Hallo! Ich habe eine Schaltung, bei der ich einen P-MOSFET vom Typ IRF9620 als Schalter benutze. An dem liegt eine Spannung von 24V an. Ich beaufschlage das Gate mit 6V und der MOSFET schaltet die 24V durch, an einen Gleichstrommotor, der dann hochfährt. Den Strom durch diesen Motor messe ich dann. Das Problem ist nur, dass der Anlaufstrom bei etwa 2,3A liegt, er sollte aber bei ca 2,7-2,8A liegen. Ich habe sämtliche andere Fehlerquellen ausgeschlossen, es liegt definitiv am MOSFET. Meine Frage ist jetzt nur warum passiert das? Wird er vielleicht nicht schnell genug niederohmig, so dass zu Beginn nicht der volle Strom fließen kann? Oder was kann es noch für andere Ursachen geben und was kann ich dagegen tun? Ich hab mal was von einer Bootstrap Schaltung gehört, weiß aber nicht, ob mir das in dem Fall weiterhilft. Über Hilfe wäre ich wirklich sehr sehr dankbar!
Ich würde darauf tippen, du hast irgendwas falsch aufgebaut. Zeig mal deine Schaltung.
Inwiefern falsch? Also die 24V müssen sein, das ist die Spannung, die der Motor braucht. Die werden auch durchgeschaltet, also am Motor liegen dann 24V an. Die Frage ist nur ob das vielleicht nicht schnell genug geht? Es handelt sich da ja wirklich nur um Millisekunden direkt nach dem Schaltvorgang, wo der zu geringe Strom auftritt. An der Gatespannung hab ich schon herumgespielt, das hat aber nicht wirklich was verbessert.
Wenn du nicht gerade etliche kOhm Gatewiderstand hast, schaltet der Mosfet in <1µs. Das sollte schnell genug sein...
Wie "beaufschlagst" Du denn das Gate mit 6 V? Ohne Deine Schaltung zu kennen, kann ich mich nur Benedikts erstem Posting anschließen: Das riecht nach einem grundlegend falschen Aufbau! Bei einer U_GS von -18 V müsste der FET keinen nennenswerten Widerstand mehr haben. -18 V ist da schon sehr viel. Damit bist Du sicher schon an den Grenzen der Spezifikationen. Üblicherweise geht man bei MOSFETs nicht wesentlich über 15 V (bzw. -15 beim p-Kanal-FET). 20 V sind i.d.R. schon "absolute maximum".
Ok sorry, ich hab meine Schaltung mal mitgeschickt. Das ganze wird über das DSpace Signal links eingeschaltet. Der Optokoppler schaltet die 6V weiter an den N-MOSFET, welcher dann den P-MOSFET durchschaltet. Der P-MOSFET ist dazu da, damit der Motorkreis nachdem der Strom abgeschaltet wurde, komplett vom linken Steuerungsteil der Schaltung getrennt ist. Und jetzt frag ich mich warum der Strom im Motor zu gering beim Anlaufen :(
Wieso wusste ich das die Schaltung falsch ist? Das mit dem N Kanal ist der erste Fehler: Da fehlt ein Widerstand nach 0V, damit der auch wieder sperrt. Die 6V sieht der P Kanal auch nie, sondern entweder zieht der Widerstand das Gate an 24V oder der N Kanal zieht es auf 0V. Somit liegen 0V oder -24V am Gate. Das ist nicht zulässig, das Datenblatt erlaubt maximal 20V.
Wie soll denn der 1. Mosfet einen definierten Pegel erreichen, wenn der OK sperrt :-o Da fehlt noch ein Pulldown. EIDT: Pech, schon wieder zweiter. Die Sache mit dem 2. Mosfet liesse sich durch einen zusätzlichen Widerstand zwischen Gate vom 2. und Drain vom 1. beheben.
Ok vielen Dank schonmal, ich bin ja eigentlich Maschinenbaustudent und kämpfe mich grad eher schlecht als recht durch die Elektrotechnik. Also wenn ich das richtig verstanden habe, dann müsste ich die 2 rot markierten Widerstände mit einbringen und dann wäre die Schaltung vom Prinzip ok?
Jain. Vermutlich kann man die Schaltung sogar noch weiter vereinfachen, dazu sind aber noch ein paar Infos notwendig: - Welche Spannung hat das sSpace Signal das links reinkommt? - Muss der Mosfet nur den Motor ein und aus Schalten oder wird auch die Drehzahl geregelt?
Chris wrote: > wenn ich das richtig verstanden habe, dann müsste ich die 2 rot > markierten Widerstände mit einbringen und dann wäre die Schaltung vom > Prinzip ok? Nein, der untere von den beiden Zusatz-Widerständen ist falsch. Der muss wenn überhaupt zwischen das Gate von dem linken MOSFET und GND. Der soll schließlich dafür sorgen, dass das Gate definiert auf Masse gezogen wird, wenn der Ausgangstransistor vom OK sperrt. Und wenn der MOSFET den Motor nicht nur ein- und Ausschalten soll, sondern z.B. ein PWM-Signal aufschalten soll, dann wird das mit dem Spannungsteiler am Gate des rechten MOSFET (also mit den beiden Widerständen) sowieso nichts. Der FET schaltet dann viel zu langsam. Da muss dann ein vernünftiger Gate-Treiber hin, der den Schaltstrom auch kurzfristig und schnell liefern kann. Sonst bekommt der MOSFET ganz schnell rote Bäckchen.
Danke für eure Hilfe Leute!! Hab das ganze nochmal geändert, ich hoffe jetzt stimmts? Also das ganze muss nur Schalten, Strom an, Strom aus, mehr nicht. Wichtig ist eben nur, dass der komplette Anlaufstrom von 2,8A da vollständig durchgeht, was er ja momentan nicht tut. Eine Regelung oder so ist nicht nötig.
Sollte so funktionieren, auch wenn man den N-Kanal Mosfet eigentlich weglassen kann, und stattdessen direkt den Optokoppler an dessen Stelle setzen kann. Oder aber den Optokoppler weglassen und das Signal direkt aufs Gate des N-Kanal.
Ist die Spannung am Motor denn auch wirklich sofort voll da? Wenn nicht, dann schafft wohl der Mosfet den Anlaufstrom nicht richtig, oder das 24V-Netzteil ist zu weich ... Haste auch mal eine Vergleichsmessung gemacht, d.h., mal einfach mit einem mechanischen Schalter den Motor eingeschaltet, und dabei die Anlaufwerte gemessen? Ansonsten ist der Spannungsteiler ok am Gate des P-Kanal, allerdings würde ich auch einfach den N-Kanal rausnehmen, und dort einfach den Optokoppler rein (wenn er die 24V aushält, was wohl die meisten können)
Also ich hab die zwei Widerstände reingebastelt. Der eine am Gate vom N Kanal war schon drin, wie ich vorher bemerkt habe. Den hab ich leider in der Zeichnung vergessen. Aber mit dem 2. Widerstand zusätzlich ist der Strom auch nicht hoch genug. Am Netzteil liegt es nicht, wie gesagt, es sind alle Fehlerquellen außer MOSFET bzw. Schaltung ausgeschlossen. Direkt am Netzteil ist der Anlaufstrom hoch genug. Wenn ich die Motorspannung hochdrehe, dann erreicht der Strom einen Wert von 2,8A, also ist so ein hoher Strom wohl generell schon möglich. Was könnte denn sonst die Ursache sein? Muss vielleicht ein anderer MOSFET her?
Mess mal die Spannung am Motor und am Mosfet (zwischen Drain-Source) wenn der Motor an ist.
also ich denke, irgendwas tust Du falsch messen. Denn wenn die Spannung 24V anfangs schon voll da ist am Motor, dann ist es egal, ob die über den Mosfet kommt, oder über einen mechanischen Schalter, oder direkt vom Netzteil - das sollte in allen Varianten praktisch den gleichen Strom ergeben (den geringen Spannungsabfall über den Mosfet von paar 100mV vernachlässigen wir jetzt mal). Wie tust Du denn Spannung/Strom messen, daß Du den im Anlaufmoment ermitteln kannst? Oszi? Oder normales Multimeter ... ;-) Oder die Meßschaltung recht in deinem Stromlaufplan ?
Mal vorsichtig gefragt: Welchen Spulenwiderstand hat denn der Motor? Der IRF9620 hat einen RDS(on) von 1.5 Ohm und ich kenn Motoren, die 3 Ohm Wicklungswiderstand haben. Dann hätte man da 1.5 Ohm in Reihe zu 3 Ohm und so teilen sich dann auch die Spannungen auf was dazu führt, dass der Motor lediglich 18 V sieht (bei 24 V Versorgung).
Also die Messschaltung da hab ich mittlerweile durch nen LEM ersetzt. Ist aber auch egal, weil ich momentan eh alles mit Strommesszange und Oszi messe. An der Messung liegt es nicht. Ich kriege ja mit genau derselben Messung verschiedene Stromwerte direkt am Netzteil (2,8A) oder über die Schaltung (2.3A). Der Motor kriegt auch die 24V, da habe ich direkt an den 2 Kontakten des Motors gemessen. Die Frage ist jetzt halt wie schnell diese 24V zur Verfügung stehen. Also ich hab das mal gemessen und sie sind nicht sofort da, es dauert schon ganz kurz. Also man muss beim Oszi schon sehr ranzoomen, damit man erkennt, dass es kein glatter Sprung ist, sondern eine leichte Schräge. Aber wenn ich das Netzteil anmache, hab ich ja auch nicht direkt im selben Moment die 24V anliegen oder?
Wie groß ist eigentlich der Widerstand am Gate des P-MOSFET? Vielleicht ist der zu groß, so dass das laden der Gatekapazität zu lange dauert.
> Also man muss beim Oszi schon sehr ranzoomen, damit man erkennt, > dass es kein glatter Sprung ist... Es gibt im realen Leben keine "rechteckigen" Sprünge. Was ist denn die Zeitbasis (ms/div oder us/div), bei der du die Steigung siehst? Ein Tipp: mit einem Oszi kannst du nicht nur sehen, sondern richtig messen ;-)
Anstelle den Motor in Drainschaltung zu betreiben würde ich es mal mit der Sourceschaltung versuchen.
>Dann hätte man da 1.5 Ohm in Reihe zu 3 Ohm >und so teilen sich dann auch die Spannungen auf was dazu führt, dass der >Motor lediglich 18 V sieht (bei 24 V Versorgung). sehe ich auch so im Einschaltmoment. Dann dreht Motor hoch und Gegenspannung steigt und damit die Klemmenspannung.
ich denke auch, daß bei ihm "sofort" eben nicht "sofort" ist, sondern eben relativ viel Zeit verglichen mit der Anlaufzeit des Motors bedeutet (im Sekundenbereich). Ich war zu faul, mal zu checken, was für einen RdsOn der Mosi hat - aber bei den von Michael ermittelten 1,5Ohm und reichlich 2 A brauchte sich der Fragesteller nicht zu wundern, daß da 3-4V fehlen am Motor, was dann eben auch entsprechend den Strom reduziert ......... Viel mehr als 20V bei über 2A und 24V Versorgung ist da nicht zu erwarten. Sind also um die 15% Verlust, der auch beim Strom auffällt (2,3A zu 2,8A sind ja auch um die 15% Verlust) Von daher zweifle ich mal die 24V direkt am Motor an ....
Ist doch offensichtlich, dass bei einem gewünschten Anlaufstrom von 2,8A der Spannungsabfall am MOSFET 2,8 A * 1,5 Ohm = 4,2 V beträgt. Da hilft ein niederohmiger Typ, z.B. IRF5210, wobei 100V Spannungsfestigkeit sollten hier ausreichen. 2,8 A * 0,06 Ohm = 0,168 V sieht schon besser aus.
Ok danke an alle, die mir geholfen haben! Ich werde nächste Woche mal checken ob es am Widerstand des MOSFET liegt und nen anderen benutzen. Aber diese Erklärung scheint wohl am naheliegendsten zu sein, wird hoffentlich dann laufen. Falls Interesse besteht, werde ich dann berichten ob es geklappt hat :)
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