Hallo Leute, Bin hier gerade an einem Problem wo ich keine Lösung zu finde. Wir haben in einer Schaltung einen Leistungsmosfet TOSHIBA Field Effect Transistor Silicon TPC6011 N Channel MOS Type. Dieser hat 6 pins (4x Drain, miteinander verschalten, vermutlich zur besseren Wärmeabfuhr oder ähnlichem, Gate und Source). Hier mal ein Ausschnitt aus dem Schaltplan (Anhang) Nun kamen einiger dieser Leiterplatten zurück bei denen alle 4 Drain pins angeschmort sind und der Mosfet intern einen Kurzschluss hat (Dauerhaft durchgeschalten). Habe schon versucht diesen Fehler nachzustellen. Ein Kurzschluss an den Anschlüssen für das Magnetventil brachte nicht den entsprechenden Erfolg (Widerstand zu Ground zerstört) Die Erhöhung der Spannung von 24V auf 33V erhitzte den Mosfet zwar, jedoch nicht so weit bis dieser durchbrennt. Eine höhere Spannung würde noch andere Bauteile grillen welche jedoch auf den LPS noch in Ordnung sind. Im "Betrieb" fließen maximal 500mA durch den geschaltenen Mosfet. Habt ihr eventuell noch eine Idee woran es liegen könnte? Danke schonmal Gruß Manu
Hast du wirklich ein RC-Glied am Gate? Dann wirst du ihn wohl nicht ganz durchgeschaltet haben -> außerhalb der SOA -> defekt.
Hallo "Ich", Kannst du mir bitte sagen was "SOA" heißt? Normalerweise funktionieren die Geräte so, es kamen nur einige zurück bei diesen der Fehler aufgetreten ist, ansonsten läuft die Leiterplatte problemlos in Serie.. der C hat wenige nF, der R liegt im 1K Bereich
Beachte auch was bei Startup/Reset und sonstigen Zuständen passieren kann in welchem der Portpin undefiniert hochohmig ist. Leider hilft da messen manchmal auch nicht weiter, wenn das Messmittel mit seinem Innenwiderstand das verhalten beeinflussen kann. Beispiel: Reset wird gezogen während das Ventil ein ist. Langsam entlädt sich der Kondensator am Gate bis in den linearen Bereich und schon fallen bei 12V/250mA über dem Fet 3W an. Für ein 3x2mm Gehäuse etwas viel. Toshiba schreibt darüber hinaus: For new design, we recommend TPC6067 viel Erfolg Hauspapa
SOA = Safe operating area, sollte im Datenblatt etwas dazu stehen. 1KOhm als Gatewiderstand ist ungewöhnlich hoch, eigentlich möchte man das Gate im Schaltbetrieb gerne schnell umgeladen haben, wozu man Strom benötigt, den der Widerstand aber ausbremst. Der Gatewiderstand macht den Schaltvorgang langsam, der DS-Widerstand des FET verändert sich also auch langsam und während dieser Änderung muss der FET die am DS-Widerstand entstehende Leistung verheizen, was er ohne Kühlung offensichtlich nicht packt. Mal neugierdehalber 'ne andere Frage: Warum betreibt man ein Magnetventil mit einer PWM??
Hallo Hauspapa, Hallo Matthias, Ok, Danke für eure Hilfe.. Der Teil des Schaltplans ist aus ner Ventilansteuerung, mit welcher ein Proportionalventil angesteuert werden kann. Zum SOA les ich nochmal im Datenblatt nach, Danke!
Manuel R. schrieb: > der C hat wenige nF, der R liegt im 1K Bereich Wozu soll der C gut sein? Matthias L. schrieb: > 1KOhm als Gatewiderstand ist ungewöhnlich hoch, eigentlich möchte man > das Gate im Schaltbetrieb gerne schnell umgeladen haben So ist es.
Die meisten, der heute angebotenen FET's sind ausschließlich zum Schalten geeignet. Als Längsregler sind sie, von wenigen Ausnahmen mal abgesehen, ungeeignet. Werden diese zu langsam oder unzureichend Durchgeschaltet, kommt es zu einem partiellen Durchschalten, an dem auch nur ein kleiner Teil (der Fläche) des FET beteilig ist. Die Folge: Eine lokale Überlastung. Das geht ein paar Mal gut, aber irgendwann ist Feierabend. Üblicherweise dann, wenn gerade keiner hinschaut.
So ein RC Glied am Gate kann schon sinnvoll sein wenn es sonst EMV Probleme gibt. Konkret wenn die Flankensteilheit zu gross ist (Abstrahlung), der Gatewiderstand aber nicht hochohmiger werden soll weil sonst die Störfestigkeit nicht leidet. schönen Tag Hauspapa
PWM und RC Glied am Gate? Wie hoch ist die PWM? Wie hoch die Zeitkonstante des RC Glieds? Wollt ihr den im linearen Betrieb grillen? Hauspapa schrieb: > Langsam entlädt sich der > Kondensator am Gate bis in den linearen Bereich und schon fallen bei > 12V/250mA über dem Fet 3W an. Für ein 3x2mm Gehäuse etwas viel. Falls die PWM hoch genug ist arbeitet er durchaus eine signifikate Zeit im linearen Bereich, dann wundert das nicht. Mal ein Oszi dran und mit 2 Kanälen Spannung am Source und Drain gemessen. Die Source Spannung ist durch den Source Widerstand proportional zum Strom, wennd as Oszi beide Signale multiplizieren kann hast du ungefähr die Leistung (Falls die Source Spannung im Verhältnis klein zur Drain Spannung ist). Genauer wäre es (Ud-Us)*Us/Rs
Hauspapa schrieb: > So ein RC Glied am Gate kann schon sinnvoll sein wenn es sonst EMV > Probleme gibt. Da reicht ein R im 2-stelligen Ohm-Bereich. Der Mosfet hat ja schon reichlich interne Kapazitäten.
Wird die Spannung am Gate wirklich ausreichend hoch ? Nachprüfen !!
Bei hoher PWM-Frequenz mit dem Tiefpass 1k + C + C_gate kann der Schaltzustand im analogen Bereich bleiben. Dann wird der FET richtig heiß. Joe
@Manuel Was befindet sich eigentlich links vom Widerstand? Das Einfache verringern des Gatewiderstandes kann u.U. nicht ausreichen. Zum zügigen Umschalten braucht’s schon ein bisschen Strom.
Weiß nicht ob es obig erwähnt worden, aber Du hast ne induktive Last. Die hat zwar eine Schutzdiode zum Wegfressen induktiver Gegenströme, jedoch ist sie langsam. Außerdem gibt es immer Einschaltspitzen, die am KFZ-Batterie-betrieb erst in der Praxis sichtbar sind und nicht mit einem Labornetzteil. Zum einen: Diese Spannungsspitzen könnendie zulässige Betriebs-Spannung um ein mehrfaches übertreffen. Die Höhe hängt ab von vielen Faktoren. Kein Bock das aufzuzählen (Erfahrungs-Worst-Case Faktor 5 ... 10) Zum anderen: Dein Toshiba-MOSFET hat eine maximale Single pulse avalanche energy von 2mJ bei definierten Bedingungen. Diese Bedingungen definiert jeder Hersteller selbst und kann es sich schön messen. Außerdem gibt es ja selbst in einer Serie Streuungen. Es ist nun mal so das sich in letzter Zeit immer mehr die rds on Werte kleiner werden. Das ist schön und toll, aber es reduziert sich auch die Fähigkeit dieser winzigen Halbleiterstrukturen mal so ein paar knackigen Energieimpulsen zu strotzen wie als da wären KFZ-Impulsen, Blitzen, chinesischer Elektrosmog. Meisten wird das Teil komplett leitend, also n Vollleiter ... Manchmal aber auch nicht oder die Dinger machen Magic Smoke. Ich wähl lieber ein Bauteil mit hohen rds-on und höherer Betriebsspannung und einer Single pulse avalanche energy von 500 mJ oder größer. Oder ein Komplettbaustein (Highside oder Lowside Switch) Aber am liebsten gar kein MOSFET, die Dinger sind einfach scheißempfindlich.
ESD und Einkopplungen auf die Leitung zum Ventil kommen natürlich auch noch in Betracht.
Falls diese MOSFET-Ansteuerung ok sein sollte: Wo ist die Freilaufdiode montiert? Auf der der Leiterplatte oder zufällig von der Spule abgefallen? Durch mechanische Resonanzen habe ich ich schon viele abgefallene Teile gesehen.
@Manuel Du schriebst 500mA fließen durch Dein Relais, wie groß ist eigentlich der Reihenwiderstand? Der klaut Dir auch so einiges von der Steuerspannung.
amateur schrieb: > wie groß ist eigentlich > der Reihenwiderstand? Gute Frage! Und wozu ist dieser gut? Desweiteren: Wie hoch ist die Gate-Spannung? Manuel R. schrieb: > Nun kamen einiger dieser Leiterplatten zurück bei denen alle 4 Drain > pins angeschmort sind "bei denen alle 4 Drain pins angeschmort sind" spricht für länger andauernde Überhitzung durch nicht voll durchgesteuerten Betrieb.
Rolf Schneider schrieb: > amateur schrieb: >> wie groß ist eigentlich >> der Reihenwiderstand? > > Gute Frage! > Und wozu ist dieser gut? Ich hätte jetzt getippt um den Strom zu messen und die PWM entsprechend zu regeln, daß der Strom nicht zu hoch wird. Zum Beispiel wenn das Magnetventil einen niedrigeren Haltestrom braucht wie im Anzugsmoment. Durch die Induktive Last ist das ja prima zu machen. Oder um einfach den Strom messen zu können. Aber vieleicht kann Manuel das ja klären.
Zum Thema Linearbetrieb von MOSFETs: Ein Blick in die SOA klärt auf, ob und in welchem Maße ein MOSFET für den Linearbetrieb geeignet ist. Gibt es in ihr eine Kurve für Dauerstrom (DC), kann man an ihr die maximale Belastbarkeit im Linearbetrieb ablesen. Dabei die Randbedingungen für die Temperatur beachten, evtl. ist da noch ein kräftiges Derating notwendig! In dem mir vorliegenden Datenblatt des TPC6011 sehe ich im SOA-Graph gar keine Kurve für DC, sondern nur für 1ms und 10ms. Der Hersteller sagt Dir damit: Der MOSFET sollte maximal 10ms im linearen Bereich sein, darüber hinaus garantiert er für nichts.
Udo Schmitt schrieb: > Ich hätte jetzt getippt... Naja, tippen kann man viel Wer mehrere nF ans Gate legt, der macht vielleicht auch nen Stromverteilungswiderstand für einen Fet rein... Deshalb frag ich lieber.
Florian V. schrieb: > keine Kurve für DC, sondern nur für 1ms und 10ms Was zeigt der Oszi im konkreten Fall??
>Wer mehrere nF ans Gate legt,der macht vielleicht auch nen
Wie bereits gesagt bin ich da anderer Meinung.
Leider sind die Informationen zum Umfeld etwas spärlich.
Schaltfrequenz z.B. würde ich in den Bereich 20kHz oder tiefer legen.
Schneller ist das Ventil nie im Leben und die EMV Probleme halten sich
in Grenzen.
Mit den gemachten Angaben hat er am Gate eine Zeitkontante von wenigen
us. Unter Berücksichtigung der Thresholdvoltage ist er incl. Gateladung
weniger als die Hälfte der Zeitkonstante im linearen Bereich.
Wir sind also im unteren einstelligen us Bereich. Das SOA lässt diesen
Betriebspunkt etwa 3ms lang zu (aber: Singlepuls, 25°C). Das ist von den
Schaltverlusten nicht schön aber es geht ohne das es raucht.
Ich tippe wie gesagt auf ESD wenn da an der Maschine verkabelt wird und
werder ein Filter noch sonst in Schutz im Ausgang sitzen.
viel Erfolg
Hauspapa
Vieleicht hat der Kunde versucht 230V zu schalten...
Udo Schmitt schrieb: > Rolf Schneider schrieb: >> amateur schrieb: >>> wie groß ist eigentlich >>> der Reihenwiderstand? >> >> Gute Frage! >> Und wozu ist dieser gut? > > Ich hätte jetzt getippt um den Strom zu messen und die PWM entsprechend > zu regeln, daß der Strom nicht zu hoch wird. > Zum Beispiel wenn das Magnetventil einen niedrigeren Haltestrom braucht > wie im Anzugsmoment. > > Durch die Induktive Last ist das ja prima zu machen. > Oder um einfach den Strom messen zu können. > > Aber vieleicht kann Manuel das ja klären. Srommessung stimmt! @Hauspapa : Die Frequenz ist niedriger als 20KHz Freilaufdiode ist auf de LP und die ist richtig montiert. Werde heute noch ein paar Versuche machen, ich halt euch auf dem Laufenden! @Torsten : 230V wurde nicht geschalten, das hätte mehr zerstört :-)
Wie weit (Anschlussleitung) ist denn das MV von der Leiterplatte entfernt?
Kamen alle defekten Platinen vom selben Kunden oder der selben Anlage (auch Anlagentyp)?
Nein, das ist ja das komische, es sind 2 verschiedene Kunden. Ich versuche gleich mal einen guten Transistor auf die Platine eines zerstörten Transistors zu löten und dann nochmal zu testen.
Hast du mal ein Bild der Platine mit dem verschmorten Transistor? Bitte Bildformate beachten. Ist das Ventil fest angeschlossen also Teil der Platine, oder kann der Kunde da was falsches anschließen. Im Zweifel muss man zum Kunden gehen und dort die Umgebung anschauen/messen.
Hauspapa schrieb: > Mit den gemachten Angaben hat er am Gate eine Zeitkontante von wenigen > us. Unter Berücksichtigung der Thresholdvoltage ist er incl. Gateladung > weniger als die Hälfte der Zeitkonstante im linearen Bereich. > > Wir sind also im unteren einstelligen us Bereich. Das SOA lässt diesen > Betriebspunkt etwa 3ms lang zu (aber: Singlepuls, 25°C). Das ist von den > Schaltverlusten nicht schön aber es geht ohne das es raucht. > > Ich tippe wie gesagt auf ESD wenn da an der Maschine verkabelt wird und > werder ein Filter noch sonst in Schutz im Ausgang sitzen. Sehe ich genauso. Wie schnell ist eiogentlich die Freilaufdiode, Typ? Manuel R. schrieb: > Habe schon versucht diesen Fehler nachzustellen. Ein Kurzschluss an den > Anschlüssen für das Magnetventil brachte nicht den entsprechenden Erfolg > (Widerstand zu Ground zerstört) Auch schon Mist, wenn du da schon Strom misst, dann könnte der µC bei Überstrom die PWM runterregeln. Ich sehs wie Hauspapa, vieleicht wird der Transistor stückweise durch ESD geschädigt, bis er endlich kaputtgeht.
1.r wissen ja auch nicht wieviele Magnetventile noch an dieser Spannung hängen und ihr Unwesen treiben... 2.Vorsorglich würde ich schon mal an eine Sicherung + Vepolungsschutzdiode von + nach Minus denken um weitere Bösartigkeiten aus der Spannungsversorgung zu verhindern.
Es ist schwer bis unmöglich diesen Fehler nachzustellen. Damit schlug ich mich auch schon rum. Und der Kunde ist sich nicht so schnell zufrieden. Abhilfe langfristig wären (und es geht eben nur durch probieren oder Messung am Kundenort) Lösungsansätze könnten sein # zusätzliche Freilaufdiode parallel zu Last # Ferrit zum Wegfressen von Leistungspitzen in Seri mit Last # Tiefpaßfilter # anderer Mosfet mit höhere Ub oder mehr Single Pulse Avalanche Energy Compatibility natürlich kostet alles im Endeffekt mehr.
Mal die Betriebsspannung oszilloskopieren, ob da überspannungen drauf sind. Die Freilaufdiiode schliesst das Magnetventil kurz, aber wie ist das? über den Innenwiderstand des MVs fällt doch durch den weiter aufrecht erhaltenen Stromflus eine Spannung ab. Addiert diese sich zur Betriebsspannung? Ein 4.7UF Folienkondensator parallel zur VCC<->GND quasi überm/dicht/am/beim FET könnte helfen, oder? Dann muss der Folienkondensator erstmal aufgeladen werden und "schluckt" quasi dabei die Überspannung... ein 30Volt FET bei 24V-Magnetventil deutet - ohne das explizit böse zu meinen - auf mangelde Erfahrung hin. Nun, diese sammelt ihr ja gerade. Beim nächsten Projekt bitte einen FET im SO8 Standard Gehäuse verwenden. Dann kann man dort nötigenfalls auf Spannungsfetstere Typen ausweichen. Man muss hier in dieser Schaltung ALLES daran setzen, die Betriebsspannung auf deutlich 30V zu begrenzen! Varistor, TVS, Kondensator usw. Der 4.7uF Folien-C war nur ein Beispiel. Es gibt wirkungsvollere Methoden. Hart kappen mit Bauelementen, die deutlich höhere Avalche-Rate als der verwendete Fet haben und die speziell dafür gemacht wurden. Frage: TPC6011? ist der in sowas wie in einem SOT23 drinn? Sieht ja fast danach aus... Grüße an alle mitlesenden :) Axel edit "..unter 30V zu begrenzen.."
http://www.semicon.toshiba.co.jp/list/index.php?f[]=20|VS-6&f[]=3|N-ch&p=&h=&sort=0%2Casc&code=param_304&lang=en&cc=0d%2C1d%2C2d%2C3d%2C4d%2C5d%2C6d%2C7d%2C8d%2C9d%2C10d%2C11d%2C12d%2C13d%2C14d%2C15d%2C16d%2C17d%2C18d%2C19d%2C20d und dann mal den kommen lassen und ausprobieren: http://www.digikey.de/product-detail/de/TPC6010-H%28TE85L,FM/TPC6010-H%28TE85LFM-ND/2768916 Hamse gearde nicht da... Farnell hat den FDC3512. Ginge der als Ersatz? http://de.farnell.com/fairchild-semiconductor/fdc3512/mosfet-n-kanal-3a-80v-ssot-6/dp/1700630
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