Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2Q Motorsteller - defekt durch einschalten


von Beatbuzzer (Gast)


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Hallo Gemeinde!
Ich habe ein für mich etwas seltsames Problem mit einem selbstgebauten 
2Q PWM Motorsteller.
Verwendete Teile sind 2x 2 IRFP3077, ACS758 in der Masse, ein IR2186 mit 
TME1212C DC/DC für Highside, davor ein Atmega168 mit u.a. noch 868 MHz 
RFM12 dran.
Ein Meanwell ASD10H48S12 DC/DC hängt am 12S Li-Ion Akku, dahinter ein 
auf 5,12V abgeglichener LM317 wegen schönerem rechnen mit dem ADC.

Last sind 4 parallele 36V/350W Bürsten-Motoren für einen 4WD eines 
Fahrzeuges. PWM-Frequenz knapp 2 kHz.

Zum Problem:
Der erste Treiber funktionierte direkt beim ersten Test nicht. Ich 
dachte mir nichts größeres, tauschte ihn und seitdem lief die komplette 
Schaltung ohne Probleme mit kurzzeitig hoher Leistung über 2000W aus dem 
Akku und harter Verzögerung bis Kurzschluss der Motoren über die FETs 
aus Geschwindigkeiten von 10-15 km/h mit >100 kg Gewicht. Alles im 
Wechsel über einige Stunden Betrieb ohne merkliche Erwärmung oder 
Fehlfunktionen.
Nun gab es quasi aus heiterem Himmel beim zuschalten der 
Versorgungsspannung für die Elektronik (Meanwell DC/DC primär 
geschaltet) einen angebrannten µC und einen richtig aufgebrannten 
IR2186.

Da bin ich nun etwas ratlos, denn so mistig kann der Aufbau ja nicht 
sein, wenn er schon alle Lastzustände mit hohen Strömen längere Zeit 
mitgemacht hat...Überspannungsimpuls?

Die Bilder stammen von der Konstruktion, noch ohne Brandspuren. Ist noch 
nicht alles fertig verdrahtet gewesen, aber der Aufbau ist ausreichend 
zu erkennen denke ich.

von Magic S. (magic_smoke)


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Sind die FETs noch okay oder hat es die auch zerblasen?

von Qwerty (Gast)


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Ohne Schaltplan ist das immer etwas problematisch. Kann evt. sein, dass 
der LM317 beim Einschalten schwingt, weil die nötigen Kondensatoren am 
Ein- u. Ausgang unzureichend oder zu weit entfernt angeschlossen sind.

von Beatbuzzer (Gast)


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Plan war bei dem Lochraster-Gefrickele nur im Kopf, hab jetzt aber mal 
einen auf die Schnelle erstellt. Den Kleinsignalteil mit 
Strom/Spannungsmessung via ADCs und Funkmodul hab ich mal außen vor 
gelassen...

Der LM317 könnte schon ein Knackpunkt sein. Da hab ich mich von den 
notes in den Datenblättern evtl etwas aufweichen lassen, und nur einen 
10µ Tantal an den Ausgang gesetzt.

Bis zu den FETs bin ich noch nicht vorgedrungen. Durchlegiert ist 
jedenfalls keins. Das Gehäuse ist noch eingebaut und ich hatte bisher 
nur den Deckel ab. Heute Abend komme ich aber zu einer präzisen Aussage.

von Blinky (Gast)


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Gehört der Motor nicht zwischen die FETs?

von 0815 (Gast)


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Blinky schrieb:
> Gehört der Motor nicht zwischen die FETs?

Natürlich nicht, das ist nur eine Halbbrücke ;-)





Darf man fragen, wie Du den Bremsstrom regelst?

von Beatbuzzer (Gast)


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Ok, also soviel zu den low side FETs...
Durchlegiert sind sie nicht (mehr)...
Das kann ich mir nur erklären, wenn der Treiber durch einen Defekt 
direkt dauer-high an LO gegeben hat. Direkte Sprengung der Gehäuse.

>Darf man fragen, wie Du den Bremsstrom regelst?
Ich hatte da nie etwas closed loop geregelt. Nur über das zulassen von 
ausschließlich softer PWM-Veränderung die hohen peaks etwas begrenzt.

Deshalb: Wenn das im Betrieb passiert wäre, dann hätte ich es mir 
erklären können und auch nie diesen Thread eröffnet. Nur die Schaltung 
hatte sich halt schon unter schlimmen Lastzuständen bewiesen.
Aber beim einschalten ohne dass ein Signal anliegt jetzt das. X-mal 
gehts gut und plötzlich Havarie...

Habe auch nochmal ein Bild der verbrannten ICs angehängt. Ein 
schwingender LM317, welcher von einem strombegrenzten DC/DC mit 12V und 
max vielleicht 1A gespeist wird kann aber kaum für eine solche 
Zerstörung sorgen?!
Da kann nur die Gewalt des 12S Akkus beteiligt gewesen sein. Aber lose 
Kabel o.ä. ungewollte Verbindungen gab es nicht, keine Anzeichen.

Der Hintergrund meiner Ursachenforschung ist, dass ich überlege ob ich 
nochmal einen Neuaufbau wage oder mich nach etwas fertigem umsehe, was 
dann vermutlich wieder umständlicher und unflexibler ist als was ich 
brauche.
Hatte bisher immer ein glückliches Händchen mit DC-Motorsteuerungen. Ist 
nicht meine erste, aber meine erste mit >40V.

von Thomas B. (thombde)


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Die Brandstelle ist immer am Source.
Könnte das ein Isolierproblem am Kühlkörper sein?

von User (Gast)


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Die Brandstelle ist am Source, weil da die Bonddrähte liegen...

von 0815 (Gast)


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Beatbuzzer schrieb:
> Nur die Schaltung
> hatte sich halt schon unter schlimmen Lastzuständen bewiesen.
> Aber beim einschalten ohne dass ein Signal anliegt jetzt das. X-mal
> gehts gut und plötzlich Havarie...

Na ja, es kann beim Einschalten/Hochtouren schon immer grenzwertig 
gewesen sein, ohne daß was passierte. Diesmal ist dann halt einer der 
unteren Fets ausgestiegen, und sofort gingen die Zerstörungen munter 
weiter.

Auch der erste Treiber hätte nicht einfach so mal zerstört werden 
dürfen. Wenn wirklich alle Nenndaten eingehalten werden, kommen Ausfälle 
wirklich EXTREM selten vor (irgendwelche dubiosen China-Fake-Bauteile 
mal ausgeschlossen).


Die Strombegrenzung oder -Regelung ist auch sehr langsam. Mir wäre schon 
die Bandbreite des Stromsensors zu gering, aber das sollte bei 2KHz 
evtl. noch passen.
Aber es sieht danach aus, als säße der Sensor schon VOR den Elkos, also 
nicht erst in der Sourceleitung. Einerseits sind das recht knackige 
Low-ESRs, die liefern problemlos auch ganz allein den vollen Strom über 
mindestens ein, zwei volle Pulslängen. Das kann für so ziemlich jeden 
Mosfet schon zu viel sein, denn die Ströme sind hierbei ja "unbegrenzt".
Zum anderen misst Du so selbst während des laufenden Betriebs nicht den 
Strom in den Mosfets/dem Motor, sondern den zu den Elkos. Bei z.B. nur 
1/10 On-Zeit (z.B. gerade beim Start, oder nahe dem Blockieren) hast Du 
so den 10fachen Strom in den Mosfets. Das natürlich nur 1/10 der Zeit, 
aber die Verlustleistung im Mosfet geht dabei logischerweise trotzdem 
extrem nach oben.

Solche Strommessungen sind heute wirklich veraltet, das ist ähnlich 
schnell wie eine träge Schmelzsicherung, die löst bis zum Durchbruch des 
Mosfets nämlich gar nicht aus.

Vielleicht täuscht das mit dem Sensor auch, aber für mich sitzt der 
genau hinter der Eingangsklemme, und noch vor den Elkos.

von 0815 (Gast)


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Nachtrag zum Bauteilfriedhof: schütze doch erstmal wenigstens den 
Prozessor vor eventuellen weiteren Ausfällen, indem Du vor den 
Mosfettreiber noch zwei Widerstände packst.


Nochmal zur Stromregelung: falls Du auch sehr niedrige Ströme einregeln 
kannst, könntest Du mal z.B. nur 1A zulassen, und dann mal (von Hand) 
das Drehmoment eines Motors bei hoher Drehzahl, und beim Blockieren 
vergleichen. Ich wette, Du kannst ihn bei hohen Drehzahlen sehr leicht 
abtouren, während Dir das beim Stillstand kaum noch gelingt...
Das wäre der Effekt, den ich oben meinte, der vermutlich ganz generell 
vorhanden ist.
Bei echter Motorstromregelung kann man den Motor bei z.B. 1A mit zwei 
Fingern verzögern, und seine Drehzahl geht bei ebendieser geringen 
Belastung auch bis auf null zurück. Genau das brauchst Du dringend, wenn 
Du später z.B. 40A zulässt, aber dabei die Mosfets bei niedrigen 
Drehzahlen nicht z.B. 200A tragen sollen.



Für die "Bremsstromregelung" könntest Du evtl. einfach eine 
Überspannungskontrolle der Akkuspannung einrichten. Denn üblicherweise 
können Akkus bei weitem nicht die Ströme aufnehmen, die sie abgeben 
können. Glaube, das gilt sogar für jeden Akkutyp, aber weiß nicht...

Falls das bei Dir zutrifft, ginge die Spannung an den Eingangsklemmen 
schon bei geringeren Bremsströmen über die maximale Ladespannung der 
Akkus hinaus. Du könntest darüber quasi den Bremsstrom "errechnen".

Bitte nicht mit stundenlangem Berabfahren und durch Bremsen voll 
geladenem Akku verwechseln. Kurze Überspannungen am Akku sind auch bei 
fast leerem Akku beim harten Bremsen auf gerader Strecke sehr gut 
möglich.

Dabei fällt auf, daß das Ganze hier auch generell ein 
Überspannungsschaden durch (ungewolltes, kurzzeitiges) starkes Bremsen 
sein könnte.
Um die Elkos selbst so hoch aufzuladen, reichen ggf. auch schon zwei, 
drei Pulse mit falschem Tastverhältnis (oberer Mosfet zu lange an).
Falls das nicht anderweitig unmöglich ist, behalte das mal im Auge.

von Magic S. (magic_smoke)


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Ich denke nicht, daß es eine problematische Bremsung war, wenn das beim 
Einschalten passiert ist. Da wird der Motor sicher noch stillgestanden 
haben.

Jetzt ist die große Frage, was zuerst gestorben ist. Treiber oder FETs.

Den starken thermischen Schaden an den FETs schiebe ich mal auf einen 
Shoot-Through-Current, d.h. alle FETs waren aus irgendeinem Grund 
gleichzeitig geöffnet. Das kann durch den gestorbenen Treiber oder eine 
fehlerhafte Ansteuerung passiert sein.

Der verkohlte Pin 8 am µC ist eine Masse. Wenn dieser Pin tatsächlich 
zerstört und nicht nur durch die Kernschmelze des benachbarten 
Gate-Drivers angesengt wurde, ist der µC wahrscheinlich als Opfer 
gestorben weil die Akkuspannung ihren Weg durch den brennenden Treiber 
zu ihm gefunden hat. Der LM317 ist noch okay?

Um den Fehler einzugrenzen musst Du wohl ein paar 
Hardware-Schutzschaltungen einbauen. Beispielsweise 5V-Z-Diode über den 
µC, externe Schutzdioden an den Treiber-Portpins und einen 
Schutzwiderstand, dann überlebt zumindest der µC. Der Treiber hat leider 
keinen Shutdown-Eingang, sonst würde ich eine Stromfühler-Schaltung 
empfehlen, die bei Überstrom sofort alle FETs abschaltet. Dadurch würde 
sich ein Schaden verhindern lassen solange die FETs okay sind.

Über den Auslöser kann man derzeit wohl nur spekulieren. Kann auch ein 
Programmfehler gewesen sein oder etwas wie ein Latch-Up.

Es wäre auch möglich, daß eines der FET Gates durch eine kurze 
Überspannung zerstört wurde, dadurch wären die FETs nicht mehr steuerbar 
gewesen und der Treiber massiv überlastet worden.

von Beatbuzzer (Gast)


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@0815:
Prinzip stepUp/stepDown in den einzelnen Quadranten ist mit bekannt, 
aber danke Dir trotzdem ;-)
Der Stromsensor ist deshalb vorn, weil ich damit die ausgehende Leistung 
aus dem Akku messen möchte. Und der Bequemlichkeit halber vor den Elkos 
und noch mit RC-Glied, damit der ADC-Wert direkt taugt. Sicher ist der 
Sensor nicht gerade das technisch mögliche, aber mit 0,25A Auflösung bei 
10 bit und inkl ADC vielleicht 1A Genauigkeit bekomme ich einen auf 
40-50W korrekten Wert und das hat mir für eine Anzeige schon genügt.

Der Akku hat etwa 44 Ah, der kann die 2 kW / 50 A im Sekundenbereich 
auch als Ladeleistung ab. Wegen der Rekuperation und auch Lebensdauer 
lade ich ihn nicht über 75-80% auf.

Zu den Überresten: Die beiden DC/DC sind hinüber, das Funkmodul wird nur 
noch warm, der GND-Pin am µC ist selbstständig verschmort und lose. 
Einzig der LM317 liefert nach dem auslöten aller Kurzschlussverursacher 
inmitten der Brandspuren noch unbeirrt und präzise seine eingestellten 
5,120V...stabile Technik von damals :)

Der Aufbau wird so wie er ist 'in die Vitrine wandern'. Es gibt wenn 
überhaupt nur einen komplett neuen.
Außer es kennt jemand einfach gehaltene DC-Motorsteuerungen/Endstufen 
60V/100A, die nicht wie die MDC1460 schon gleich mit USB-Anschluss 
kommen, sondern wo es noch lohnt den eh nötigen µC mit RFM12 
anzuschließen.

von Magic S. (magic_smoke)


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Wenn der LM317 noch ganz ist, schließt das einen µC-Schaden durch zu 
hohe Versorgungsspannung aus. Der ist somit als Opfer gestorben. 
Vermutlich gilt das auch für die beiden DC/DC-Wandler, die Akkuspannung 
wird durch den defekten Treiber auf die 12V-Schiene gelangt sein.

Bleibt die Frage ob Treiber oder FET(s) zuerst zerstört wurden oder ob 
es eine fehlerhafte Ansteuerung des Treibers war.

von Beatbuzzer (Gast)


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magic smoke schrieb:
> Bleibt die Frage ob Treiber oder FET(s) zuerst zerstört wurden oder ob
> es eine fehlerhafte Ansteuerung des Treibers war.

Ich habe noch den ersten defekten Treiber. Beide waren aus einer 
Lieferung/Charge. Dieser ist nicht abgebrannt, weil ich zur Vorsicht 
noch mit niedrigerer Spannung und begrenztem Strom gearbeitet hab.
Ich schaue mir den nochmal an, wie genau der Defekt bei dem aussieht.

von Beatbuzzer (Gast)


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Also zum ersten defekten, aber nicht gegrillten Treiber:

An Vcc - COM zieht er bei 9V schon 160 mA Ruhestrom. Der zugehörige LO 
schaltet bei >9V schlagartig von Low auf High, obwohl Eingang auf Low.

AN VB - Vs zieht er bei 3V schon 170 mA Ruhestrom. Bei 5V bereits über 
0,5A.
Die Spannung am zugehörigen HO steigt langsam mit steigender 
Betriebsspannung an VB - Vs an. Bei 5V liegen etwas über 1V an.

Das verhalten ist also damit erklärbar. Der Strom durch VB - Vs wird 
durch den schwachen DC/DC TME1212S begrenzt. Vcc - COM bekommt volle 12V 
vom 'großen' DC/DC und steuert die Low Side schlagartig voll auf = 
Feuer.

Bleibt die Frage was den Treiber angeschlagen hat, dass er sich so 
verhält...

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ohne jetzt alles durchgelesen zu haben ... Der Motorsteller muss 
natuerlich 4 Quadranten koennen. Wie kann man auf die Idee kommen, 2 
Quadranten wuerden genuegen ?

Weswegen 4 Quadranten? Der Motor bremst irgendwann wieder ab.

von 0815 (Gast)


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Beatbuzzer schrieb:
> Bleibt die Frage was den Treiber angeschlagen hat, dass er sich so
> verhält...

Die sind u.a. empfindlich gegen zu schnelle Schaltflanken (an der 
Brücke).
Hatte mal was Ähnliches, wobei der Halbbrückentreiber aber nicht 
zerstört wurde. Er gab dann an highside permanent low aus, obwohl am 
Eingang high anlag. Habe das überhaupt nur erkannt, weil der Regelkreis 
dabei sofort voll aufriss, und das Ganze statisch wurde. Konnte es kaum 
glauben, zumal der Treiber nach Ab- und Zuschalten seiner Versorgung 
wieder einwandfrei funktionierte.
Vermutlich kommt in solch einem Fall die obere Logik durcheinander, denn 
es sind in Wahrheit ja immer zwei Levelshifter verbaut, die erst oben 
ausgewertet werden.

Bei Dir könnte Ähnliches der Auslöser gewesen sein, wobei der obere 
Mosfet evtl. sogar unerlaubt eingeschaltet wurde, ggf. natürlich mit 
mehr Folgen.
Der zu schnelle Spannungshub könnte auftreten, sollten die Motoren 
eisenlos sein, und Du sie mit nur 2KHz ansteuern.

Gibt natürlich noch diverse andere Szenarien, aber dieses nur mal, weil 
der Treiber ja wohl noch so halb funktioniert...

von 0815 (Gast)


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Jetzt Nicht schrieb:
> Der Motorsteller muss
> natuerlich 4 Quadranten koennen. Wie kann man auf die Idee kommen, 2
> Quadranten wuerden genuegen ?

Es genügt 1 Quadrant für einen Motorantrieb. Machen geschätzt 90% aller 
Steller nur so. Bremsen tut ein Motor irgendwann auch von selbst.

Jetzt Nicht schrieb:
> Weswegen 4 Quadranten? Der Motor bremst irgendwann wieder ab.

Aktiv bremsen kann man schon ab 2 Quadranten. Was Du meinst, ist die 
Drehrichtungsumkehr.

Grad erst aufgestanden? ;-)

von Beatbuzzer (Gast)


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Der Treiber scheint aufgrund der hohen Stromaufnahmen irgendwelche 
internen Schlüsse zu haben. Wenn ich jetzt unbegrenzte 12V anlegen 
würde, würde er vermutlich genauso abbrennen.

Die Motoren sind e-scooter Motoren, nichts wahnsinnig hochwertiges. Mit 
Eisenankern im Rotor, sollten also genug Induktivität mitbringen. Ob der 
Strom bei 2 kHz noch lückt hab ich nicht gemessen, kann ich mir aber 
nicht vorstellen.

Vielleicht sind die krassen Umladeströme auch nicht gerade optimal. 6,8 
Ohm am Gate machen immerhin 1,7A Ladestrom pro FET, die der Treiber laut 
Datenblatt mit 4A max ja noch gut liefern kann. Damit wäre das Gate in 
rund 270 nS auf 10V. Macht bei 2 kHz PWM 8 bit bei 1/255tel = knapp 2 µs 
Pulslänge, also etwa 25% davon Schaltzeit. Steuert also auch bei sehr 
kurzen Pulsen schon voll auf.
Zum Designzeitpunkt hab ich mich über steile Rechtecke und praktisch 
keine nennenswerten Umschaltverluste bei 2 kHz gefreut. Aber das ganze 
hat ja auch wieder eine Schattenseite...

von Magic S. (magic_smoke)


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Kannst Du Dich noch dran erinnern ob beim Durchbrennen des Reglers der 
Motor Volldampf gemacht hat? Ich glaube nicht, daß der Strom durch den 
Motor geflossen ist, denn der wurde ja vorher bereits erfolgreich an 
diesem Regler betrieben.

Wenn Du den Regler neu aufbaust, probier es mal mit dem IR2110 bzw 
IR2113. Der ist zwar recht alt und kann "nur" 2A, allerdings laufen die 
bei mir absolut zuverlässig.

Ich hatte mal ein Problem mit einem Fahrregler in Vollbrückenschaltung, 
in dem ich den HIP4081 einsetzen wollte, weil der integrierte 
Ladungspumpen für die High Side hat. Der letzte Dreck kann ich nur 
sagen, das Ding hat in der Schaltung gemacht was es wollte. 
Shoot-Trough-Protection?! Denkste. Die FETs haben nur überlebt weil das 
in der Testphase benutzte Batteriekabel im Vergleich zur 
Parallelschaltung mit 4x120A Package Limit dimensionierten FETs deutlich 
weniger ausgehalten hat. Mit zwei IR2113 ist das Ding einwandfrei 
gelaufen - trotz Adapter-Platine im Manhattan-Style, der nicht mehr so 
ganz zu den Design Rules gepasst hat. Und preiswerter als der HIP sind 
sie zusammen auch noch.

von Andreas L. (andi84)


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My 2 cents:

1)
Hast du Pulldown-Widerstände an den Gates gehabt, so dass die MOSFETs 
beim Einschalten definiert sperren (ggf auch nur an der LowSide).
Sonst könnte es je nach Schaltung und "Karma" schonmal vorkommen, dass 
noch ein, zwei FETs leitend sind.

2)
Es gibt ein paar FET-Treiber, die bei jeder (und zwar JEDER) Gelegenheit 
Ärger machen. Wobei ich das bei IR-Teilen bis dato noch nicht hatte.
Das waren damals welche von Microchip, denen einfach immer irgendwas 
nicht gepasst hat.

von wartemal (Gast)


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>>> beim zuschalten der Versorgungsspannung für die Elektronik <<<

Wie schaltest Du 'EIN'?
Erst Power, dann Control?
Das wäre nicht optimal ;-)

von Beatbuzzer (Gast)


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pulldown hatte ich an den lowside. Aber treibersetig vor dem 
Gatewiderstand (siehe Plan weiter oben).

Die Motoren haben schon einen ordentlichen Satz gemacht, bis die unteren 
FETs weggeschmolzen waren. Mit dem wegschalten der Versorgung brauchte 
ich mich dann aber nicht mehr beeilen ;)

Fuer ein Neudesign hab ich noch ein wenig gestoebert, und wuerde jetzt 
gern den Steuerteil galvanisch trennen. Der Meanwell DC/DC liefert schon 
die eine Haelfte. Als Treiber dachte ich an HCPL-3180 o.a.
Noch eine Empfehlung eurerseits?

von Beatbuzzer (Gast)


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Der Vollständigkeit halber:
Den Meanwell DC/DC konnte ich noch retten. Hier war nur die Clamp 
Z-Diode am Augang auf 0 Ohm geschmolzen. Nach Austausch ließ ich ihn 
sicherheitshalber ne gute Stunde unter Vollast bei hoher und niedriger 
Eingangsspannung laufen - einwandfrei.

von Axel R. (Gast)


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Es liest sich so, als ob die Masse kräftig ins negative gezogen wurde.
Kannst Du bitte beschreiben, wo Du deinen Bezugspunkt der der Gate 
Ansteuerung der Fets hast?

von Magic S. (magic_smoke)


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Da wurde keine Masse ins Negative gezogen. Durch die durchlegierten FETs 
und den gegrillten FET-Treiber war die Spannung auf dem 12V Bus deutlich 
höher als 12V und das hat entsprechenden Schaden gemacht.

von 0815 (Gast)


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magic smoke schrieb:
> Durch die durchlegierten FETs
> und den gegrillten FET-Treiber war die Spannung auf dem 12V Bus deutlich
> höher als 12V und das hat entsprechenden Schaden gemacht

So wirds gewesen sein, na ja wie so oft eigentlich.

Und da das (höchstwahrscheinlich) so passiert ist, muss schon ein 
ordentlicher Strom geflossen wein. Würde bei einem Neubau als erstes die 
Stromregelung in Augenschein nehmen, die lässt sich wirklich deutlich 
verbessern.

Wenn der Stromsensor an Ort und Stelle bleiben soll/muss, könnte schon 
ein Shuntwiderstand in der Sourceleitung der unteren Mosfets geeignet 
sein, dessen Spannungsabfall einen NPN aufsteuert, der z.B. direkt LIn 
des IR2184 auf Masse zieht. So würde der Treiber sehr schnell 
abschalten, sobald heftige Überströme entstehen. Natürlich geht das 
Ganze nur für sehr hohe, kurzzeitige Überströme, aber nur um die geht es 
ja ggf.. Den Rest kann dann die vergleichsweise elendig langsame 
Begrenzung durch den Stromsensor erledigen. Bliebe nur noch das Problem 
mit den ja dauerhaft zu hohen Strömen in den Fets bei niedriger On-Zeit. 
Lässt sich so nicht lösen, außer mit verlustreichem Shuntwiderstand, 
oder vorgespannten NPNs.

von Magic S. (magic_smoke)


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Er hat ja bereits einen Stromsensor verbaut. Man könnte dort 
bespielsweise einen einfachen Komparator anschließen, der bei Überstrom 
den Gate-Treiber mit Latching abschaltet. Auf dem µC sind bestimmt noch 
Pins frei, womit dieser das Auslösen der Überstromsicherung mitgeteilt 
bekommen und ggf. das Latching zurücknehmen kann.

Ich vermute mal, daß bei der Schaltung die FETs durch irgendeine 
transiente Störung beim Einschalten eine in die Fresse bekommen haben 
und dadurch die Gates zerstört wurden. Durch den dann aus diesen Gates 
fließenden Strom zusammen mit den nicht mehr steuerbaren FETs, würde 
sich der restliche Schaden am Treiber und dem Rest der Schaltung als 
Folgefehler erklären lassen. Das ist aber nur eine Vermutung, ein 
spinnender Treiber kann den Schaden an den FETs auch selbst verursacht 
haben.

Sind eigentlich die high side FETs (zum Bremsen) noch heil oder hat es 
die auch zerlegt?

von 0815 (Gast)


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magic smoke schrieb:
> Er hat ja bereits einen Stromsensor verbaut

Tja, der bringt ihm aber kaum was. Ist einereits selbst recht langsam, 
aber das wäre noch ok. Nur sitzt der einfach an der falschen Stelle, und 
das ist das Hauptproblem. Er misst den nominellen Eingangsstrom zu 
seinen Elkos hin. Was gerade beim Anfahren (der hohen Masse) bedeutet, 
daß die Ströme in Mosfets/Motor viel höher sind. Hat er beispielsweise 
grad nur 10% On-Zeit, und misst am Sensor 30A, so schalten die Fets 
gerade 300A. Und die recht guten Elkos da liefern das wahrscheinlich 
sogar. Klar wird es nicht soo dramatisch sein, aber 1:5 wäre sehr gut 
denkbar. Bei hochwertigen Motoren auch gern mehr.
Das ist ein generelles Problem, daß einfach sehr gut zu den geöffneten 
Fets dort passt. Würde ihm auf jeden Fall nahe legen, für eine schnelle 
Überstromabschaltung zu sorgen, die tatsächlich den Motor-/Sourcestrom 
auswertet. Ist ja ganz einfach mit der bekannten Schaltung mit 
Shuntwiderstand und NPN, der in diesem Fall aber nicht auf das Gate 
wirkt, sondern auf den Eingang des Treibers.

Daß die Motoren kurzzeitig einen starken Ruck gemacht haben, kann auch 
ein Hinweis darauf sein, daß es erst einen wodurch auch immer 
zugelassenen Überstrom gab, und dann erst die Fets in Rauch aufgegangen 
sind.
Seine Motoren an 100Kg Masse ziehen so ziemlich jeden Strom...

von TelTower (Gast)


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Verbindung Pin 3 vom Gate-Treiber 2186 (IC1) zum Source der LOW-Side 
Fets.
nachsehen, wie das verdrahtet ist.

PIN3 und PIN4 mit verdrilltem Draht auführen und direkt zu den Low-Side 
Fets.
PIN6 und PIN7 verdrillen und zu den High-Side Fets.
PIN5 und PIN3 DIREKT am Chip mit 10µ/100n abblocken.
Durch den "schnellen Strom" (dt/dt) gab es hier potenzialverschiebungen 
und die unteren Fets waren länger geöffnet, als erwünscht.

von Magic S. (magic_smoke)


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Nein. Es soll direkt beim Einschalten passiert sein und die Schaltung 
hat vorher schon einmal funktioniert. Lies alles!

Daß die Motoren ein Ruck gemacht haben ist klar wenn der Treiber 
abraucht. Deswegen schrieb ich auch Vermutung, genau weiß man es nicht 
und an den rauchenden Resten messen bringt meistens nicht mehr viel.

von Gableberger (Gast)


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-- aus heiterem Himmel beim zuschalten der
Versorgungsspannung---

Was heisst: zuschalten?

Was heisst: einschalten?

von Beatbuzzer (Gast)


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An der Halbbrücke liegt nach dem verbinden des oben gezeigten Aufbaus 
mit dem Akku bereits die Akkuspannung an.
Der Steuerteil mit µC, RFM12, IR2186 wird durch einen Schalter, welcher 
den Menawell DC/DC mit dem Akku verbindet eingeschaltet.
Das habe ich schon bei mehreren Aufbauten so gemacht und auch bei 
Fertig-Stellern schon gesehen und hat mir aufgrund der 
Pulldown-Widerstände auch nie Probleme bereitet.
Ich sehe aber ein, dass das nicht optimal ist und u.U. zu seltsamen 
Phänomenen beim einschalten führen kann. Deshalb werde ich es im neuen 
Aufbau anders machen, und das Notfall-Trennrelais dazu verwenden um den 
Leistungsteil erst nach dem Steuerteil zuzuschalten.

Außerdem werde ich anstatt IR2186 auf HCPL-3180 wechseln. Die 
grundsätzlichen Regeln beim Verdrahten von steilen Flanken mit hohen 
Strömen sind mir bekannt und ich hab solche Schaltungen zum Test auch 
mal am Oszilloskop.
Ich kenne die Artikel hier im Stil "Ich will 500A mit FET schalten, wie 
geht das" und auch die Antworten dazu. Ganz soo unerfahren bin ich da 
jetzt zwar nicht (hoffe ich), aber ich scheue auch ein wenig Kloppe für 
gebauten Mist nicht ;-)
Dafür bekommt man hier auf kompetente Fragen und Probleme auch 
kompetente Antworten.
Danke übrigens dafür!

von 0815 (Gast)


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Beatbuzzer schrieb:
> An der Halbbrücke liegt nach dem verbinden des oben gezeigten Aufbaus
> mit dem Akku bereits die Akkuspannung an.
> Der Steuerteil mit µC, RFM12, IR2186 wird durch einen Schalter, welcher
> den Menawell DC/DC mit dem Akku verbindet eingeschaltet.

Das ist schon recht ungünstig. Kenne mich zwar mit Prozessoren im 
weitesten Sinne rein gar nicht aus, aber ist bei diesen sichergestellt, 
daß sie am Ausgang keinen Unsinn ausgeben, wenn ihre Betriebsspannung 
gerade erst hochläuft? Falls nicht, so solltest Du wenigstens versuchen, 
den Treiber als letztes zu versorgen. Also diesem erst seine 
Betriebsspannungen zu geben, wenn der Rest schon läuft. Die Treiber 
haben ja UVLO´s, und geben daher auch beim Start niemals "Unsinn" aus.

Bisher ist denkbar, daß es beim Start einen unerwünschten, unbegrenzten 
Strompuls gibt, der sogar die Akkuspannung kurz einbrechen lässt, so daß 
alles wiederholt erneut anläuft, es den nächsten Strompuls gibt, usw. 
Das Ganze kann sogar mit deutlich über 2KHz passieren, was sowohl Fets, 
als auch Treiber zerstören kann.

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