Hallo zusammen, ich habe ein Problem mit der angehängten Stromregelung. Es soll der Strom durch die Spule( hier bestehend aus R7 und L1) geregelt werden. Der Strom kann über R4 und R5, was in Wirklichkeit ein Poti ist eingestellt werden. Soweit so gut. Die Schaltung ist nicht von mir, aber im Normalfall funktioniert das ganze. Jetzt ist mir aus versehen ein Kurzschluss an der Spule passiert. Sollte ja bei der Strombegrenzung kein großes Problem sein. Hierbei ist jedoch die Sicherung (nicht dargestellt 5A flink) geflogen und auch der Mosfet ist jetzt defekt. Was ist denn dabei jetzt passiert frage ich mich. In der Simulation bekomme ich das nicht hin, dass da ein dauerhaft so großer Strom fließt. Die Sicherung ist auf jeden Fall in einer Zeit <1sec geflogen und sieht so aus, als ob der Strom auch entsprechend groß war. Hat die Regelung irgendwelche Schwingungen gemacht und ist dadurch alles kaputt gegangen, ist der Mosfet direkt gestorben, wenn ja, wodurch, der kann immerhin 200V/50A und ist nur so groß, damit er die entstehende Wärme abführen kann. Ne Überspannung kann doch eigentlich auch nicht entstehen, oder? Wobei ich dazusagen muss, dass der Transistor der vorherigen Längsregelung auch kaputt gegangen ist, allerdings kann der nur 10A, das würde ich ja noch verstehen, der Strom muss ja wirklich recht hoch gewesen sein. Aber die Spannung am Netzkondensator beträgt auch nur ca. 70V. Im Moment ist mir das alles ein Rätsel, ich hoffe ihr habt einen Tipp für mich. Gruß Andreas
Angehängte Dateien:
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Stromregelung_5A.png
12 KB
Hallo, ist der FET an einem Kühlkörper montiert? Wenn nicht, solltest du mal im Datenblatt nachschauen, was der ohne KK schafft. Sicherlich keine 50A... LG
Ja, der ist auf einem Kühlkörper. Außerdem passiert das ganze innerhalb deutlich weniger als einer Sekunde, da bewirkt der Kühlkörper auch nicht viel
Wenn Du es so wie im Plan ohne irgendwelche Abblock-C's in der Versorgungsspanmnung für den OPV und den Mosfet gebaut hast, dann könnte das der Grund sein. OPV kann ins schwingen geraten, und die Mosfetleitung könnte, wenn etwas zu lang, als Induktivität Spannungsspitzen erzeugen, die für den Mosfet evtl. etwas ungesund sind. Da aber Überspannung von Mosfets relativ gut vertragen werden, wenn nicht zu viel Strom bzw. Energie dahinterhängt (der wirkt dann wie eine Z-Diode), denke ich eher ans Oszillieren, was viel Strom zog, den Mosfet aufheizte, bis er verglüht ist, inkl. Sicherung am Ende.
Ok, der Schaltplan ist nur aus der Simulation. Abgeblockt ist der OP jeweils mit 100n und 1u und die 50V-Versorgungsspannung mit 10u und 100n
Naja, wenn Du ein Oszilloskop hast, würde ich mal die Ausgangsspannung bei unterschiedlichen Lastzuständen (angefangen mit geringen Lasten bis zum (Fast-)Kurzschluß) prüfen/messen. Vielleicht siehste ja schon bei mäßigen Lasten beim An/Abklemmen derselben schon irgendwelche (noch ungefährliche) Überschwinger auf Drain oder Gate oder 50V. Möglicherweise überreagiert der OPV etwas bei stärkeren Lastsprüngen.
12V auf das Gate ist eher viel, es sollten 8V oder genuegen.
Warum liegt die Anode der BZX am Stromfühl-Widerstand? Damit bekommt das Gate eine sprunghaft hohe Spannung im Fehlerfall die vom OP nicht weggezogen werden kann.
Bei einem Kurzschluss kann er sich auch innen so schnell aufheizen, dass die wärme garnicht außen ankommt, ohne innen abzubrennen.
Die Zenerdiode liegt doch ganz normal über Gate und Source. Wenn jetzt am Messwiderstand eine Spannung entsteht hebt sich Source doch auch, oder verstehe ich etwas falsch?
@ Da Pep Dass er durch plötzliche Leistung kaputt geht denke ich eigentlich auch, aber warum entsteht die überhaupt, normalerweise soll die Regelung das ja begrenzen und in der Simulaltion tut sie das auch
Die Regelung dürfte ganz einfach zu langsam sein. Änder mal folgendes: -Zenerdiode durch eine 8V Z-Diode ersetzen, wie weiter oben schon angesprochen wurde. Bei 8V ist der Innenwiderstand kaum größer, aber der Kurzschlussstrom sehr viel kleiner. Dies ist die erste Strombegrenzung. -Zenerdiode an Masse anstelle an Source: Dadurch ergibt sich eine weitere Strombegrenzung bei etwa 20A: Wenn der Strom steigt, wird das Sourcepotential höher, und somit reduziert sich die Gate-Sourcespannung da die Gatespannung auf 8V begrenzt wird, was dem Stromanstieg entgegen wirkt. Dies ist die zweite Strombegrenzung. Die Verlustleistung wird somit ausreichend begrenzt, damit der Mosfet die Zeit bis zum Eingreifen der eigentlichen Regelung überlebt. Zusammen mit der eigentlichen Stromregelung existieren dann 3 getrennte Strombegrenzungen die alle unterschiedlich schnell arbeiten. Mit einem schnellen Oszilloskop sieht man zumindest die 2. und 3. schön: Erst schießt der Strom auf >10A, wird dort aber begrenzt, dann regelt die eigentliche Regelung den Strom innerhalb wenige 10µs auf den Sollwert runter. Auf diese Art habe ich ein 500V 0,2A Netzteil kurzschlussfest bekommen.
Also ich denke, in dieser Schaltung kann sicherlich nur ein (Puls-)Strom von max. 200A - bei 50V Uds macht er es lt. SOAR 100µs mit. Bei 1ms sind noch etwas 50-60A erlaubt. Das ist eigentlich noch hochgerechnet, denn der Mosi bildet mit dem R3 einen Spannungsteiler, so daß weit weniger Spannung am Mosi verbleibt - also können wir uns bei gegebener Pulsdauer höhere Ströme leisten als bei 50V. Und ich nehme mal an, daß die Regelung keine 100µs braucht, die Lastsprünge auszuregeln - es sei denn, die oszilliert dabei. Also Oszi ranhängen, und nachschauen, wie das dynamische Verhalten der Schaltung ist. Benedikts Vorschläge helfen natürlich, eine schlecht regelnde Schaltung in die Schranken zu verweisen.
>Jetzt ist mir aus versehen ein Kurzschluss an der Spule passiert.
Direkt über der Spule? Was sagt R7 dazu? Wenn der nicht dabei war,
können doch nicht viele Amps fließen.
Vielleicht liegts am Aufbau.
In der gezeichneten Konfiguration (d.h. bei fast voll aufgedrehtem Poti) fließen am Ausgang etwas über 5A. Im Kurzschlussfall wird der Mosfet daher auch bei perfekt funktionierender Regelung mit 50V*5A=250W gewärmt. Selbst bei einem idealen Kühlkörper mit Rth=0 steigt die Temperatur im Mosfet um 0,74*250K=185K, bei Zimmertemperatur also auf über 200°C. Bei einem realen Kühlkörper sind schnell auch 500°C und mehr erreicht :) faraday schrieb: >> Jetzt ist mir aus versehen ein Kurzschluss an der Spule passiert. > > Direkt über der Spule? Was sagt R7 dazu? R7 soll wahrscheinlich den Innenwiderstand der Spule darstellen und wird deswegen mit kurzgeschlossen.
yalu wrote: > In der gezeichneten Konfiguration (d.h. bei fast voll aufgedrehtem Poti) > fließen am Ausgang etwas über 5A. Im Kurzschlussfall wird der Mosfet > daher auch bei perfekt funktionierender Regelung mit 50V*5A=250W > gewärmt. Selbst bei einem idealen Kühlkörper mit Rth=0 steigt die > Temperatur im Mosfet um 0,74*250K=185K, bei Zimmertemperatur also auf > über 200°C. Bei einem realen Kühlkörper sind schnell auch 500°C und mehr > erreicht :) Oder mit einfachen Worten: Selbst bei verbesserter Regelung durch den OP sowie Limitierung durch 9V Z-Dode am Gate zerlegt es den Mosfet in ganz urzer Zeit.. Genau das Verhalten ergibt Dein Experiment. Nicht schön aber: works as designed.
wenn R7 wirklich der Spulen-R sein soll, dann ist's klar. Wenn nicht, dann wäre der Fall immer noch nicht klar. Denn dann wären es nur rund 65W im Mosi im Punkte der Leistungsanpassung (wenn Ua=25V)
@Andrew und yalu ihr habt vollkommen recht, hätte ich das vorher gelesen und auch mal so durchgerechnet hätte ich mir das letzte Mosfet-Opfer sparen können, aber ich bin experimentell zum gleichen Ergebnis gekommen: Es ist eindeutig ein thermischer Effekt, denn das Oszilloskop mit Strommesszange sagt eindeutig, dass die eingestellten 4,5A erreicht werden und erst dann irgendwann der Mosfet stirbt und die Sicherung ebenfalls. Das passiert allerdings wirklich innerhalb kürzester Zeit. Im Prinzip ist es kein wirkliches Problem, da dieser Kurzschlussfall bei sorgfältigem Einsatz nicht auftreten kann, aber ich wollte zumindest wissen, wo das Problem liegt. Bin mal wieder Datenblattopfer geworden. Hatte auch schon überschlagen, dass das 250W sind, aber ich dachte, ja 300W stehen im Datenblatt, der Kühlkörper ist kalt, kein Isolator dazwischen, also müsste er das ja kurzzeitig aushalten. Dass da der Übergangswiderstand ja auch angegeben ist und dann wirklich yalus Ergebnisse herauskommen, habe ich nicht beachtet. Ich sehe das jetzt mal positiv, mehrere Wege, ein Ergebnis und die Mosfets sind halt für meine persönliche Wissenschaft gestorben ;-) Noch zu R7: R7 ist tatsächlich der Spuleninnenwiderstand und somit beim Kurzschluss ebenfalls überbrückt. Vielen Dank aber für eure kompetente Hilfe. Gruß Andreas
ok, nehmen wir an R7 ist der Innenwiderstand. Es handelt sich um einen einzelnen Impuls. Bei 1ms Reglerzeit haben wir dann ein Zthjc von 0,1 (Bild 11). Also auch vom Gefühl her würde ich sagen, daß die Regelung das packen müßte. Strom-und Leistungsmäßig sind die Dinger ganz schön zäh. Nur Überspannungen mögen sie garnicht. Vielleicht ist ja beim Kurzschluß 50V ans Gate gekommen? Andreas weiß bestimmt noch mehr.
ist natürlich Quatsch, was ich geschrieben habe. Klar, der Regler hält seine 5A. Da kann nur noch die Sicherung retten.
Es gilt (hier) die alte Weisheit: Der Transistor schützt die Sicherung ;-)
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