Hallo Zusammen,
kann mir jemand sagen warum diese Schaltung zuerst ca 10-15 Minuten lang
genau so funktioniert wie ich möchte und mir dann der OP um die Ohren
fliegt?
"Um die Ohren fliegt" meine ich wörtlich.
R3 und R4 sind eigentlich ein 10k Digital Poti der die Spannung (3v3,
habe ich im Plan vergessen anzugeben) eines Arduino teilt. Die Batterie
ist eine 24V LiFePO4, die angegebenen 26,8V Batteriespannung sind
gemessen.
Der OP sollte laut Datenblatt 32V Versorgungsspannung vertragen.
Ziel ist mit dem MOSFET den Strom (bis ca. 12A) durch die Last zu
begrenzen, funktioniert auch mit Netzteil am MOSFET ganz hervorragend.
Die OP Aktion soll das ganze mit einem Arduino über den Poti steuerbar
machen, was auch zunächst gut funktioniert hat (schätze 10-15min in
denen ich verschiedene Spannungswerte eingestellt habe), bis der OP mit
einem Knall und fliegenden Funken sich in zwei halbe OPs verwandelt hat.
Kurz vor dem Knall ging der Drainstrom am FET für ca 2 Sekunden auf 0,
obwohl eine UGS da war, zumindest wenn man den angeschlossenen
Multimetern trauen darf. Den MOSFET habe ich hinterher überprüft, der
ist in Ordnung.
Ist meine Schaltung Mist? Wenn ja warum? Falscher OP?
Wäre für Hilfe dankbar.
Viele Grüße,
Pit
Du hast einen Oszillator gebastelt, durch zu viel kapazitive Last am
Ausgang des Opamp. Da solltest du unbedingt noch einen Gatewiderstand
einfügen.
Aber wenn du den Strom regeln/begrenzen willst, dann braucht es einen
Shunt. Und man sollte dringend die SOA des MOSFET beachten, sonst ist
das nächste Knallbonbon vorprogrammiert.
Pide P. schrieb:> Hallo Zusammen,>> kann mir jemand sagen warum diese Schaltung zuerst ca 10-15 Minuten lang> genau so funktioniert wie ich möchte und mir dann der OP um die Ohren> fliegt?> "Um die Ohren fliegt" meine ich wörtlich.>> R3 und R4 sind eigentlich ein 10k Digital Poti der die Spannung (3v3,> habe ich im Plan vergessen anzugeben) eines Arduino teilt. Die Batterie> ist eine 24V LiFePO4, die angegebenen 26,8V Batteriespannung sind> gemessen.> Der OP sollte laut Datenblatt 32V Versorgungsspannung vertragen.>> Ziel ist mit dem MOSFET den Strom (bis ca. 12A) durch die Last zu> begrenzen, funktioniert auch mit Netzteil am MOSFET ganz hervorragend.> Die OP Aktion soll das ganze mit einem Arduino über den Poti steuerbar> machen, was auch zunächst gut funktioniert hat (schätze 10-15min in> denen ich verschiedene Spannungswerte eingestellt habe), bis der OP mit> einem Knall und fliegenden Funken sich in zwei halbe OPs verwandelt hat.>> Kurz vor dem Knall ging der Drainstrom am FET für ca 2 Sekunden auf 0,> obwohl eine UGS da war, zumindest wenn man den angeschlossenen> Multimetern trauen darf. Den MOSFET habe ich hinterher überprüft, der> ist in Ordnung.>> Ist meine Schaltung Mist?
JAAAAA!
> Wenn ja warum?
Überlege einmal wie die Rückkopplung funktioniert, woher die ihr Signal
bekommt und wie dieses Signal mit dem Strom zu tun hat....
> Falscher OP?
soweit ist es noch nicht... denn der ist eigentlich unschuldig und nur
Opfer Deiner Schaltung.
> Wäre für Hilfe dankbar.
Der IRF540 dürfte gerne völlig zu Recht explodieren, der LM358 jedoch
nicht mal, wenn der MOSFET Spannung auf dessen Ausgang gibt.
Die Schaltung ist grober Schwachsinn, die Gate-Spannung eines MOSFETs
einzustellen um einen Drainstrom festzulegen, denn der Drainstrom hängt
mehr von der Temperatur des MOSFETs als von der Spannung ab. Und ein
IRF540 hält linear geregelt sowieso nicht, der darf höchstens 10ms
gleichzeitig Strom und Spannung verbraten und ansonsten lieber
geschaltet sein.
https://www.vishay.com/doc%3F91021
Es besteht also die Vermutung dass der LM358 starb, weil Transienten
auf der Akkuleitung beim Durchlegieten des MOSFETs (wie gross war dessen
Kuhlkörper, wie lang die Leitungen, wo gab es Induktivitäten ?) zu
Überspannung führten.
Wenn du einen Akku belasten willst, nutze entweder Schaltungen einer
elektronischen Last die den Strom regeln, nicht die Gate-Spannung, halte
immer die SOA ein und den MOSFET auf 25 GradC, oder nutze besser
Widerstände.
Pide P. schrieb:> ... durch die Last ...
Was für eine Last?
> Ziel ist mit dem MOSFET den Strom (bis ca. 12A) durch die Last zu> begrenzen
Und woher soll der OP wissen, wieviel Strom fließt?
Wie hast du den FET gekühlt?
Dieter schrieb:> Bei Deiner Schaltung vom ersten Post kann U_gate zu U_source des> Mosfet> auch 25V groß werden. Guck mal ins Datenblatt was die maximalen Werte> sind.
Ja, der IRF540 darf natürlich nur 20V Ugs.
Es wäre super, wenn Du Deinen "echten" Schaltplan lieferst, denn nur mit
dem LTspice-Bild fangt man wenig an.
Wie hast Du den zweiten OPV auch beschaltet? (am besten als
Spannungsfolger und den Eingang auf ein Potential legen, hier vielleicht
auf das gleiche Potentiometer, dann kann man am Ausgang diese Spannung
gleich messen). Kommt aus dem Digitalpotentiometer bzw. von der
Ansteuerung eine Brummspannung, sind die Massen ordentlich verbunden?
Eventuell Stütz-C in die Eingangsschaltung; Warum hast Du eine
Verstärkung von etwa 3 beim OPV gewählt? Kann es sein, dass die Last zum
Teil induktiv ist?
Ja, und dann sollte man dem OPV ein RC-Filter in der Betriebsspannung
spendieren, damit sich Lastschwankungen, und damit Spannungsschwankungen
nicht so sehr auf den OPV auswirken (vor allem bei höheren Frequenzen,
wo die PSRR deutlich schlechter wird ....)
Thomas K. schrieb:> Es wäre super, wenn Du Deinen "echten" Schaltplan lieferst, denn nur mit> dem LTspice-Bild fangt man wenig an.
Vielleicht noch sinnvoll zu ergänzen wäre, wenn Du die LTSpice-Datei
postest, könnte Dir auch ein Forumsmitglied die Änderungen dort einbauen
und posten, statt mühseliger Erklärungen.
MaWin schrieb:> Die Schaltung ist grober Schwachsinn,
Darüber herrscht Einigkeit.
> die Gate-Spannung eines MOSFETs> einzustellen um einen Drainstrom festzulegen, denn der Drainstrom hängt> mehr von der Temperatur des MOSFETs als von der Spannung ab.
Da widerspreche ich, wenn dem so wäre, könnte man keine Analogverstärker
bauen.
> Und ein> IRF540 hält linear geregelt sowieso nicht, der darf höchstens 10ms> gleichzeitig Strom und Spannung verbraten und ansonsten lieber> geschaltet sein.
Der IRF540 ist kein Schalter, der ist relativ flach und wurde für
analoge Anwendungen konzipiert - die Dinger hatten wir früher in
Audio-Leistungsverstärkern.
In meinem Akkutester habe ich IRF540 und steuere über die Gatespannung
dessen Strom, das funktioniert bestens. Es liegt zusätzlich ein
Widerstand in der Sourceleitung, der den thermischen Effekt etwas
gegenkoppelt. Es ist natürlich auch eine echte Regelschleife vorhanden,
die U(GS) nachführt. Rein zufällig, oder auch nicht, bleibe ich
innerhalb seiner thermischen Belastbarkeit.
Bernd schrieb:> An welchem Paramter/Diagramm kann ich jetzt herausfinden, ob ein MOSFET> (ganz allgemein) für Schaltbetrieb oder für Analogregelbetrieb tauglich> ist?
Daran, dass im SOA Diagramm auch eine DC Kurve angegeben ist, nicht nur
eine 10ms Kurve.
Und möglichst nicht nur ein SOA Diagramm für 25 GradC, sondern noch
eines für 75 GradC Die Temperatur.
Hi,
wohl das obige Schaltbild aus dem Dabla verwendet.
Was liegt jetzt genau an Pin 3 an?
Wurde oben schon gefragt. Gleiches Bezugspotenzial?
Und: Kernanwendungsfeld des LM358 ist von Hause aus Komparator (kein
absolut direkter 1:1 Vergleich zu Universal-OPV LM741 möglich, obwohl
genau so uralt, so schnell bringt diesen nichts aus dem Konzept, da
müssen noch andere Fehler vorliegen.)
Und wie sieht der Regelkreis aus?
Ich sehe da nichts.
Nur einen gequälten Mosfet. Das ist schon gesagt worden.
Ich würde ihm im allerersten Versuchsaufbau zumindest noch einen 10 Ohm
Widerstand in der Gateleitung spendieren.
Oben wurden schon weitere Verbesserungsvorschläge gemacht.
ciao
gustav
A-Freak schrieb:> es gibt einen IRF540 der ganz gut im Analogbetrieb geht und einen "neuen> und verbesserten" IRF540N der wesentlich weniger robust ist
Das ist ja eine nette Falle. Danke für den Hinweis!
Bernd schrieb:> ob ein MOSFET (ganz allgemein) für Schaltbetrieb> oder für Analogregelbetrieb tauglich ist?
Dafür dürfte der Wert "Forward Transconductance" interessant sein, der
zwischen IRF540 und IRF540N deutlich unterschiedlich ist, siehe dazu die
Datenblätter von IRF.
Manfred schrieb:> Dafür dürfte der Wert "Forward Transconductance" interessant sein, der> zwischen IRF540 und IRF540N deutlich unterschiedlich ist, siehe dazu die> Datenblätter von IRF.
Und unbedingt auch das Datenblatt von 1982 ansehen!
Die Spec des IRF540 hat sich mehrfach geändert, auch ohne 'N'.
Das sind dann wohl diverse geschrumpfte Die aus verschiedenen
Generationen.
Wäre was für Richard.
Eine mögliche Erklärung für die wechselnde Effektivität als
Kurzwellentransistor.
Moin Zusammen,
haben sich ja doch einige Antworten angesammelt, vielen Dank schonmal
dafür. Ich versuche mal auf alles einzugehen.
Die Last ist ein Wechselrichter, hätte ich den an der Batterie ohne
Alles, dann würde der irgendwas Richtung 12A ziehen (bei ca. 26V), da
der bei etwa 300W begrenzt ist. (So auch schon getestet und gemessen.)
Der zweite OP im LM358 ist erstmal nicht beschaltet, ist das ein
Problem?
Die Verstärkung von 3 habe ich gewählt um von den 3v3 in einem Bereich
für UGS zu landen in dem ID entsprechend steuerbar ist.
Dem MOSFET geht's dabei wie gesagt gut, der hat einen großen Kühlkörper,
der in großen Bereichen (ID) gar nicht warm wird, und sonst auch
höchstens "handwarm", auch direkt neben dem FET.
Mit meinen 3,3V und der Verstärkung von 3 und ein Bisschen komme ich ja
auch noch nichtmal in die Nähe der erlaubten 20V GS.
Gate Widerstand im Bereich (<100 Ohm ?), damit nichts schwingt und der
OP-Ausgang mit der Kapazität des MOSFET-Gates klarkommt. Verstanden.
Nicht dass ich auf meiner Schaltung beharre, aber ich verstehe noch
nicht ganz warum die Schaltung so ansonsten nicht funktionieren soll. Im
Prinzip gebe ich doch (angenommen ich verstelle an meinem Poti gerade
nichts) eine feste Spannung an Gate-Source, bei der bei einem festen UDS
ein fester ID fließen kann, nicht?
Wenn ich dann UGS auf einen anderen Wert setze stellt sich ein anderer
ID ein
Klar, verändere ich die Last ändert sich UDS, dann ändert sich auch mein
Strom, dann muss der OP wissen wie er gegensteuern muss.
Bei der Shunt Variante müsste ich dann die Spannung am + Eingang des OP
relativ stark runterscharauben, da der Shunt einen kleinen Widerstand
hat, also auch nur eine kleine (von ID abhängige) Spannung abfällt. Der
OP regelt dann am FET nach, sodass UShunt = UOP+, richtig?
Bei Shunt = 0.1 Ohm und einem Zielwert von ID = 5A wäre die UOP+ = 0,5V.
Sind die 0.1 Ohm aus der Artikelsammlung Konstantstromquelle in Ordnung
für den Shunt?
Karl B. schrieb:> Kernanwendungsfeld des LM358 ist von Hause aus Komparator
Häh ?
Ahnungslosigkeit schön und gut, aber musst du die hier im Forum so
verbreiten ?
Pide P. schrieb:> Nicht dass ich auf meiner Schaltung beharre, aber ich verstehe noch> nicht ganz warum die Schaltung so ansonsten nicht funktionieren soll.
Du hast viele Baustellen:
1. Du versuchst über eine Spannungssteuerung des gates einen konstanten
Strom zu erhalten. Das funktioniert nicht, weil der Strom durch einen
Mosfet nicht nur von der Gate Spannung abhängt, sondern auch von der
Temperatur des Mosfets.
Du benötigst eine Regelung, also eine Istwerterfassung des Stroms und
davon ausgehend eine schnelle automatische Einstellung der Gatespannung.
Eine Konstantstromquelle.
Siehe: Konstantstromquelle
2. Du benutzt einen ungeeigneten Mosfet. Viele Mosfets sind nur für den
Schaltbetrieb ausgelegt, und nicht dauerhaft für den Betrieb im
Widerstandsbereich des Kennlinienfeldes.
Siehe Hinweis auf DC Kurve bei den SOA
3. Wenn du einen Doppel-Op benutzt, sollte der ungenutzte nicht
irgendwie frei in der Luft hängen, sonst könnten manchmal lustige Sachen
passieren.
Falls dazu nichts im Datenblatt steht und der OP stabil bei Verstärkung
1 ist, ist es gut den invertierenden Kanal auf den Ausgang zu legen und
den nichtinvertierenden Eingang auf die Mitte zwischen positiver und
negativer Versorgung (Impedanzwandlerbeschaltung)
4. Ob die Lösung deinem Wechselrichter einfach den Strom zu begrenzen
sinnvoll ist wage ich zu bezweifeln.
Zum einen verbrätst du einen Haufen Energie in der linearen Stromquelle,
ausserdem müsste man erst mal herausfinden ob der Wechselrichter
überhaupt stabil arbeiten kann wenn man ihm den Strom begrenzt.
Udo S. schrieb:> 3. Wenn du einen Doppel-Op benutzt, sollte der ungenutzte nicht> irgendwie frei in der Luft hängen, sonst könnten manchmal lustige Sachen> passieren.> Falls dazu nichts im Datenblatt steht und der OP stabil bei Verstärkung> 1 ist, ist es gut den invertierenden Kanal auf den Ausgang zu legen und> den nichtinvertierenden Eingang auf die Mitte zwischen positiver und> negativer Versorgung (Impedanzwandlerbeschaltung)
Richtig.
Der 358 (2904) hat da explizit im Datenblatt (ti.com) beschrieben.
Aber wer liest schon die Datneblätter(in der nötigen Tiefe) .... ;-)
Pide P. schrieb:> Mit meinen 3,3V und der Verstärkung von 3 und ein Bisschen komme ich ja> auch noch nichtmal in die Nähe der erlaubten 20V GS.
Wennn das Stellpoti rumpelt, d.h. kleine Aussetzer auf dem Schleiffeld
hat, kann eine kurze Spitze auftreten. Daher kleiner Gatevorwiderstand
und Zenerdiode um den Peak abzuschneiden. Der Gatevorwiderstand
reduziert auch die Rückwirkungen durch die parasitäre
Source-Gate-Kapazität. Es gibt da durchaus lutige Dinge, die mit dieser
Kapazität in Reihe mit Induktivitäten in der Last auftreten können.
Wobei die bessere Lösung eine simple Begrenzung der Versorgungsspannung
des OPV wäre. Benötigt eine ZD, einen Transistor und einen Widerstand.
Beitrag "Re: Linearer Spannungsregler mit Zenerdiode und Transistor"
Den zweiten OPV im Gehäuse kannst Du elegant für die Strombegrenzung
verwenden.
Danke für das Feedback.
Udo S. schrieb:> Das funktioniert nicht, weil der Strom durch einen> Mosfet nicht nur von der Gate Spannung abhängt, sondern auch von der> Temperatur des Mosfets.
Okay, das kann ich nachvollziehen.
Zum Verständnis: Das Problem ist hier nur, dass sich für eine Bestimmte
Spannung UGS nicht immer der gleiche ID ergibt. Es ist nicht so, dass es
so GAR nicht geht, nur halt nicht sauber. Ist also auch nicht der Grund
warum mir der OP um die Ohren fliegt, richtig?
Udo S. schrieb:> 2. Du benutzt einen ungeeigneten Mosfet
Den IRF540 habe ich gewählt, weil er hier
https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht als für
den Linearbetrieb geeignet angegeben wird. Habe hier im Forum gelesen,
dass International Rectifier für viele MOSFETS die DC Kennlinie die
nicht im Datenblatt vorhanden ist nachträglich veröffentlicht hat. Daher
habe ich die Angabe in der Tabelle einfach hingenommen, auch wenn der
540 nicht explizit in der Liste von IR drin stand. Abgesehen davon,
nochmal: Der MOSFET Teil der Schaltung mit UGS aus dem Labornetzteil
funktioniert wunderbar.
Udo S. schrieb:> Wenn du einen Doppel-Op benutzt, sollte der ungenutzte nicht> irgendwie frei in der Luft hängen
Werde ich beim nächsten Versuch beherzigen.
MaWin schrieb:> Daran, dass im SOA Diagramm auch eine DC Kurve angegeben ist, nicht nur> eine 10ms Kurve.
Ok. Die DC-Kurve gibt ist nur im Datenblatt von 1982 (Seite 352):
http://www.bitsavers.org/components/internationalRectifier/1982_International_Rectifier_Hexfet_Databook.pdf
Ich hätte ja den "Maximum continuous drain (vs
case temperature)" herangezogen. Spricht da was dagegen?
Andrew T. schrieb:> Aber wer liest schon die Datenblätter(in der nötigen Tiefe) .... ;-)
Immer erst, wenn irgendwas nicht geht. Und selbst dann braucht es
manchmal noch mehrere Anläufe, bis man die richtige Stelle gefunden hat.
Pide P. schrieb:>> 2. Du benutzt einen ungeeigneten Mosfet> Den IRF540 habe ich gewählt, weil er hier> https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht als für> den Linearbetrieb geeignet angegeben wird.
Der ist für Linearbetrieb einsetzbar, das wusste ich, bevor ich µC-net
kennengelernt habe.
> Der MOSFET Teil der Schaltung mit UGS aus dem Labornetzteil> funktioniert wunderbar.
Wenn Du das Gate schon am Labornetzteil hast, kannst Du ja seine
Kennlinie aufnehmen.
"funktioniert wunderbar" glaube ich nicht, es gibt am FET keine
Gegenkopplung (Widerstand im Source), damit hat der zumindest eine
deutlichen Temperaturdrift.
Unabhängig davon, wer eine solche Frage stellt:
Pide P. schrieb:> Der zweite OP im LM358 ist erstmal nicht beschaltet, ist das ein> Problem?
wäre mit einem Anfängerbausatz von Pollin oder einem Kosmos-Kasten
besser bedient.
Vermutlich schwingt Dein ganzer Rotz, das würde den sterbenden OP
erklären.
OK wenn die Last ein Schaltregler ist, kann deine schaltung oszillieren
auf der Frequenz des Spannungswandlers. Es kann eine Wirkung über die
Miller-Ladung auf den Ausgang deines OP geben. Das machts bissel
komplizierter :-)
Jedenfalls in diesem Fall mindestens die Versogung des OP gut
entkoppeln. Im übrigen dürfte das Mittel der Wahl nicht eine
Stromsteuerung sein, sondern eine Spannungssteuerung, um deinem Wandler
den Stromhunger im Fall ohne Last abzugewöhnen.
Aus meiner Erfahrung ist das mit dem Linearbetrieb aktueller Mosfets
nicht so arg schlimm, wenn man nur ein paar wenige (0-4)V vom
durchschalten entfernt ist. Meine Festspannungsnetzteile laufen
jedenfalls ohne Ausfall. Bei Spannungssteuerung läßt sich das gut
erreichen, bei Stromsteuerung eher nich so.
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