Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PMW Signal für MOSFET vom µC aufarbeiten


von Bastler2607 W. (bastler2607)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem:

Ich erzeuge mit einem µC ein PWM Signal mit einem Pegel von 3,3V und 
einer Frequenz von 100kHz das funktioniert.

Ich möchte damit einen 650V / 21A MOSFET schalten. Funktioniert 
natürlich nicht mit dem µC direkt da muss ein Treiber her.

Der Treiber ist folgender:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27531.pdf?ts=1592318372893&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FUCC27531%253FkeyMatch%253DUCC27531%2526tisearch%253DSearch-EN-everything

(Da steht zwar TTL Signal der Treiber erkennt aber bei einem Pegel von 
2,2V ein High Signal).

Nun das eigentliche Problem mein Treiber geht kaputt, obwohl ich ihn 
beschalte wie im Datenblatt vorgegeben. Als Widerstand habe ich einen 15 
Ohm Widerstand bei einer Versorgungsspannung von 20V (ca. 1,4A der 
Treiber kann 2,5A Peak).

Wenn das Gate des MOSFET nicht angeschlossen ist, funktioniert der 
Treiber einwandfrei und liefert das erwartete Ausgangssignal. Sofern ich 
das Gate aufschalte zerschießt es den Treiber, welcher ein permanentes 
"High" Signal rausgibt (PWM des µC funktioniert). Geschaltet wird mit 
dem MOSFET eine Induktivität für einen Hochsetzsteller.

Ich hoffe hier ist jemand bei der mir dabei helfen kann das Problem zu 
lösen. Vielen Dank schonmal dafür :)

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Kompletter Schaltplan und Layout?

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Bastler2607 W. schrieb:
> Ich möchte damit einen 650V / 21A MOSFET schalten. Funktioniert
> natürlich nicht mit dem µC direkt da muss ein Treiber her.

Welche Last schaltest Du mit einem Mosfet mit den Specs...bei 100khz?

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Bastler2607 W. schrieb:
> (Da steht zwar TTL Signal der Treiber erkennt aber bei einem Pegel von
> 2,2V ein High Signal).

Das ist bei TTL auch vollkommen richtig! Unter 0,4V Low und über 2V 
High.

MfG Klaus

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


Lesenswert?

Bastler2607 W. schrieb:
> Ich hoffe hier ist jemand bei der mir dabei helfen kann das Problem zu
> lösen.
Der erste, der da helfen kann, bist du selber, indem du einen Schaltplan 
und ein paar brauchbare Bilder vom Aufbau postest.

> Sofern ich das Gate aufschalte
Was "schaltest" du sonst noch irgendwie in der Schaltung wo an? Wie ist 
die Masse verbunden?

von Bastler2607 W. (bastler2607)



Lesenswert?

Danke schonmal für die Rückmeldungen,

hinz schrieb:
> Kompletter Schaltplan und Layout?
Ein Layout hab ich noch nicht, ist erst einmal ein fliegender Aufbau um 
die Funktion zu testen um noch etwas ändern zu können.

Jörg R. schrieb:
> Welche Last schaltest Du mit einem Mosfet mit den Specs...bei 100khz?

Ich schalte momentan nur sehr kleine Lasten (16W) es ist momentan aber 
ein Bastelaufbau um die Funktion meines Programmes zu prüfen. Später 
soll die Schaltung 1kW liefern im CCM Betrieb bei größerer 
Eingangsspannung (230V gleichgerichtet). Ich nehme den FET um jetzt 
schonmal die Treiberschaltung zu designen.

Lothar M. schrieb:
> Was "schaltest" du sonst noch irgendwie in der Schaltung wo an? Wie ist
> die Masse verbunden?

Der MOSFET ist das einzige was angesteuert wird in der Schaltung und die 
Masse ist direkt verbunden.

von Flip (Gast)


Lesenswert?

Evtl ist der Mosfet schon kaputt. Wird die Verlustleistung in diesem 
kleinen Treiber nicht sehr hoch und er überhitzt? Source-Verbindung 
Treiber zum Mosfet  direkt am source pin des Mosfet anlöten.
Masseverbindung  Treiber und Last nur an dieser stelle!

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


Lesenswert?

Herzlichst gelacht. Bitte mach wenigstens Twisted Pair. Und wo hat das 
Treiber-IC seine Abblock-Kondis?
Masseführung überdenken...

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


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Bastler2607 W. schrieb:
> ist erst einmal ein fliegender Aufbau
Mach den mal einiges kompakter. So wie der jetzt aussieht, wird der 
Schaltregler nie brauchbar funktionieren. Auch nicht für 16W.

> die Masse ist direkt verbunden.
Bei einem Schaltregler kommt es auf einzelne mm an. Nur, wenn da weniger 
als 5mm Kupfer zwischen den Bauteilen ist, sind sie "direkt" verbunden. 
Aus diesem Grund gibt es auch den Schaltungsvorschlag im Datenblatt. Und 
nur, wenn wenn man sich ans Datenblatt hält, wird der Treiber so 
funktionieren, wie es im Datenblatt steht.

Der Blockkondensator, der im Schreenshot vom Datenblatt C1 heißt, ist 
dann auch genau an dieser Stelle mit kürzestem Abstand zu Vcc und GND 
nötig.

BTW: an den Eingang des Schaltreglers muss auch ein Kondensator. Sonst 
hast du einen tollen Störsender.

: Bearbeitet durch Moderator
von Alexxx (Gast)


Lesenswert?

Du hast jede Menge praktischer Fehler drin:
- MOS-Treiber über lange Kabel zum MOSFET => kürzest möglich! = selbe 
Platine!
- keinerlei Stützkondensatoren (Keramik). Und das bei deinem fliegenden 
Aufbau!
- SMD-Mosfet hat keine Anbindung an Kühlfläche => riesiger 
Wärmewiderstand => überhitzt bei minimalster Verlustleistung
- Ausgangskondensator zu klein, aber viel schlimmer:
Wenn allein, ist ein normaler Elko für DC/DC völlig ungeeignet!
- DC/DC-Wandler brauchen keramische Kondensatoren!
- Einen diskreten DC/DC mit µC aufzubauen ist für viele verlockend,
ich halte das für den größten Blödsinn:
=> es gibt für jede Anwendung ein IC, das das verlässlich und besser 
macht
=> bei einem µC muss man immer mit einem Bug rechnen. Sofort zerlegt es 
mindestens den Mosfet
=> Ausregelung zu langsam für dynamischer Last.
=> Ausregelung wenn Breakpoint???

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Bastler2607 W. schrieb:
> Frequenz von 100kHz das funktioniert.
>
> Ich möchte damit einen 650V / 21A MOSFET schalten.

LOL.

Hast du mal die Flankensteilheit in Kilovolt pro Mikrosekunde bzw. 
Ampere pro Nanosekunde berechnet ?

Und dann DRÄHTE ???

Du bist völlig irre, bei solchen Transienten führen die Nanohenry einer 
Leitung schon zu massiven Spannungsdifferenzen zwischen Leitungsanfang 
und -ende, da sind die fehlenden Stützkondensatoren noch das kleinste 
Problem, ohne mehflagige Platine mit guter Massefläche geht da gar 
nichts.

Und natürlich die Flankensteilheit bremsen durch absichtlich hochohmige 
Gate-Ansteuerung.

Willkommen in der Praxis mit deinen Theoriekenntnissen.

von Carsten (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
schau dir doch mal den HV9961 oder HV9910B oder andere HV99... Das sind 
eigentlich LED-Treiber für hohe Spannungen, könnten aber für dich sehr 
interessant sein.

https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%2FHV9910_DS.pdf

https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%2FHV9961_DS.pdf

Wenn Du den Strom nicht regelst, ist das sehr kritisch.
von denen könntest Du auch mehrere Schaltungen Parallel schalten.

Gruß
 Carsten

von Achim S. (Gast)


Lesenswert?

Flip schrieb:
> Evtl ist der Mosfet schon kaputt.

Das kam mir auch in den Sinn. Denn wenn der Treiber mit 20V versorgt 
wird

Bastler2607 W. schrieb:
> Als Widerstand habe ich einen 15
> Ohm Widerstand bei einer Versorgungsspannung von 20V (ca. 1,4A der
> Treiber kann 2,5A Peak).

ist das für die meistens FETs grenzwertig und für viele FETs zuviel. 
Welchen FET verwendest du denn? Wenn dessen Gate mal durchschlägt und 
niederohmig wird, stirbt in der Folge auch dein Treiber.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.