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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schottky Freilaufdiode


Autor: Michael H. (overthere)
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Hallo zusammen,

ich habe das Problem, wenn ich meine Last (20W 12V Halogenlampe) 
ausschalte, dass es dann irrsinnige Schwingungen gibt. (Wahrscheinlich 
durch das schnelle Ausschalten begründet.). Bisjetzt verwende ich als 
Freilaufdiode dir MBRS140.
Später - im Realbetrieb - will ich dann die MBRS340 zur Sicherheit 
verwenden; habe diese aber gerade nicht da.

Habt ihr für mich einen Tipp, welche Freilaufdiode da noch helfen 
könnte?

Grüße

Michael

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> ich habe das Problem, wenn ich meine Last (20W 12V Halogenlampe)
> ausschalte, dass es dann irrsinnige Schwingungen gibt.
Was schwingt da?
Ein Schaltregler?
Wenn ja: welcher?
Wie sieht der Sachltplan aus?

> welche Freilaufdiode da noch helfen könnte?
Wobei?

Lies mal deine Fragestellung so durch, als ob du von deinem Problem noch 
nie was gehört hättest   :-/

Autor: Michael H. (overthere)
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Ich habe eine Last (Lampe, 20Watt, 12 V), die durch ein N-channel Mosfet 
ausgeschaltet wird. (PWM: 20kHz). Es gibt keinen Schaltregler, etc.
Was schwingt: Die Lampe, antiparallel zur ihr ist die Diode (MBRS140). 
Jetzt suche ich eine schnellere Freilaufdiode.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Michael H. schrieb:
> Ich habe eine Last (Lampe, 20Watt, 12 V), die durch ein N-channel Mosfet
> ausgeschaltet wird. (PWM: 20kHz).

Wieso 20kHz? Selbst bei 100Hz flackert eine Lampe kaum.

> Was schwingt: Die Lampe, antiparallel zur ihr ist die Diode (MBRS140).

Die Lampe schwingt vermutlich nicht, eher deren Zuleitungen durch ihre 
Induktivität.

> Jetzt suche ich eine schnellere Freilaufdiode.

Mach mal ein Foto von deinem Aufbau inkl angeschlossenem Tastkopf. Das 
Problem liegt vermutlich an einem ungünstigen Layout. Eine schnellere 
Freilaufdiode bringt daher nichts.

Als weitere abhilfte könnte man ganz einfach einen größeren 
Gatewiderstand vor den Mosfet bauen, so dass dieser langsamer schaltet. 
Dadurch werden die Flanken flacher und somit die Überschwinger kleiner.

Autor: Fritz (Gast)
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Ich würde eher vermuten, dass diese Überschwinger durch den Schwingkreis 
kommen, der durch die Sperrschichtkapazität und der Leitungsinduktivität 
gebildet werden. Das Problem wirst du mit einer anderen Diode auch 
haben. Normalerweise löst man das mit einem RC-Dämpfungsglied parallel 
zur Diode.

Autor: Michael H. (overthere)
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Ich verwende 20kHz weil die Lampe nur ein Dummy für später einen Motor 
ist. 20kHz, damit der Motor nicht "singt".

Ich gebe zu, das Layout ist zur Zeit auf Lochraster aufgebaut und alles 
andere als optimal: Jedoch der Leistungsteil fliest alles durch die 
dicke Leitungen (Reichelt Messkabel 1mm).

Ich häng extra mal ein detailliertes Foto an; aber Achtung 5MB!
http://ayster.de/electro/driver/DSC00021.JPG

EDIT: Wie sieht denn so ein RC-Dämpfungsglied aus?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael H. (overthere)

>Ich häng extra mal ein detailliertes Foto an; aber Achtung 5MB!
>http://ayster.de/electro/driver/DSC00021.JPG

Achtung, Bildformate!!!

Klasse statt Masse!

MfG
Falk

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Michael H. schrieb:
> Ich verwende 20kHz weil die Lampe nur ein Dummy für später einen Motor
> ist. 20kHz, damit der Motor nicht "singt".

Dann ist die Frequenz ok.

> Ich gebe zu, das Layout ist zur Zeit auf Lochraster aufgebaut und alles
> andere als optimal: Jedoch der Leistungsteil fliest alles durch die
> dicke Leitungen (Reichelt Messkabel 1mm).

Die Dicke der Leitungen hat da wenig zu sagen. Wichtiger ist eher wie 
groß die Fläche ist, die diese umspannen.
Im Idealfall sollte die Fläche die die Leitungen 
Elko-Freilaufdiode-Mosfet umspannen möglichst klein sein.

Vorne rechts das sind die Mosfets, aber wo sitzt die Freilaufdiode?

Autor: Michael H. (overthere)
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Ich habe soeben mal statt den Lampen einen Lastwiderstand eingebaut. Das 
Ding schwingt ebenfalls... Also wird es wohl nicht an den Lampen 
liegen...

Die Freilaufdiode(MBRS140) liegt an der Unterseite: Drain--->|---Vcc... 
Wenn ich ein Foto machen soll, einfach sagen...

Kann ich die Schwingungen irgendwie dämpfen. Und: Wie schädlich sind 
diese Schwingungen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Michael H. schrieb:
> Die Freilaufdiode(MBRS140) liegt an der Unterseite: Drain--->|---Vcc...
> Wenn ich ein Foto machen soll, einfach sagen...

Ja, mach mal.
Und mess mal ohne die Freilaufdiode. Ich würde fast behaupten dass es 
ohne nicht schlechter wird.

Die Diode muss übrigends den vollen Motorstrom aushalten. Eventuell wird 
hier also eine größere Diode mit einem Kühlkörper notwendig, wenn das 
ein größerer Motor ist.

> Wie schädlich sind diese Schwingungen?

Solange der Mosfet die 24V vertragen kann, würde ich mir darüber nicht 
viele Gedanken machen. Wichtig ist halt, dass die Zuleitung zum Motor 
möglichst kurz ist, um die Abstrahlung dieser Schwingungen zu 
verhindern.

Autor: Wolf (Gast)
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Wenn sein Lastwiderstand auch ein Gewickelter ist, kann das neue 
Ergebnis nicht anders ausfallen.

Autor: aha (Gast)
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anhang : loadoff.jpg

Schoene 16MHz. Jetzt noch eine Antenne dran und gut ist... oh. die 
Antenne ist schon dran.

Autor: yalu (Gast)
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Ist es sicher, dass die Schwingungen erst im Ausgangskreis enstehen,
oder vielleicht schon bei der Ansteuerung des Mosfets? Ist dies der
Fall, sollte das Problem dort angegangen werden: Ansteuerschaltung auf
Fehler überprüfen, eine kurze Gate-Leitung verwenden und ggf. mit einem
Dämpfungswiderstand versehen.

16MHz sind übrigens eine relativ niedrige Frequenz, da muss schon
einiges an Kapazitäten und Induktivitäten zusammenkommen. Ok, große
Kapazitäten gibt es in großen Mosfets, aber große Induktivitäten deuten
eher auf einen mangelhaften Aufbau hin.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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yalu schrieb:

> 16MHz sind übrigens eine relativ niedrige Frequenz, da muss schon
> einiges an Kapazitäten und Induktivitäten zusammenkommen. Ok, große
> Kapazitäten gibt es in großen Mosfets, aber große Induktivitäten deuten
> eher auf einen mangelhaften Aufbau hin.

Ja. Das hatte ich vorhin auch ausgerechnet:
Es sind ca 15MHz, ergibt bei 500pF (dürfte bei einem mittleren Mosfet in 
etwa hinkommen) etwa 250nH. Bei 10nH/cm wären das also rund 25cm 
Leitungslänge, was eigentlich nur schwer zu schaffen ist auf einer 
Europlatine. Daher meine Frage nach dem Foto und nach einer Messung ohne 
Diode. Irgendwie kommt es mir nämlich so vor, als wenn die Diode 
garnicht wirksam wäre.

Autor: Jens G. (jensig)
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Da die Überschwinger voll über Ub hinausgehen, glaube ich nicht, daß 
hier die Spannung über der Lampe schwingt, sondern die Lampe (oder was 
auch immer da dran hängt) zusammen mit Ub herumschwappert. Halte mal die 
Tastspitze an +Ub anstatt an den Mosfet-Ausgang. Vielleicht ist nur 
Deine Ub schlecht abgeblockt mit Elko und Keramik in der Nähe des Mosis 
- elektrisch betrachtet. Masseklemme des Oszis dann an Masse dieses 
Elkos, nicht irgendwo sonst. Dann +Ub oszilloskopieren

Autor: Michael H. (overthere)
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Also der Fet ist der IRF1010N. Ich meinte etwas von 3210 pF gehört zu 
haben... Das mit den Kabeln kann schon sein: Von den Lampen zum FET ist 
das schon ein ganzschönes Stück. (Siehe erstes Bild).

Das gewünschte Foto von der Rückseite:
http://ayster.de/electro/driver/driver_backside.JPG

Und hier der Beweis, dass die Diode viel bewegt:
http://ayster.de/electro/driver/nodiode.jpg
http://ayster.de/electro/driver/withdiode.jpg

Was kann ich nun dagegen machen?
Danke für Eure Hilfe!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Löte mal direkt an Source einen kleinen Folienkondensator (irgendwas im 
100nF Bereich), dessen anderen Anschluss an die Betriebsspannung.
Dann die Diode direkt zwischen Drain und den Kondensator.
Damit ist die Fläche möglichst klein und der ESR des Elkos bei hohen 
Frequenzen wird durch den Folienkondensator überbrückt.

Damit sollten die Schwingungen nahezu weg sein.

Autor: Michael H. (overthere)
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Also ich habe da mal einen 100nF WiMa Polykondensator rangelötet: 
Brachte etwas Verbesserung... Aber gut ist es immer nochnicht...

Schon mal danke für eure Hilfe; aber was kann man noch besser machen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Michael H. schrieb:
> Schon mal danke für eure Hilfe; aber was kann man noch besser machen?

- Ein ordentliches Layout
- den Gatewiderstand des Mosfets vergrößern

Autor: Michael H. (overthere)
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>- den Gatewiderstand des Mosfets vergrößern

Sind dann aber nicht die Verluste am FET größer?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja. Alles hat Vor und Nachteile.
Man muss halt abwägen was einem wichtiger ist, bzw. einen Kompromiss 
finden.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Längere Schaltzeiten, längere Anstiegszeiten, weniger Überschwingen, 
dafür mehr Schaltverluste. Muss man eben einen guten Kompromiss finden.

Ansonsten, wie wärs mit nem Saugkreis?

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