Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kurzschluss bei H-Brücke


von 0xUnbenannt (Gast)


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Hallo,

um das Problem zu zeigen, habe ich einen Ausschnitt meines Schaltplans 
angehängt. Die Schaltung hat auch gut funktioniert, vermutlich bis ich 
aus Versehen kurz mit der Batterie falsch herum an den Aufsatz gekommen 
bin. D.h. GND war jetzt 9V und 9V-Motoren 0V. Die vier Transistoren um 
den Motor sind die H-Brücke ZXMHC6A07T8 (2 n-MOSFETs und 2 p-MOSFETs). 
Die äußeren beiden sind Darlington-Transistoren. Alle enthalten laut 
Schaltplan eine Schutzdiode in Sperrichtung. Ausgang 2 und Ausgang 3 
sind Ausgänge vom Mikrocontroller (5 V). An den Darlington-Transistoren 
liegen defaultmäßig 0 V an.
Wenn ich die Batterie jetzt richtig gepolt anschließe, läuft sofort die 
H-Brücke heiß, egal, ob der Mikroprozessor (andere Batterie) an- oder 
ausgeschaltet ist.

Kann es sein, dass irgendwelche Transistoren kaputt gegangen sind 
(eigentlich brauchen sie ja AFAIK nur bei hohen Induzierspannungen eine 
extra Sperrdiode) oder gibt es noch andere Möglichkeiten, wo hier etwas 
falsch laufen kann?

Ich habe mir überlegt, dass ja jetzt zwei der in Reihe geschalteten 
Transistoren durch die falsche Polung leitend sein könnten (obwohl ich 
das nicht vermuten würde wegen des 10 kOhm-Widerstandes). Dann müssten 
die p-MOSFETS aber bei normaler Beschaltung wegen dieses 
Pull-Up-Widerstandes wieder sperren.

Hat jemand eine Idee?

mfg,
0xUnbenannt

von Wurstwasser (Gast)


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Wieso misst du die Transistoren denn nicht einfach durch??
Kopfschüttel...

von 0xUnbenannt (Gast)


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Wurstwasser schrieb:
> Wieso misst du die Transistoren denn nicht einfach durch??
> Kopfschüttel...

Wie soll ich die in der H-Brücke durchmessen?

von Frank B. (f-baer)


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Wenn sie in ausgeschaltetem Zustand hochohmig sind, dann ist das 
schonmal ein gutes Zeichen.

von Micha (Gast)


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0xUnbenannt schrieb:
> Wurstwasser schrieb:
>
>> Wieso misst du die Transistoren denn nicht einfach durch??
>
>> Kopfschüttel...
>
>
>
> Wie soll ich die in der H-Brücke durchmessen?

Ja stimmt, er wollte dir helfen und hat vergessen zu schreiben das du 
die Transistoren ausbauen musst zum durchmessen.

Oder gehe einfach davon aus das alle kaputt sind und tausch alle aus.

von 0xUnbenannt (Gast)


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Frank Bär schrieb:
> Wenn sie in ausgeschaltetem Zustand hochohmig sind, dann ist das
> schonmal ein gutes Zeichen.

Dann würde es wohl kaum einen Kurzschluss geben. Ich kann das höchstens 
nochmal per extra-Schaltung nachprüfen, um Stellen, die sich entlötet 
haben oder aus Versehen verbundene Kabel, nochmals auszuschließen.

@ neu löten: Ist halt ein bisschen Aufwand bei den kleinen Dingern, 
daher wollte ich zuerst mal hier nachfragen.

von Willi W. (Gast)


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0xUnbenannt schrieb:
> Wenn ich die Batterie jetzt richtig gepolt anschließe, läuft sofort die
> H-Brücke heiß, egal, ob der Mikroprozessor (andere Batterie) an- oder
> ausgeschaltet ist.

Könnte es sein, dass bei deiner Verpolungsaktion die parallel zu den 
FETs liegenden Dioden eine Substratschmelze erlitten haben?

von mhh (Gast)


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Was hindert Dich daran, mittels Multimeter im stromlosen Zustand der 
Schaltung nach Kurzschlüssen zu suchen? So kompliziert ist das für den 
ersten Überblick ja nun wirklich nicht...

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Bei Verpolung leiten alle vier Mosfets der H-Brücke wegen ihrer
Substratdioden. Folglich sind die Chancen hoch, dass auf jeder Seite
mindestens einer der beiden Mosfets kaputt gegangen ist. Wenn die
beiden Ansteuertransistoren Darlingtons sind, haben sie die Aktion
möglicherweise überlebt, das hängt aber davon ab, was an deren Basis
alles angeschlossen war.

Den ZXMHC6A07T8 wirst du aber ziemlich sicher ersetzen müssen.

Edit:

Welchen Kurzschlussstrom hat die 9V-Quelle? Die H-Brücke verträgt in
umgekehrter Richtung lt. Datenblatt 2,1A.

von 0xUnbenannt (Gast)


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Der Kurzschlussstrom wird wahrscheinlich höher sein, das war eine 
relativ neue Conrad Energy-Batterie (hatte ca. 1-2 Minuten Motorbetrieb 
vorher ca. 9,2 V). Auf der Verpackung steht das natürlich nicht. Danke 
für den Hinweis mit den Dioden!

Übrigens waren das außen doch MOSFETs (IRLZ34N) und keine 
Darlington-Transistoren. Widerstand der H-Brücke und des einen MOSFETs 
ist 0, vom anderen MOSFET ist der Widerstand 19,7 kOhm. Klingt irgendwie 
beides kaputt!?

von Manfred G. (magroma)


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zum Durchmessen würde ich wenigstens den Motor abklemmen.

von Falk B. (falk)


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Eine H-Brücke ist DEUTLICH mehr als vier Transistoren. Stichwort 
Pegelwandler und Totzeit. Wenn man sich damit nicht aus kennt nimmt 
man eine intergierte H-Brücke, siehe H-Brücken Übersicht.

MFG
Falk

von 0xUnbenannt (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Eine H-Brücke ist DEUTLICH mehr als vier Transistoren. Stichwort
> Pegelwandler und Totzeit. Wenn man sich damit nicht aus kennt nimmt
> man eine intergierte H-Brücke, siehe H-Brücken Übersicht.
>
> MFG
> Falk

OK, aber es funktioniert ja trotzdem ;)
Ich habe ja noch eine von den H-Brücken da, deswegen kauf ich jetzt 
keine neue... ich wollte ja nur sichergehen, ob ich das Zeug austauschen 
muss...

von TestX .. (xaos)


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das funktioniert so nicht auf dauer die schaltung... stichwort "shoot 
through protection" -> totzeit
du musst die fets der brücke getrennt ansteuern und es fehlen die 
freilaufdioden. für ne bestimmt zeit "kann" es ohne funktionieren jedoch 
nehmen die halbleiter permanent schaden..

von 0xUnbenannt (Gast)


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Manfred G. schrieb:
> zum Durchmessen würde ich wenigstens den Motor abklemmen.

Das ist natürlich ein berechtigter Einwand. Der Widerstand ist 8,9 Ohm, 
könnte natürlich auch der Motor sein. Ich kann ihn gerade nicht ablöten, 
das schaue ich dann morgen nach.

von Dietrich (Gast)


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0xUnbenannt schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> Eine H-Brücke ist DEUTLICH mehr als vier Transistoren. Stichwort
>> Pegelwandler und Totzeit.
>
> OK, aber es funktioniert ja trotzdem ;)

aber das ist ein Pokerspiel...
Was ist zum Beispiel, wenn Du eine Brückenseite umschaltest?
Je nach Schaltschwellen der Gates fängt der untere FET schon an zu 
leiten während der obere noch nicht gesperrt ist. Das ergibt eine 
unkontrollieten Querstrom durch beide FETs.
Wenn es der FET überlebt, wird er zumindest gestresst - abgesehen vom 
erhöhten Stromverbrauch...

Gruß
Dietrich

von 0xUnbenannt (Gast)


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Andi D. schrieb:
> das funktioniert so nicht auf dauer die schaltung... stichwort "shoot
> through protection" -> totzeit
> du musst die fets der brücke getrennt ansteuern und es fehlen die
> freilaufdioden. für ne bestimmt zeit "kann" es ohne funktionieren jedoch
> nehmen die halbleiter permanent schaden..

Aha, das hab ich jetzt kapiert. Ich muss auch keine PWM anlegen.

Was glaubst du, wie lange hält das ganz grob? 100 Mal würde für jetzt 
reichen (ich vermute, so viel sollte gehen).

von 0xUnbenannt (Gast)


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Leider habe ich keine Zeit mehr (und auch keine wirkliche Lust), um da 
jetzt noch groß eine andere Schaltung einzubauen. Die 100 Mal habe ich 
mit PWM bei der alten H-Brücke wahrscheinlich schon längst überschritten 
(zum Testen) bei der neuen lasse ich es bleiben.

von 0xUnbenannt (Gast)


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So, das hat jetzt funktioniert (beide Transistoren und H-Brücke 
austauschen). Jetzt habe ich allerdings etwas am An-/Aus-Schalter 
umgelötet (nicht auf dem Schaltplan) und nachdem der Motor nun plötzlich 
zu schwach war noch etwas zurück, wie es vorher war. Das, was jetzt 
geändert ist, ist für das Problem aber irrelevant. Der Motor dreht sich 
nun immer noch bei Belastung nicht so gut. Ich habe gemessen, dass bei 
Belastung sowohl die Spannung, die am Motor abfällt, wie auch die 
Spannung, die an der H-Brücke bei der Stromversorgung abfällt, auf ca. 
5,5 V sinkt. Zudem entleert sich die Batterie viel zu schnell.

Das weist ja auf einen Kurzschluss hin oder zumindest eine sehr hohe 
Stromstärke, die die Spannung der Batterie stark absinken lässt. Da 
jedoch noch die gesamte Spannung am Motor abfällt, kann die H-Brücke ja 
nicht den Kurzschluss verursachen; außerdem wird sie nicht heiß. Auch 
der Widerstand an der H-Brücke und den Transistoren im ausgeschalteten 
Zustand zu groß für das Messgerät -> OK.

Das würde ja auf einen Motorschaden hinweisen. Jedoch funktioniert der 
Motor gut, wenn man ihn von Hand an eine Batterie anschließt.

Hat jemand eine Idee, was da passiert sein könnte?

von myTwoCent (Gast)


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0xUnbenannt schrieb:
> Hat jemand eine Idee, was da passiert sein könnte?

Vielleicht ist irgendetwas in der Brücke kaputt ;-)
Da hilft nur Motor abnehmen und Stromaufnahme messen. Ganz ohne 
Warmwerden kann das eigentlich nicht abgehen. Vielleicht schließt du per 
PWM die Batterie kurz, so dass die Wärme in der Batterie entsteht und 
deinen 5.5V sind ein Zeitmittelwert. Da würde ein Oszi schon helfen.

von MaWin (Gast)


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> um das Problem zu zeigen,
> habe ich einen Ausschnitt meines Schaltplans angehängt.

Ich werde nie verstehen, warum absolute Anfänger
niemals bevor sie sich etwas zusammenzeichnen,
erst mal im Web nachschlagen, wie man es richtig macht.

Vermutlich ist Googeln zu einfach :-)
Und lernresistenz eine Charactereigenshcaft die besonders in Mode ist.

> Leider habe ich keine Zeit mehr (und auch keine wirkliche Lust),
> um da jetzt noch groß eine andere Schaltung einzubauen.

Blödheit siegt.

von 0xUnbenannt (Gast)


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@myTwoCent:

Ich lege keine PWM an. (An der Software hat sich ja auch während des 
Umlötens nichts geändert) Die Stromaufnahme werde ich bald mal messen 
und melde mich dann nochmal.

@MaWin: Vielleicht solltest du erst mal Google befragen, bevor du andere 
vorschnell beurteilst. Ich ignoriere dich jetzt einfach mal.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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0xUnbenannt schrieb:
> OK, aber es funktioniert ja trotzdem ;)
Warum sind dann deine Transen kaputt?

0xUnbenannt schrieb:
> @MaWin: Ich ignoriere dich jetzt einfach mal.
Das ist vieleicht der falsch Ansatz. Immerhin haben schon einige ins 
selbe Horn gestossen...

0xUnbenannt schrieb:
> Was glaubst du, wie lange hält das ganz grob? 100 Mal würde für jetzt
> reichen (ich vermute, so viel sollte gehen).
Das kann schon bei 1. Mal in die Hose gehen. Du mußt nur ein 
entsprechend langsam steigendes Signal anlegen, dann leiten beim 
Ausschalten beide FETs einer Seite und fine. Und wegen des extrem 
hochohmigen 10k Widerstand bekommst du garantiert flache Flanken... 
:-o

> Die vier Transistoren um den Motor sind die H-Brücke ZXMHC6A07T8
> (2 n-MOSFETs und 2 p-MOSFETs). Alle enthalten laut Schaltplan eine
> Schutzdiode in Sperrichtung.
Welchem Schaltplan?
Meinst du die Body-Diode im FET? Das ist idR. keine Schutzdiode (oder 
meinst du eher Freilaufdiode). Sondern diese Diode ist ein unschöner 
"Schmutzeffekt" der FETs und für den Freilauf nur selten kaum zu 
gebrauchen...

von 0xUnbenannt (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> 0xUnbenannt schrieb:
>> OK, aber es funktioniert ja trotzdem ;)
> Warum sind dann deine Transen kaputt?

Sie waren kaputt, weil ich die Batterie kurz versehentlich falsch herum 
gepolt habe.

> 0xUnbenannt schrieb:
>> @MaWin: Ich ignoriere dich jetzt einfach mal.
> Das ist vieleicht der falsch Ansatz. Immerhin haben schon einige ins
> selbe Horn gestossen...

Ich weiß, aber ich habe hier schon mehrmals nachgefragt und wurde auf 
die H-Brücke verwiesen. Dann habe ich mir einige Seiten zur H-Brücke 
durchgelesen und soll mir jetzt vorwerfen lassen, dass ich die Probleme 
im Voraus nicht per Google gefunden habe.

> 0xUnbenannt schrieb:
>> Was glaubst du, wie lange hält das ganz grob? 100 Mal würde für jetzt
>> reichen (ich vermute, so viel sollte gehen).
> Das kann schon bei 1. Mal in die Hose gehen. Du mußt nur ein
> entsprechend langsam steigendes Signal anlegen, dann leiten beim
> Ausschalten beide FETs einer Seite und fine. Und wegen des extrem
> hochohmigen 10k Widerstand bekommst du garantiert flache Flanken...
> :-o

D.h. ein 1k-Widerstand wäre besser? Ich schau mal, ob ich den zweiten 
wieder gefunden habe. Ich habe in irgend einem Thread hier etwas von 
einem Pull-up-Widerstand für einen p-Mosfet gelesen, wo 5 kOhm stand, 
daher habe ich die 10 genommen, weil ich keine 5 hatte.

>> Die vier Transistoren um den Motor sind die H-Brücke ZXMHC6A07T8
>> (2 n-MOSFETs und 2 p-MOSFETs). Alle enthalten laut Schaltplan eine
>> Schutzdiode in Sperrichtung.
> Welchem Schaltplan?
> Meinst du die Body-Diode im FET? Das ist idR. keine Schutzdiode (oder
> meinst du eher Freilaufdiode). Sondern diese Diode ist ein unschöner
> "Schmutzeffekt" der FETs und für den Freilauf nur selten kaum zu
> gebrauchen...

Gut möglich :|

von MaWin (Gast)


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> Ich weiß, aber ich habe hier schon mehrmals nachgefragt
> und wurde auf die H-Brücke verwiesen.

Nein.

Du wurdest auf H-Brücken verwiesen.

Beitrag "Transistorschaltung mit Pin in beide Stromrichtungen"

Aber niemand hat gesagt, daß du die ZXMHC6A07T8
unbedingt falsch anschliessen solltest.

Die Schaltung ist schon etwas aufwändiger
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Ansteuerlogik_H-Bruecke.svg&filetimestamp=20081014171436

Es wimmelt im Netz von richtigen H-Brückenschaltungen
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25
warum nicht einfach so eine nachbauen ?

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