Hallo zusammen.
ich habe eine schaltung (anhang) mit welcher ich ein DC Motor steuern
will. Das PWM Signal takte ich mit ca, 600Hz.
mein problem ist, dass sich der fet nach einer gewissen Zeit immer
verabschiedet. er läuft ca. 10 min danach stellt sich der effekt ein,
dass man nicht mehr ganz abregeln kann, also der fet sperrt
wahrscheinlich nicht mehr richtig.... danach kann man überhaupt nichts
mehr regeln.
wenn der fet dann defekt ist, werden die treiber transis sehr heiss....
wo liegt der fehler? kann jemand helfen?
danke und Gruss
pflanze
@ Andreas Kaiser (a-k)
ups, falsch gezeichnet, eingebaut ist er richtig:
basen zusammen an pwm signal, emitter zusammen an gate, kollektor PNP an
GND, kollektor NPN an 12V
wofür wird dann diese Freilaufdiode genau benötigt, und wo kommt die
genau rein?
hab ich mal angeschaut, sieht i.o aus...
an der schaltung hängt ein DC motor mit 60W
nebenbei noch eine andere Frage:
mit dem Schalter 1 kann ich den Motor vollständig abschalten . die LED
signalisiert dan den schalterzustand. wenn der Schalter geöffnet ist,
glimmt die LED immernoch ein bisschen. wiso? schadet das dem FET?
muss ich die Source besser auf Vcc legen anstatt offen zu lassen oder
spielt das keine Rolle?
Lege den Schalter einfach in den +5V Pfad,
also zwischen +5V und Lampensymbol.
An dem Punkt schliesst Du auch den Widerstand von der Led an.
Fertig.
Gruß Sven
>Sehr lustiger Threat. Könnte von einem BWLer sein.
Sehr lustiger Satz, könnte von einem Legastheniker sein.
Das hier ist ein Thread ;-)
Oder vielleicht doch.....?
threat
Drohung {f}
Bedrohung {f}
Gefährdung {f}
thread [fig.]
Gedankengang {m}
Faden {m} [fig.]
thread [email, forum]
Thema {n}
"er läuft ca. 10 min danach stellt sich der effekt ein,
dass man nicht mehr ganz abregeln kann, also der fet sperrt
wahrscheinlich nicht mehr richtig.... danach kann man überhaupt nichts
mehr regeln"
---
Wenn man sich die eher zierlichen Verbindungsstrukturen von Mosfets usw.
ansieht, ist man doch immer verblüfft, wie robust sie eigentlich sind
...
Bis heute habe ich noch nicht realisiert, wie ein bestimmter MOSFET,
schon von vor ca. 17 Jahren kreiert, im Gehäuse TO-220, nicht
modifiziert ( dickere Beinchen o.ä. ), ca. 60 A dauernd und 240 A
( Millisekunden ), führen konnte.
Gruss
Nur mal so ein paar Anmerkungen.
Wenn dein Verbraucher wirklich an 5V hängt, sind das schlappe 12A bei
60W. Hmmm
Ausserdem ist deine Ansteuerung linear, d.h. der FET muss bis zu Pmax/4
= 15W verbraten. Das können die FETs nur mit entsprechendem Kühlkörper.
Wenn es ein Motor ist, kann der bei Starker Belastung oder gar
Blockierung ein vielfaches an Strom ziehen.
MFG
Falk
Jawohl, kühlkörper ist dran, die 5V Quelle bringt nicht mehr als 15A
also kann der motor auch nicht mehr ziehen.
zudem kann der FEt daurnd mit 60 A und kurzzeitig bis 290 A belastet
werden. das solte doch reichen. Oder nicht?
@pflanze (Gast)
>Jawohl, kühlkörper ist dran,
Wie gross ist der?
Welchen Wärmewiderstand hat er?
Ist er gut montiert (Wärmeleitpaste, gerade angeschraubt etc.)?
>zudem kann der FEt daurnd mit 60 A und kurzzeitig bis 290 A belastet>werden.
Bei ausreichender Kühlung mit einem GROSSEN Kühlkörper.
> das solte doch reichen. Oder nicht?
Vielleicht.
MFG
Falk
5 K/W montiert mit einer haltefeder und wärmeleitfolie.
zugegeben, ich habe es nicht berechnet, nur geschätzt.... aber falls du
lust dazu hättest:
junction to case RJC = 0.85 °C/W
case to sink RCS = 0.5 °C/W
junction tzo ambient RJA =62 °C/W
und eben den Kühlkörper 5 k/W
aber in den 10 min betrieb, bis der fet gestorben war wurde er nicht mal
warm....
@pflanze (Gast)
>5 K/W montiert mit einer haltefeder und wärmeleitfolie.
Sieht gut aus.
>zugegeben, ich habe es nicht berechnet, nur geschätzt.... aber falls du>lust dazu hättest:
Ist die Rechnung schon zuviel?
Macht RJA(mit Kühlkörper) = 0,5+5=5,5K/W
Macht bei 15W worst Case ein dT von 82K. Naja, geht so.
>aber in den 10 min betrieb, bis der fet gestorben war wurde er nicht ma
l warm....
Dann wars wohl die fehlende Freilaufdiode. Oder das fehlende
Entstörnetzwerk am Motor (RC-Gleid, Varistor etc.)
MFG
Falk
nönö entstötnetzwerk ist drann. sieht also so aus als wars wirklich die
freilauf diode....
hab vorhin etwas gelesen: viele machen zwischen gate und source eine Z
diode rein um dort überspannungen zu verhindern. würde das sinn machen?
braucht das gate eigentlich keinen Vorwiderstand?
Falk:
Da fehlt aber dann noch
junction to case RJC = 0.85 °C/W.
Über die Einbaulage des Kühlkörpers kann man sich dann auch noch
unterhalten.
0,5K/W für TO220 mit Wärmepad halte ich für ein Gerücht.
Siehe z.B. AN-1000 von IR
:http://www.irf.com/technical-info/appnotes.htm
oder die AN1040/D von OnSemi:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1040-D.PDF
Allerdings sind diese Probleme zur Zeit eher sekundär.
Arno
>Ausserdem ist deine Ansteuerung linear...
Da bin ich mir nicht so sicher:
Los gehts beim Komparator mit Mitkopplung, danach Gegentaktendstufe zur
Stromverstärkung, dann der FET.
Da ist für mich nichts linear, das ist alles im Schalt- bzw.
Sättigungsbereich. Der FET ist bei 0,7V auch sicher abgeschaltet (laut
Datenblatt).
@ Pflanze
>Das PWM Signal takte ich mit ca, 600Hz.
Wenn du so eine gemächliche PWM hast, wieso schaltest du den Mosfet so
rasend schnell ein + aus (extra Treiberstufe ohne Gate-Widerstand)?
Die Flanken an der Last müssen hier ja brutal steil sein, kein Wunder,
dass es dir den MOSFET durchknallt...
Wenn du etwas mehr Schaltverluste haben darfst (der MOSFET wird sowieso
nicht warm), kann du wesentlich gemächlicher schalten.
Z.B. Schaltdauer 1us, Gatekapazität 3,2nF, Gatewiderstand 270-330 Ohm.
Alternativ sparst du dir gleich die Treiberstufe und klemmst den MOSFET
direkt an den Komparator. Und klemmst noch den Gatewiderstand
dazwischen...
@ Lothar Miller (lkmiller)
Datum: 04.08.2008 20:07
>>Ausserdem ist deine Ansteuerung linear...>Da bin ich mir nicht so sicher:
Ach so, jetzt seh ich es. Das soll ein PWM-Generator sein. Hmmm.
>Wenn du so eine gemächliche PWM hast, wieso schaltest du den Mosfet so>rasend schnell ein + aus (extra Treiberstufe ohne Gate-Widerstand)?
Weil das der Sinn von digitalen Endstufen ist.
>Die Flanken an der Last müssen hier ja brutal steil sein, kein Wunder,>dass es dir den MOSFET durchknallt...
Na den Satz wollen wir mal besser schnell wieder vergessen. Schaltregler
& Konsorten betreiben viel Aufwand, um möglichst schnell schalten zu
können. Aus gutem Grund. Und da knallt nix durch.
>Wenn du etwas mehr Schaltverluste haben darfst (der MOSFET wird sowieso>nicht warm), kann du wesentlich gemächlicher schalten.>Z.B. Schaltdauer 1us, Gatekapazität 3,2nF, Gatewiderstand 270-330 Ohm.
Und was bringt das, ohne Freilaufdiode?
MFG
Falk
Ich finde es noch unterhaltsam euch "zuzulesen". ich habe mittlerweile
die Freilaufdiode in Betrieb und die PWM Frequenz auf 6Khz erhöht. bis
jetzt läuft das Teil noch. die Fet's werden allerdings keines wegs warm.
die erhöhte Taktung sorgt für ein schöneres tönchen bei den Motoren...
muss da jetzt noch ein Gate-Widerstand rein oder nicht? schaden würde er
nicht oder? allerdings eher zum Schutz der Treiberstufe...
Gruss pflanze
@ pflanze (Gast)
>jetzt läuft das Teil noch. die Fet's werden allerdings keines wegs warm.
Das ist der Sinn von PWM.
>die erhöhte Taktung sorgt für ein schöneres tönchen bei den Motoren...
Fieeeeeeeep!
>muss da jetzt noch ein Gate-Widerstand rein oder nicht? schaden würde er>nicht oder?
Doch, wenn er zu gross ist.
> allerdings eher zum Schutz der Treiberstufe...
Und bissel EMV. Mach 100 Ohm rein und alle sind seelig.
MFG
Falk
100 Ohm sind etwas viel für einen kräftigen Mosfet der neueren
Generationen. Ich würde eher zu 10-50 Ohm tendieren.
Wenn der Motor pfeift, dann geh noch etwas höher. 15-20kHz sind ein
guter Wert.
ich finde das pfeifen noch toll. hört sich wie eine grosse seilbahn an
wenn ich die motoren Hochfahre.. ;-)
witzigerweise pfeift das netzteil auch mit. es ist ein altes PC
Netzteil. dort kommt ja bereits ein getaktetes signal raus. sollte von
vorteil nicht die selbe frequenz erwischen. wobei das pc netzteil
sicherlich noch glättungs kondis drinenen hat...
also dann mach ich 46 ohm gatewiderdstand rein...
pflanze wrote:
>> witzigerweise pfeift das netzteil auch mit.
Hast du etwa keine Elkos in deiner Schaltung verbaut ?
> es ist ein altes PC> Netzteil. dort kommt ja bereits ein getaktetes signal raus.
Da kommt eine Gleichspannung raus, die ziemlich sauber ist (mal
abgesehen von den wenigen 10mV Ripple).
@ Falk (gestern abend war mein Internet flach :-(, deshalb erst heute)
>Na den Satz wollen wir mal besser schnell wieder vergessen.>Schaltregler & Konsorten betreiben viel Aufwand, um möglichst>schnell schalten zu können. Und da knallt nix durch.
Ja, ich muss immer genauso schnell schalten, wie ich es gerade
brauche. Ich kann mir aber auch den Komfort des langsameren Schaltens
gönnen, wenn ich den schnellen Schalter nicht brauche. EMV heisst hier
das Stichwort...
Und mit so steilen Flanken macht dann schon die Verdrahtung gehörig was
aus (z.B. Masseführung zur Source, was haben wir da schon erlebt...).
>Und was bringt das, ohne Freilaufdiode?
Wenn ich den MOSFET hinreichend langsam ausschalte, dann brauche ich
gar keine Freilaufdiode (der Extremfall wäre hier der Linearbetrieb).
Die Rückschlagspannung ist proportional zur Schaltgeschwindikgkeit
(dI/dt).
Fazit: langsamer schalten
--> Weniger EMV-Probleme
und weniger Probleme mit Layout
und geringere Abschaltspannung.
BTW: ich würde trotzdem eine Freilaufdiode einbauen und mich nicht auf
die Diode des MOSFET verlassen, die immerhin 100ns langsam ist.
@ pflanze
>die 5V Quelle bringt nicht mehr als 15A...
Und du schaltest hier eine Last mit nur 600Hz ein und aus? Da würde ich
sagen, dass das PC-Netzteil jedesmal komplett nachregeln muss. Das PC-NT
ist nicht für diese Art von Last optimiert, und das hörst du.
Wenn du deine PWM-Frequenz höher wählst (10kHz), dann ziehst du nicht
einen gepulsten Strom aus dem SNT, sondern einen konstanten (wenigstens
annähernd), und die Geräuschentwicklung dürfte kleiner werden.
@Lothar Miller (lkmiller)
>gönnen, wenn ich den schnellen Schalter nicht brauche. EMV heisst hier>das Stichwort...
Das war doch gar nicht das Thema. Ausserdem macht so langsames Schalten
im us-Bereich reichlich Verluste.
>gar keine Freilaufdiode (der Extremfall wäre hier der Linearbetrieb).
So langsam willst du nun wirklich nicht schalten.
>BTW: ich würde trotzdem eine Freilaufdiode einbauen und mich nicht auf>die Diode des MOSFET verlassen, die immerhin 100ns langsam ist.
Vor allem ist sie vollkommen nutzlos. Wir haben hier keine H-Brücke!
MFG
Falk
nein ich habe keine elkos drinnen. brauchts die für die Ansteuerung
eines Motors?
ich würde auch lieber ein rudimentäres NT nehmen, hab ich aber keins...
und PC netzteile ligen bei mir rum wie Sand am meer.... so schlecht sind
die nicht.
ist so. das geräusch verschwindet mit höherer Frequenz. ich werds bei
ca. 10 khz belassen.
nun hoffe ich das die Schaltung lange lebt.
ich wollte zuerst noch einen lüfter ins gehäuse einbauen, zur kühlung
der fets, aber da die nicht mal leicht warm werden, lass ich das wohl...
@ pflanze (Gast)
>nein ich habe keine elkos drinnen. brauchts die für die Ansteuerung>eines Motors?
Bei PWM schon.
>ist so. das geräusch verschwindet mit höherer Frequenz. ich werds bei>ca. 10 khz belassen.>nun hoffe ich das die Schaltung lange lebt.
Die Hoffnung stirbt zuletzt. Kurz nach dem Schaltnetzteil ;-)
>ich wollte zuerst noch einen lüfter ins gehäuse einbauen, zur kühlung>der fets, aber da die nicht mal leicht warm werden, lass ich das wohl..
Rechnung?
Der FET hat 12mOhm RDS(on), macht bei 12A Strom
P = I^2*R = 12A^2*12mOhm=1,7W
Plus Schaltverluste vielleicht 2,5..3W. Da reicht ein kleiner Kühlkörper
mit 15K/W.
MFG
Falk
>Bei PWM schon.
gibts für die dimensionierung des elkos auch eine tolle Formel? oder
einfach irgend ein 1000uF 30V rein.......
>Die Hoffnung stirbt zuletzt. Kurz nach dem Schaltnetzteil ;-)
das stirbt nicht...;-)
@ Falk
> Vor allem ist sie vollkommen nutzlos. Wir haben hier keine H-Brücke!
Auch richtig.
>>gar keine Freilaufdiode (der Extremfall wäre hier der Linearbetrieb).>So langsam willst du nun wirklich nicht schalten.
Zuviel der Ehre: das war doch ursprünglich deine Idee... ;-)
>Ausserdem macht so langsames Schalten im us-Bereich reichlich Verluste.
Bei 10kHz gilt diese Aussage wieder...
Da würde ich den Gatewiderstand kleiner machen, auf jeden Fall aber im
Layout vorsehen.
@ pflanze
>irgend ein 1000uF 30V rein...
Schaltfest sollte der Elko schon sein, das Stichwort heisst:
Niedriger ESR
Dadurch dass bei der PWM immer nur kurz Strom fließt, entsteht ein
Impulsartiger Stromfluß. Lange Kabel sind für diese kurzen Impulse ein
hoher Widerstand. Daher kommt in der Schaltung keine saubere
Gleichspannung mehr an, sondern diese kann Spitzen von +/- etlichen Volt
haben.
Genau. Und wenn kein Elko an den 5V hängt, kann es sein, dass durch die
Motorinduktion und die Freilaufdiode die Versorgungsspannung
unkontrolliert hochläuft! Aber das ist ein anderer Thread.
Nicht wirklich, denn die Energie wird im nächsten Einschaltzyklus wieder
verbraucht, aber dazwischen können aus den 5V schonmal 20V oder nochmehr
werden.
ok. ich mach dann mal einer rein. ich habe vor mir eine ganze Schublade
voller elkos. ca.50 versch. typen. wie finde ich nun heraus welcher ein
niedriger ESR hat? die Dinger haben auch nicht wirklich eine
Typenbezeichnung
spielt denn das bei 10kHz schon eine Rolle? das ist ja noch fast
"gleichstrom" ;-)
hätte da einen 16V 4700uF und einen 16V 1000uF ausser +85°C, CE SU,
Japan, 715B oder 97sm ist da nichts drauf...
was meint Ihr?
Gruss
habe da nochtwas anderes gefunden: mir ist aufgefallen, dass alle low
ESR Elkos mit 105°C beschriftet sind. habe einen:n 1000uF 25V -55~105°C,
CE HF...
hat hier das HF villeicht was mit der Frequenz zu tun?
sagt doch auch mal was dazu...
pflanze wrote:
> spielt denn das bei 10kHz schon eine Rolle? das ist ja noch fast> "gleichstrom" ;-)
Naja, kommt auf den Strom an. Da du ja mit >10A arbeitest, ist das
nichtmehr so ganz Gleichstrom, denn die Induktivität der Leitungen macht
sich schon deutlich bemerkbar.
Ich sags mal so: Jeder Elko ist besser als garkein Elko. Die Elkos
werden alle nicht Low ESR sein, denn Low ESR Elkos hat man eher selten
rumliegen.
Am besten mehrere kleinere Elkos parallel schalten. Das ist besser als
ein großer. z.B. 5x 1000µF parallel wäre schonmal ein guter Anfang.
Diese Low ESR Dinger sind ja schweine teuer!!! ein 1000uf 25V Low ESR
für 1€ (der billigste) wenn ich 5 parallell schalte für 2 PWM Kanäle ...
10€ für kondensatoren???
im schlimmsten fall würde es vermutlich den kondi aufblähen wenn er
wegen zu hohem ESR stirbt oder?
Die schaltet man einfach parallel zum Verbraucher also wie die
Freilaufdiode, richtig?
hmm. hab ich vorhin nicht gelesen, dass Elkos mit hohen kaptzitäten
kleinere ESR haben als Elkos mit kleiner Kapatzität ??
dann würde in grosser ja mehr sinn machen als vile kleine....
pflanze wrote:
> Diese Low ESR Dinger sind ja schweine teuer!!!
Ja. Außer man kauft die in riesiger Mengen.
> im schlimmsten fall würde es vermutlich den kondi aufblähen wenn er> wegen zu hohem ESR stirbt oder?
Nein, im schlimmsten Fall macht es Bumm.
Dies kommt aber extrem selten vor. Meist wird er nur leicht warm und die
Lebensdauer sinkt.
> Die schaltet man einfach parallel zum Verbraucher also wie die> Freilaufdiode, richtig?
Nein ! An die Spannungsversorgung, also da wo die Last und der Mosfet
angeschlossen ist
> hmm. hab ich vorhin nicht gelesen, dass Elkos mit hohen kaptzitäten> kleinere ESR haben als Elkos mit kleiner Kapatzität ??
Ja, größere Elkos haben einen kleineren ESR als kleine, aber viele
kleine haben einen kleinerer ESR als ein großer.
habe soeben selber gefunden...
<hmm. hab ich vorhin nicht gelesen, dass Elkos mit hohen kaptzitäten
<kleinere ESR haben als Elkos mit kleiner Kapatzität ??
<dann würde in grosser ja mehr sinn machen als vile kleine....
Wenn man einen Blick in Schaltnetzteile oder auf Motherboards wirft,
kann man feststellen, dass anstatt ein Low-ESR-Elko mit viel Kapazität,
oft sehr viele mit geringerer Kapazität parallelgeschaltet sind. Grund
ist der, dass der Widerstand RESR und die Induktivität LESL durch die
Parallelschaltung reduziert werden.
also könnte man mit vielen paralellschaltungen quasi einen Low ESR kondi
nachbauen? 20x 470uF ?
>ist das nun so erlaubt?
Erlaubt ist, was nicht verboten ist ;-)
Das dürfte reichen, wobei man mit einen schlechten Layout noch einiges
kaputt machen kann.
>langsam wird der Platz knapp af dem board...
Trotzdem: schöne breite Leiterbahnen (>>5mm)
Muss denn jetzt der Schalter tatsaächlich an der Source hängen?
Ich würde den zwischen die Vcc+5V und C1 in den Schaltplan einzeichnen,
das sieht gewöhnlicher aus.
>Kondensatorwert 1k?
Gilt evtl. der Kehrwert?
1/1k F
Bitte bringt mich jetzt nicht um, aber ich habe natürlich nicht extra
eine Platine gelayoutet für diese Schaltung.
standard lochrasterplatine und Freiluftverdrahtung.
>Muss denn jetzt der Schalter tatsaächlich an der Source hängen?>Ich würde den zwischen die Vcc+5V und C1 in den Schaltplan einzeichnen,>das sieht gewöhnlicher aus.
Jawohl, der Scahlter ist auch schon in Vcc geschaltet. Ich bin eben mit
löten meist schneller als mit Schema aktualisieren....
>Gilt evtl. der Kehrwert?
das mit dem "1k" macht meine sim.Software automatisch. wenn ich den C
als 1000uF definiere, wird daraus 1kuF wie Benedikt schon schrieb....
also 1000uF
ich weiss allerdings nicht ob ich so viele 1000uF kondis habe. kann man
verschidene kondis mischen untereinander?, also nur verschiedenen in der
Spannungsklasse NICHT in der Kapazität...
Du kannst alles mischen...
http://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator
Parallelschaltung
Nur die Spannung muss eben ausreichen
(aber 5V hält fast jeder Elko aus).
>das mit dem "1k" macht meine sim.Software automatisch
Was ist das für ein Stück Software?
(Nur, damit ich die nicht auch noch kaufe...)
>gelayoutet
laygeoutet
layoutgetet ;-)
hier besser: gemacht, hergestellt
TINA FOR WINDOOF heisst die software. ich finde sie gut.
ein layout und eine herstellung ist nicht das selbe.
wenn schon: eine platine ausgelegt......danach hergestellt.....
