wieder das Problem. David schrieb: > Auch den Treiber IR2108 mit >540ns DeadTime (zu lang) halte ich für > nicht optimal. Laut Datenblatt des IRG4PC50UD wären so ca. 200ns > sinnvoller. Wieso ist eine zu lange DeadTime nicht optimal? Die Delay-Time muss ja über der Turn-Off-Delay Time des IGBT liegen damit es nicht zu einem Shoot-Through kommt, oder? David schrieb: > Ich würde einen Treiber (z.B. IRS2186) ohne feste DeadTime nehmen, und > die DeadTime dann im uC festlegen. Das geht leider nicht. Das PWM Signal wird in einem FPGA generiert, die DeadTime kann daher nicht so einfach eingestellt werden. David schrieb: > Die 22 Ohm Gatewiderstand erscheinen mir auch deutlich zu hoch. Je höher der Widerstand umso langsamer schaltet der IGBT durch und desto geringer Fallen die Spannungsspitzen aus, oder nicht? Hab den Wert aus einer AP-Note. Langsam aber sicher bin ich schon ein bisschen verwirrt was die Bauteile anbelangt. Die ganzen Fakten die sich im Laufe der Diskussion angesammelt haben, machen mir die Entscheidung auch nicht gerade leichter ob es jetzt ein IGBT oder MOSFET werden soll. Bauteile von IRF gefallen mir besonders gut, da IRF gute Application Notes bereitstellt. Zudem hat IRF auch eine höhere Bauteilverfügbarkeit, was ich bei den Distributoren so sehen konnte. PWM Frequenz stelle ich mir schon mindestens 18kHz vor. Kühlung sollte auch möglichst wegfallen, die hat bei den alten Endstufen alles versaut (Öl+Dreck). Spannungsmässig bin ich bei ca. 230VDC, mit Bremsmodul und Rückspeisung bei max. 260V. Ein bisschen Sicherheit hab ich aber eingeplant, somit möchte ich mindestens 400V Spannungsfestigkeit. Was meint ihr dazu, ist ein IGBT oder MOSFET besser geeignet?
Daniel A. schrieb: > Das geht leider nicht. Das PWM Signal wird in einem FPGA generiert, die > DeadTime kann daher nicht so einfach eingestellt werden. Meiner Meinung nach ist die beste Lösung Treiber ohne feste Totzeit zu verwenden und diese selbst im FPGA zu erzeugen. Daniel A. schrieb: > Wieso ist eine zu lange DeadTime nicht optimal? Die Delay-Time muss ja > über der Turn-Off-Delay Time des IGBT liegen damit es nicht zu einem > Shoot-Through kommt, oder? Ja. Das sollte man aber mit einem Oszilloskop wirklich noch einmal überprüfen. Zu viel ist erst einmal nicht wirklich schlimm. Daniel A. schrieb: > Spannungsmässig bin ich bei ca. 230VDC, mit Bremsmodul und Rückspeisung > bei max. 260V. Ein bisschen Sicherheit hab ich aber eingeplant, somit > möchte ich mindestens 400V Spannungsfestigkeit. > > Was meint ihr dazu, ist ein IGBT oder MOSFET besser geeignet? Das ist grade der Grenzbereich, man kann beides verwenden. Ich würde da aber eher noch auf MOSFET setzen.
Misst du eigentlich auch mal was in der Schaltung oder willst du einfach nur möglichst viele Halbleiter verbraten?
Andreas K. schrieb: > Misst du eigentlich auch mal was in der Schaltung oder willst du einfach > nur möglichst viele Halbleiter verbraten? Der Fehler war Ansteuerungsbedingt, wie ich jetzt ja weiß Messen hätte vllt. 4 IGBTs vor dem Tot bewahrt. Zudem war der interessante Messzeitpunkt nicht vorhersehbar und somit auch mit einem Speicheroszi nur schwer messbar (außerdem hab ich kein Speicheroszi). Aber zu Silvester jagen die Leute noch viel mehr Geld in die Luft, da kann ich die 60€ an Halbleitermunition noch verschmerzen. ;-) Stefan L. schrieb: > Meiner Meinung nach ist die beste Lösung Treiber ohne feste Totzeit zu > verwenden und diese selbst im FPGA zu erzeugen. Ist die Totzeit wirklich so ausschlaggebend? Die Gate Treiber von IRF der 210er Serie können auch nur von 540ns bis 0,5µs eingestellt werden. Der 2304 ist wohl der schnellste mit 100ns. Die FPGA Firmware parametrisierbar zu machen ist zudem nicht so einfach. Da benutz ich lieber einen einstellbaren Gate Treiber und spiel mich mit den Widerstandswerten. Stefan L. schrieb: > Das ist grade der Grenzbereich, man kann beides verwenden. Ich würde da > aber eher noch auf MOSFET setzen. Bin schon wieder auf MOSFET-Jagd, aber ist schwierig was Passendes und ebenso Verfügbares zu finden.
Hi >Bin schon wieder auf MOSFET-Jagd, aber ist schwierig was Passendes und >ebenso Verfügbares zu finden. Evtl. wirst du bei ST fündig. MfG Spess
Hab mal die Suche von hinten begonnen mit Priorität auf Verfügbarkeit, also gleich bei Digikey. Dabei hab ich diesen potenten Kerl gefunden: SPW52N50C3 http://www.infineon.com/dgdl/SPW52N50C3_Rev.2.5.pdf?folderId=db3a304412b407950112b408e8c90004&fileId=db3a304412b407950112b42d227d4812 RDS(on)= 0.07 VDS = 560 und ganz wichtig: ID = 52 A Die Diode sollte auch ausreichend Power haben. Mit 9 USD/Stk liegt er noch im adäquatem Preissegment. David schrieb: > Leider sind MOSFET-Bodydioden als Freilaufdioden > meistens nicht geeignet (Sperrerholzeit, Rückstromspitze). Die Reverse Recovery Time ist mit 540ns wirklich extrem hoch, zumindest im Vergleich zum IGBT den ich bis jetzt hatte (50ns). Ist das bei einer H-Brücke für DC Motoren überhaupt wichtig? Der einzig interessante Fall wäre bei schlagartiger Drehrichtungsumkehr, dann würden der Motor und die Spannungsversorgung in Gegenflußrichtung auf die Diode geschaltet. Sollte ich da noch eine extra Freilaufdiode einplanen, wenn ich einen MOSFET mit derart hoher tRR benutze?
Hallo ! Ich hatte mal ein vergleichbares Problem. Über einen IGBT wurde eine Kondensatorbank (bis 1000V) mit einer Küvette (in diesem Falle mit einem niederohmigen Widerstand zu vergleichen) parallel geschaltet. Schaltzeiten waren im Mikrosekunden-Bereich. Plötzlich fing es an, dass es ab und an einen lauten Knall gab und der IGBT war hin und leitend! Was war passiert ? Aus Gründen der Verdrahtung hatte ich zu dünne Zuleitungen zur Küvette verbaut. Dadurch gab es in dieser Zuleitung ab einer bestimmten Spannung der Kondensatorbank (500V) eine zu hohe Induktion, was eine Avalanche ausgelöst und den IGBT gegrillt hat. Kurzum: versuche dickere Leitungen zum Motor - kleine Ursache aber GROSSE Wirkung ! Hoffe es hilft Dir ! Thorsten
Thorsten schrieb: > Aus Gründen der Verdrahtung hatte ich zu dünne Zuleitungen zur Küvette > verbaut. Dadurch gab es in dieser Zuleitung ab einer bestimmten Spannung > der Kondensatorbank (500V) eine zu hohe Induktion, was eine Avalanche > ausgelöst und den IGBT gegrillt hat. > > Kurzum: versuche dickere Leitungen zum Motor - kleine Ursache aber > GROSSE Wirkung ! Danke für den Hinweis, aber ich glaub nicht dass das auch noch zum Big Boom geführt hat. Die Kabel zum Motor sind zwar lang, haben aber 16mm² Querschnitt.
Die Kabel zum Motor sind nicht so wichtig - interessant ist die Zuleitung von deiner Versorgung bzw. den Kondensatoren zu deinen IGBT. Hast du überhaupt Kondensatoren im Einsatz?
Hallo Daniel, > Wieso ist eine zu lange DeadTime nicht optimal? Schaltmoment in einer Halbbrücke: Annahme: Oberer Transistor leitet, unterer gesperrt (in der anderen Halbbrücke genau umgekehrt), lange DeadTime Strom steigt im oberen Transistor auf ca. 17A + 10% Strom-Ripple -> ca. 19A Das Spannungspotential des Schaltpunktes zwischen den beiden Transistoren liegt auf V+ -oberer Transistor bekommt "Ausschaltbefehl" Die Spannung über diesem Transistor steigt, bzw. die Spannung des Schaltpunktes sinkt. Die Geschwindigkeitsänderung der Spannung ist abhängig von: Gatetreiber, Gatewiderstand, Ausgangskapazität des Transistors, Strom, Temperatur, Transistoreigenschaften usw. Strom fließt nach wie vor (induktive Last). Strom und Spannung liegen jetzt gleichzeitig am Transistor an -> Schaltverluste. Der untere Transistor (bzw seine Freilaufdiode) kann den Strom erst übernehmen, wenn die Spannung am Schaltpunkt unter GND abgesunken ist. Erst dann ist die Freilaufdiode in Durchlassrichtung. MOSFET-Bodydioden lassen sich mit der Stromübernahme auch mehr Zeit, als IGBT-Freilaufdioden. Wie lange das dauert, ist quasi Zufall. Wenn ich aber mit dem unteren Transistor definiert "gegenschalte", beschleunige ich den Vorgang. Dadurch kann ich die Schaltverluste eventuell verringern. Genaueres sagt Dir ein Oszilloskop. Wenn ich zu schnell gegenschalte (DeadTime zu klein), produziere ich natürlich einen Querkurzschluss. > Die Delay-Time muss ja über der Turn-Off-Delay Time des IGBT liegen damit es nicht zu einem Shoot-Through kommt, oder? Du mußt von der Turn-Off-Delay Time die Turn-On-Delay Time abziehen. Wenn ich mir das Datenblatt des IRG4PC50UD anschaue, schätze ich ca. 200ns DeadTime als sinnvoll ein. Müßte man aber ausprobieren, ist natürlich auch von der Gateansteuerung abhängig. Ich habe z.B. mit dem IKW50N60T, 8 Ohm Gatewiderstand fürs Einschalten, 2 Ohm Gatewiderstand fürs Ausschalten und Treiber ZXGD3004 (bipolar!, kein temperaturabhängigen Kanalwiderstand, sauschnell), galvanische Trennung ADUM1233, bei Strömen 0...40A, Frequenzen bis 35KHz und 100ns DeadTime sehr gute Schalt- und EMV-Performance erziehlt. > Was meint ihr dazu, ist ein IGBT oder MOSFET besser geeignet? Wie ich weiter oben schon schrieb, sind MOSFETs hier aufgrund der Ströme nicht gut geeignet. Am Beispiel des IPW60R045CP bei 60°C lt. Datenblatt: 17A x 0,050 Ohm = 0,85 V Spannungsabfall über Kanalwiderstand des MOSFETs bei 17A ca. 0,7V Flussspannung der Bodydiode Bei höheren Strömen wird das noch schlimmer. Das bedeutet beim MOSFET im Freilaufmoment, die Bodydiode leitet z.T den Freilaufstrom. Beim Umschalten der Halbbrücke sollte die Freilaufdiode sofort sperren. MOSFET-Bodydioden machen dies aber leider nicht. Die antworten nämlich mit einer heftigen Rückstromspitze, die oft betragsmäßig sogar höher ist, als der vorher geflossene Strom. Zu allem Unglück dauert die dann auch noch ziemlich lange. Damit ist der Geschwindigkeitsvorteil des MOSFETs mehr als dahin. Du müßtest dann schon mehrere MOSFETs parallel schalten, um die Vorteile von MOSFETs nutzen zu können. Bei IGBTs sind die mit eingebauten Dioden meistens für den Freilauffall optimiert. Siehe z.B. Datenblatt vom IPW60R045CP / IRG4PC50UD -Reverse Recovery Time -Reverse Recovery Charge -Peak Reverse Recovery Current Beim Vergleich der Werte sollte Dir dann ein Licht aufgehen. > Kühlung sollte auch möglichst wegfallen... Das kannst Du vergessen. Bei 17A x (1 x VCE(sat) + 1 x Flussspannung einer Freilaufdiode) hast Du schon ohne Schaltverluste >ca.35 Watt Leitverluste. Das sieht bei MOSFETs ähnlich aus. Am Beispiel des IPW60R045CP bei 60°C lt. Datenblatt: 17A^2 x 0,050 Ohm (Kanalwiderstand) + 17A x 0,7V (Flussspannung Bodydiode) -> >27 Watt nur Leitverluste!!!, also >7 Watt pro Transistor Das macht selbst ein TO247-Gehäuse nicht ungekühlt mit. David
Daniel A. schrieb: > Sollte ich da noch eine extra Freilaufdiode einplanen, wenn ich einen > MOSFET mit derart hoher tRR benutze? Das nützt nichts, da schnelle Freilaufdioden meistens eine höhere Flusspannung als MOSFET-Bodydioden haben. David
Stefan L. schrieb: > Hast du überhaupt Kondensatoren im Einsatz? Jep, einen Dicken im Zwischenkreismodul (3~ Gleichrichter + 6mF Kondensator) und direkt auf der Endstufe gleich nach dem Eingang ca. 15 mm vor den IGBTs (330µF). David schrieb: >> Kühlung sollte auch möglichst wegfallen... > > Das kannst Du vergessen. Bei 17A x (1 x VCE(sat) + 1 x Flussspannung > einer Freilaufdiode) hast Du schon ohne Schaltverluste >ca.35 Watt > Leitverluste. Wenn ich von "keiner Kühlung" schreibe, dann meine ich, dass die 3 Riesen Lüfter mit 200mm Durchmesser wegfallen sollten. Dass im Betrieb ein schöner Kühlkörper draufkommen muss, ist natürlich klar. Der IGBT wird doch hoffentlich weniger Verlustleistung haben als die 9 dicken BUX48. Nach deinen sehr hilfreichen Ausführunge oben - besten Dank noch dafür! - ist es fast klar, dass ich bei der schon eher hohen Spannung und dem mittelmässigen Strom keine Chance habe mit einem MOSFET. Gestern hätte ich zwar noch einen MOSFET für 300V gefunden mit 200ns tRR, aber 40V Differenz auf 300V sind mir dann doch ein bisschen zu wenig Spielraum. Fall das Bremsmodul versagen sollte wäre das dann nicht so optimal. Der BUX48 aus der alten Endstufe ist auch für 400V... Der besagte Kerl wäre dieser hier: http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99129.pdf Das einzige Problem was ich mit IGBTs noch habe ist das eher miserable Frequenzverhalten. Aber mit dem Typ (IKW50B60T) was du vorgeschlagen hast sieht die Welt gleich wieder anders aus, da sind 20kHz auch kein Problem. Der hat zwar auch 143ns tRR, aber das bei 50A. Sollte bei weniger Strom auch geringer sein, oder nicht? Zudem ist der verfügbar und auch bei Farnell garnicht mal so teuer. (8,2€/Stk) Werd mir da mal ne Stange bestellen und ne neue Schaltung machen. Vom Treiber IC bin ich noch offen, muss mir sowieso erst überlegen wie ich die Stromregelung integriere.
Daniel A. schrieb: > Jep, einen Dicken im Zwischenkreismodul (3~ Gleichrichter + 6mF > Kondensator) und direkt auf der Endstufe gleich nach dem Eingang ca. 15 > mm vor den IGBTs (330µF). Und kein Folienkondensator/Snubber? Hast du dir jetzt das Schaltverhalten von deinem Teil überhaupt einmal an einem Oszilloskop angeschaut?
Ich behaupte mal ganz kess, dass das Problem mit NobelMOSFETs zu 9 EUR das Stück nicht wirklich gelöst wird. Für eine H-Brücke mit 200V/20A braucht es ein "wenig" Know How. Firepower allein reicht nicht . . . Das geht mit einer Strombegrenzung los und hört mit der Verdrahtung nicht auf. Auch ist mir nicht klar, wie zuviel Totzeit beim Schalten von LOW und High Side schädlich sein soll. Wir reden hier über max. 500ns, nicht Millisekunden. MfG Falk
Stefan L. schrieb: > Und kein Folienkondensator/Snubber? > > Hast du dir jetzt das Schaltverhalten von deinem Teil überhaupt einmal > an einem Oszilloskop angeschaut? Die Schaltung wurde der ehemaligen Endstufe nachempfunden, da ist Ausgans- und Eingangsseitig auch kein Snubber-Net drin. Mit einem Oszi hab ich mir die Schaltung noch nicht angesehen, hat den Grund, dass es bei geringer Leistung immer ging und bei größerer Leistung boom gemacht hat. Aber wie oben schon beschrieben war es ein Fehler in der Logik. Keine Stromregelung und kurzschluss des Motors in der LowSide zerstörten die Schaltung beim Abbremsen. Das wird in der nächsten Version ausgebessert und dann sollte es mit neuen Bauteilen auch funktionieren. E-Gon schrieb: > Ich würde mir ein fertiges Gerät kaufen. Ja würde ich auch, wenn ich Geld wie Heu hätte und nicht wissen würde um welches Geld ich das haben kann. Eine PWM Endstufe kostet für diesen Spannungsbereich (200VDC) und Leistung (bis 3kW) 550€. Selbst in China findet man nichts passendes. Ich brauch aber nicht eine, sondern gleich 20 Stk. Sogar ein neuer AC Servoantrieb mit gleicher Leistung kommt mir günstiger (ist eben ein Massenprodukt). Letztes Jahr hatte ich einen Leistungselektroniker engagiert, der mir eine solche Endstufe bauen sollte. Der hat das leider nicht auf die Reihe gebracht. Hat mich auch sicher 1500€ gekostet und rausgekommen ist dann ein 15kW Netzteil aber keine Motor Endstufe. Dann hab ich zufällig vor 2 Monaten bei IRF einen 3 Phasen Leistungstreiber für 27A und 600V gefunden. Hab mir den Baustein gekauft und auf Anhieb eine Endstufe hingebracht, ging auch mit dem dicken Motor tadellos. Ist auch nicht recht schwierig mit den paar Bauteilen was benötigt werden. Als ich mit dem Layout für die Endstufe fertig war, war der Baustein ausverkauft und lieferzeit waren min. 4 Monate. Demotiviert hab ich nach anderen Leistungstreibern gesucht aber nichts brauchbares gefunden. Dann bin ich eben auf die Idee gekommen diese relativ "einfache" H-Brücke selbst zu designen. Und da steh ich jetzt... Zu meiner Person sei noch gesagt, dass ich eigentlich Mechatroniker bin und mich die letzten 15 Jahre nur nebenbei mit Programmierung von MCUs/PCs und digitalen Schaltungen beschäftigt habe. Die letzten paar Tage hab ich viel über diese Thematik herausgefunden, eine große Hilfe war auf jeden Fall dieses Forum. Somit besten Dank an alle die hier posten! Grund dessen glaube ich auch, dass ich das schaffen kann. Meine einzige Alternative wär noch eine Firma zu beauftragen mir das Ding zu bauen. Doch da hab ich zuerst wieder die Arbeit (Pflichtenheft) und dann kann ich auch wieder Pech haben und das Ding geht genau bei einem Motor und beim nächsten Typ nicht mehr.
Daniel A. schrieb: > Mit einem Oszi hab ich mir die Schaltung noch nicht angesehen, hat den > Grund, dass es bei geringer Leistung immer ging und bei größerer > Leistung boom gemacht hat. Das ist kein Grund, nicht zu messen. Davon abgesehen misst man auch erst ohne Leistung. Schonmal was von strukturierter/ingenieurmäßiger Vorgehensweise gehört? Mit dieser Selbstbaulösung wirst du niemals billiger wegkommen als ein fertiges Gerät. Das wirst du vermutlich aber erst glauben, wenn du ein Jahr lang erfolglos herumgebastelt hast. Daniel A. schrieb: > Die Schaltung wurde der ehemaligen Endstufe nachempfunden, da ist > Ausgans- und Eingangsseitig auch kein Snubber-Net drin. Die Argumentation funktioniert vielleicht bei Chinesen... Daniel A. schrieb: > Meine einzige Alternative wär noch eine Firma zu beauftragen mir das > Ding zu bauen. Doch da hab ich zuerst wieder die Arbeit (Pflichtenheft) > und dann kann ich auch wieder Pech haben und das Ding geht genau bei > einem Motor und beim nächsten Typ nicht mehr. Hmm, wenn man nicht mal weiß was ein Pflichtenheft ist, wirds schwierig.
@ Daniel A. (insanity) >bin ich eben auf die Idee gekommen diese relativ "einfache" H-Brücke >selbst zu designen. Und da steh ich jetzt... . . . ich armer Tor, und bin so klug als wie zuvor. ;-) >Zu meiner Person sei noch gesagt, dass ich eigentlich Mechatroniker bin >und mich die letzten 15 Jahre nur nebenbei mit Programmierung von >MCUs/PCs und digitalen Schaltungen beschäftigt habe. Hmm, nicht gerade die besten Vorraussetzungen für diese "Gewichtsklasse". Kennst du schon den Artikel Treiber? Recht informativ. Am Ende ist auch ein Link auf den Autor, dort kannst du ihn direkt kontaktieren, vielleicht kann er dir helfen. >Die letzten paar Tage hab ich viel über diese Thematik herausgefunden, Schön, aber in in ein paar Tagen wird man nicht zum Meister der Leistungselektronik. >alle die hier posten! Grund dessen glaube ich auch, dass ich das >schaffen kann. Vielleicht. Aber du wirst viel Lehrgeld zahlen müssen, in Form von Zeit und Geld. Ich sag mal 3 Monate Minimum. >Meine einzige Alternative wär noch eine Firma zu beauftragen mir das >Ding zu bauen. Doch da hab ich zuerst wieder die Arbeit (Pflichtenheft) Logisch, du musst schon wissen was du willst. Und das auch transportabel formulieren. Aber so eine Sonderentwicklung kostet ordentlich. Dagegen sind deine 550EUR geschenkt. Auch bei 20x550EUR = 11k EUR! Und danach muss deine Endstufe auch noch gebaut werden, das geht auch nicht zum Nulltarif! >und dann kann ich auch wieder Pech haben und das Ding geht genau bei >einem Motor und beim nächsten Typ nicht mehr. Das wäre dann wieder Murks. Eine Endstufe hält ihre Daten, wenn die Last im spezifizierten Bereich liegt. Ich denke du solltest SEHR gründlich recherchieren und was passendes auf dem (weltweiten) Markt suchen, ein Eigenbau kostet besonders in deiner Situation SEHR viel Zeit und Geld. Auch wenn ich mich auf dem gebiet nicht wirklich auskenne, behaupte ich mal, dass man für 90% aller Anwendungen, und dazu zählt deine, ein Standardprodukt auf dem Markt findet. Die schnellste Art etwas zu tun, ist es gleich richtig zu tun. Und das heißt, dass man ein Produkt kauft, das ein Profi gebaut hat. Selber bauen wird nicht billiger und auch nicht besser, wenn man kein Profi in dem Fach ist. MFG Falk
@ Stefan L. (minefields) >> Meine einzige Alternative wär noch eine Firma zu beauftragen mir das >> Ding zu bauen. Doch da hab ich zuerst wieder die Arbeit (Pflichtenheft) >Hmm, wenn man nicht mal weiß was ein Pflichtenheft ist, wirds schwierig. Er weiß es schon, hat nur keinen Bock eins zu schreiben ;-)
Falk Brunner schrieb: > Er weiß es schon, hat nur keinen Bock eins zu schreiben ;-) Das Pflichtenheft schreibt der Auftragnehmer! Wenn, dann schreibt er das Lastenheft.
@ Stefan L. (minefields) >> Er weiß es schon, hat nur keinen Bock eins zu schreiben ;-) >Das Pflichtenheft schreibt der Auftragnehmer! Wenn, dann schreibt er das >Lastenheft. Ach so, stimmt :-0
Stefan L. schrieb: > Hmm, wenn man nicht mal weiß was ein Pflichtenheft ist, wirds schwierig. Mein Gott, ich bitte um Vergebung, dass ich das Wort Lastenheft nicht erwähnt habe. In meiner Branche schreibt man eben nur Angebote und macht die Arbeit. Stefan L. schrieb: > Daniel A. schrieb: >> Die Schaltung wurde der ehemaligen Endstufe nachempfunden, da ist >> Ausgans- und Eingangsseitig auch kein Snubber-Net drin. > > Die Argumentation funktioniert vielleicht bei Chinesen... Ich habe auch Endstufen mit ein bisschen weniger Spannung (165V) vorliegen, von denen ich mir auch einiges abgeschaut habe. Wenns da funktionier warum soll ich daran zweifeln? Stefan L. schrieb: > Schonmal was von strukturierter/ingenieurmäßiger Vorgehensweise gehört? Tja, hab gedacht es geht so einfach wie beim ersten Mal. War dann halt nicht so. Stefan L. schrieb: > Das ist kein Grund, nicht zu messen. Davon abgesehen misst man auch erst > ohne Leistung. Die Logik wurde natürlich durchgemessen, auf gut Glück hab ich das erste Ding ja auch nicht angeschlossen und nach dem defekt hab ich auch wieder gemessen um zu sehen was los ist. Man kann vorher natürlich stundenlang herummessen um einen möglichen Fehler zu finden, oder man kanns einfach probiern. Wenns nicht geht kann ich immer noch den Fehler suchen. Genauso hab ich das gemacht. Nun steinigt mich wenn ich ein Sünder bin. Stefan L. schrieb: > Mit dieser Selbstbaulösung wirst du niemals billiger wegkommen als ein > fertiges Gerät. Billiger als 1 fertiges Gerät mit Sicherheit nicht, diesen Rahmen hab ich schon vor einem Jahr überschritten. Bei 20 Stk und mehr jedoch auf jeden Fall. Kurze Milchmädchenrechnung für den Laien: Preis für 20Stk Endstufen: 550€ x 20 = 11.000€ Kosten für Eigenbau: 1000€ (Entwicklung) + 100€ x 20 = 3000€ Ersparnis: 8000€ Wobei 100€/Stk schon wieder ziemlich hoch gegriffen ist. Unter 40€ bei 100Stk ist realistisch. Stefan L. schrieb: > Das wirst du vermutlich aber erst glauben, wenn du ein > Jahr lang erfolglos herumgebastelt hast. So lange hab ich garnicht Zeit, sonst würde ich auf den Leistungstreiber von IRF warten, der ja schon funktioniert hat. Naja ich werd jetzt auf jeden Fall unstrukturiert einen unmöglichen Schaltplan machen und später planlos die Endstufe starten.
@ Daniel A. (insanity) >Man kann vorher natürlich stundenlang herummessen um einen möglichen >Fehler zu finden, oder man kanns einfach probiern. Genau DAS ist bei LEISTUNGSelektronik nicht sonderlich sinnvoll, wie du hoffentlich mittlerweile gemerkt hast. >Kurze Milchmädchenrechnung für den Laien: In der Tat . . . >Preis für 20Stk Endstufen: 550€ x 20 = 11.000€ So weit, so einfach. >Kosten für Eigenbau: 1000€ (Entwicklung) + 100€ x 20 = 3000€ >Ersparnis: 8000€ HAHAHAHA! Der war gut! >Wobei 100€/Stk schon wieder ziemlich hoch gegriffen ist. Unter 40€ bei >100Stk ist realistisch. Der war noch besser! Warum glaubst du, dass so eine Endstufe das kostet, was sie kostet? Es reicht bei WEITEM nicht, einfach die Kosten für die Leistungshalbleiter + 20 EUR für Krümelkram einzukalkulieren! Typisches Bastler/Ingenieursproblem. Keine Ahnung von wahren Kosten und Kalkulation :-( >Naja ich werd jetzt auf jeden Fall unstrukturiert einen unmöglichen >Schaltplan machen und später planlos die Endstufe starten. An deinem Ausdruck für Ironie musst du noch arbeiten. Genauso wie an deinem Verständnis für Leistungselektronik und Kalkulation. Viel Glück Falk
Daniel A. schrieb: > an kann vorher natürlich stundenlang herummessen um einen möglichen > Fehler zu finden, oder man kanns einfach probiern. Man misst nicht, um Fehler zu finden. Man misst, um zu schauen, ob es so funktioniert wie es sein soll. Wenn man nicht weiß, wie es sein soll, hat man natürlich ein Problem. Daniel A. schrieb: > Ich habe auch Endstufen mit ein bisschen weniger Spannung (165V) > vorliegen, von denen ich mir auch einiges abgeschaut habe. Wenns da > funktionier warum soll ich daran zweifeln? Hilft dir nichts, wenn du du nicht die Prinzpien dahinter verstehst. Den niederinduktive Aufbau sieht man keiner Endstufe auf dem ersten Blick an. Genauso ungefähr 100 andere Faktoren, die man nur als erfahrener Leistungselektroniker kennt.
Hallo Daniel, hier noch eine Lesequelle: http://www.semikron.com/skcompub/de/application_manual-193.htm David
Hy David, besten Dank für die gute Quelle. Werd mich die nächsten Tage da durcharbeiten und auch den Leistungselektroniker meines Vetrauens zu rate ziehen. Falk Brunner schrieb: > Typisches Bastler/Ingenieursproblem. Keine Ahnung von wahren Kosten und > Kalkulation :-( Ich entwickle, produziere und verkaufe Serien-Produkte aus dem nicht elektronischen Sektor für den Endverbraucher und den Handel. Habe also sehr wohl eine Ahnung von Kostenrechnung, zudem führe ich auch eine mechanische Fertigung. Hier entstehen ganz andere Kostenpunkte die Material, Maschinen und Werkzeugabhängig sind, somit ist das ganze nicht so einfach zu berechnen wie bei einer elektronischen Schaltung. Falk Brunner schrieb: > Warum glaubst du, dass so eine Endstufe das kostet, was sie kostet? Wenn du im Industriebereich arbeitest wirst du vllt. wissen warum. Nicht umsonst fährt der Siemens Techniker mit einem BMW X5 vor. Oder findest du 2000€ für eine 25 Jahre alte Endstufe oder 1000€ für einen 10" Röhrenmonitor gerechtfertigt? Frag mal einen Inhaber eines Klein- oder Mittelbetriebs mit CNC Maschinen was die von Bosch, Siemens, Heidenhain, Fanuc, usw halten. Im erste Satz wirst du sicherlich schon die ersten Schimpfwörter hören. Falk Brunner schrieb: > Es reicht bei WEITEM nicht, einfach die Kosten für die > Leistungshalbleiter + 20 EUR für Krümelkram einzukalkulieren! Wenn ich es selbst mache, dann stimmt diese Kalkulation. Und selbst wenn ein Arbeiter 2 Tage daran sitzt mir 20 Endstufen zu löten/testen und ich ihm 100€ die Stunde zahle, dann bin ich immer noch billiger als wenn ich das Ding fertig kaufe. Zudem habe ich dann den Schaltplan und kann das Produkt nach belieben vervielfältigen und verbessern. Von welchem käuflichem Produkt kann man das schon behaupten?
Hallo Daniel wie geht den Projekt voran? Habe auch einen Motor (230VDC / 12A) den ich Drehzahlregeln muss. Das Ganze soll auch über PWM erfolgen. Eine Positionierung ist nicht erforderlich. Da ich reiner Maschinenbauer bin, ist für mich eine Entwicklung einer Schaltung ein Lebenswerk. Also wenn ich von dir einen Schaltplan bekommen könnte, wäre das natürlich super.
Hallo SE, ich hatte selbst nicht mehr die Zeit mich damit zu beschäftigen, habe es deswegen in Entwicklung gegeben. Die Kosten für die Entwicklung und eine Vorserie liegen deutlich unter meiner oben genannten Vorstellung von 3000€. Auch mit dem Stückpreis hab ich mich nicht verschätzt. Ein wenig hab ich noch probiert meine Schaltung zu verbessern. Ich habe noch eine Strommessung integriert und ein wenig damit experimentiert, hatte aber schlussendlich keine Zeit mehr. Im Dateianhang findest du Eagle Dateien zu einer PDM/PWM Endstufe die ich im Netz gefunden habe. Mir gefällt an dieser Schaltung aber die Strommessung nicht, da nur der Versorgungsstrom gemessen wird. Der Strom in der Motorleitung wird nicht gemessen, somit kann beim Kurzschluss und Generatorbetrieb die Schaltung abrauchen. Falls du Interesse an einer fertigen Endstufe hast, kann ich dir bescheid geben sobald die Entwicklung abgeschlossen ist. Hier noch ein Video zur Endstufe: http://www.youtube.com/watch?v=eUmFKOVepYY MfG Daniel
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