Hallo zusammen,
langsam beginnen wieder die warmen Sommertage und ich wohne leider im
Dachgeschoss, daher muss eine regelbare Belüftung her. Ich habe einen
Ventilator von einem Auto-Kühler aufgetrieben (12V Gleichstrommotor mit
mind. 150W !!) und möchte den per PWM steuern.
Ich habe auf einem Stück Punktraster einen Versuchsaufbau mit einem
ATtiny2313, einem TC4469 als Treiber (war noch in der Bastelkiste) und
einem n-Kanal MOSFET IRL3803 aufgebaut. Das Mosfet Gate ist direkt mit
dem Ausgang vom Treiber verbunden. Das scheint bisher gut zu
funktionieren, der Fet erwärmt sich mit einem kleinen Kühlkörper im
Betrieb auf ca 100°C. Als Stromquelle dient ein PC Netzteil.
Ich frage mich jetzt wie ich diesen Aufbau noch verbessern kann, bzgl
Funkstörungen, Entlastung der Komponenten, reduzierung des PWM Pfeifens
im Motor. Momentan verwende ich FastPWM mit etwa 500Hz, bei weniger
verreckt das Netzteil, ab 2KHz steigen die Verluste im Transistor
merklich an.
Vielleicht kann ja jemand aus dem Forum etwas dazu beitragen.
Bilder liefere ich die Tage noch nach
mfg, Andreas
anbei: Links zu Datenblättern
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21425b.pdfhttp://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl3803.pdf
>..erwärmt sich mit einem kleinen Kühlkörper im Betrieb auf ca 100°C
Das ist viel! Vielleicht einen Fet mit niedrigerem Rds_on nehmen...
> bei weniger verreckt das Netzteil
hört sich nach einem zu schwachen Gerät an.
Ob die 500Hz ausreichend sind, weiß ich nicht. Wenn du ein Oszi hast,
beobachte damit mal den Strom durch den Motor. Er sollte nicht bis auf
Null zurückgehen, sonst hast du den diskontinuierlichen Betrieb, was
auch im Hinblick auf Störungen schlecht ist. Falls er es doch tut, dreht
die PWM-Frequenz auf.
Das der Fet durch höhere Frequenzen wärmer wird ist eine Folge der
Schaltverluste. Deshalb einen Gate-Treiber einbauen, damit der Fet
möglichst schnell an und ab geschaltet wird.
Solange die Dachziegel bei Sonne 70 Grad erreichen, wird fleißige
Zirkulation wenig helfen. Isolation + Außenrollos wären eine Lösung.
Frag mal die Suchmaschine nach: Werso Dachfenster Rolladen
Freilaufdiode sollte zwar bauartbedingt im FET integriert sein aber ich
probiers trotzdem mal aus.
Zum Netzteil: ist ein normales PC Netzteil mit 25A an 12V, das sollte
langen. Hat nur die hässliche Eigenschaft sich beim kleinsten Anzeichen
eines Kurzschlusses abzuschalten. Und ein stehender Lüfter mit immerhin
800 gramm schwerem Rotor ist ein quasi-Kurzschluss :-)
@Bastl:
Was meinst du mit Gate-Treiber? Hab doch schon den TC4469 verbaut, der
müsste als Treiber eigentlich reichen.
Hat eigentlich jemand Erfahrungen mit diesem Bauteil als MOSFET Treiber?
Könnte ich einen zweiten FET an den Treiber hängen und parallel
schalten?
Ansonsten schonmal Danke für die Tipps
mfg, Andreas
Andreas schrieb:
> Freilaufdiode sollte zwar bauartbedingt im FET integriert sein aber ich> probiers trotzdem mal aus.
Nein!
Das ist keine Freilaufdiode. Eine Freilaufdiode liegt immer über der
Last.
Das erklärt auch warum der Mosfet heiß wird, wenn er konstant 50V 10A
Impulsen verheizen muss.
- 10Ω zwischen Treiber und Gate
- Masseführung ist in Ordnung?
- Freilaufdiode: NICHT die im mosfet, sonder über den Lüfter nach Vcc!
Zum Anlaufen: Der strom bricht nicht ab, wenn die Frequenz hoch genug
ist. Also rauf mit der Frequenz (wenigstens zum anlaufen) und Duty Cycle
nicht auf 100%, eher so 20% - 50%. Dann bricht auch das netzteil nicht
zusammen.
So, Freilaufdiode eingebaut
WTF - der MOSFET ist jetzt kalt, könnte man fast ohne Kühlkörper
betreiben. Auch hat sich das Ansprechverhalten des Motors radikal
geändert, lässt sich jetzt viel linearer steuern.
@Benedikt K.
RESPEKT!
Mit einem so extremen Effekt hätte ich jetzt nicht gerechnet. Wo kann
man die technische Erklärung dazu nachlesen?
mfg, Andreas
Ist mir jetzt auch aufgefallen: Die parasitäre Diode im Fet bringt in
dem Fall tatsächlich nix. Während der Fet sperrt hängt eine Leitung der
Last ja quasi in der Luft.
Die IRL3803 scheinen äußerst robust zu sein, hab mir vor nem Jahr mal 5
Stück geholt und schon für allerlei Schaltungen genutzt, bisher haben
alle überlebt.
Achja, ratet mal was jetzt warm wird.
Hab mittlerweile eine dicke 6A Gleichrichterdiode verbaut, die hält :-)
schönen Abend noch
mfg, Andreas
Das lässt darauf schließen, dass die Freilaufdiode warm wird? Nimm eine
schnelle Schottky-Diode, die am besten auch die 10 A kann. Die Diode
muss den selben Strom führen können wie der FET und hat dazu noch nicht
dessen niedrigen RDSon. Alternativ einen 2. FET zum Freilaufen
verwenden, dann bleibts auch schön kühl...
>Die Diode>muss den selben Strom führen können wie der FET und hat dazu noch nicht>dessen niedrigen RDSon.
Schon, allerdings nur sehr kurz - i.A. viel kürzer als der FET auch bei
kleinem Tastverhältnis angeschaltet ist. Deshalb wird auch die mittlere
Verlustleistung kleiner bleiben. Den Strom muss sie auch nicht ganz
können, lediglich als periodischen Spitzenstrom.
Allerdings: schnell sollte sie schon sein.
>Mit einem so extremen Effekt hätte ich jetzt nicht gerechnet. Wo kann>man die technische Erklärung dazu nachlesen?
Der Motor (Induktivität) erzeugt Spannungsspitzen im Abschaltmoment, die
ohne Freilaufdiode oder anderweitige Begrenzung die Fähigkeiten
(spannungsmäßig) des Mosfets übersteigen können. Er geht dann in den
Avalanchebetrieb über (bricht also durch, wird leitend), wo er die
Überspannung verheizt. In der Regel gehen Mosfets dabei nicht kaputt,
wenn man's nicht übertreibt. Bei vielen Mosfets ist im DB angegeben, was
er max. verheizen darf.
HildeK schrieb:
>>Die Diode>>muss den selben Strom führen können wie der FET und hat dazu noch nicht>>dessen niedrigen RDSon.> Schon, allerdings nur sehr kurz - i.A. viel kürzer als der FET auch bei> kleinem Tastverhältnis angeschaltet ist. Deshalb wird auch die mittlere> Verlustleistung kleiner bleiben. Den Strom muss sie auch nicht ganz> können, lediglich als periodischen Spitzenstrom.
Falsch.
Der Strom ist genauso hoch wie der Strom durch die Mosfets, solange die
PWM Frequenz ausreichend hoch ist (was sie immer sein sollte, damit der
Motor rund läuft). Der Strom wird langsam kleiner, aufgrund der Verluste
in der Motorwicklung und der Diode. Im Mittel (bei 50% Tastverhältnis)
ist der Strom aber genauso groß wie durch die Mosfets. Der Strom fließt
nämlich für die komplette Zeit in der der Mosfet ausgeschaltet ist! Die
Verlustleistung in den Dioden ist also bei kleinem Tastverhältnis sogar
größer als die im Mosfet.
Von daher ist eine aktive Freilaufdiode aus einem zweiten Mosfet ideal.
Dazu kann man einen Halbbrückentreiber wie den IR2111 verwenden. Am
besten schließt man den Motor zwischen Vcc und Ausgang der beiden
Mosfets an, denn durch die Bootstrapschaltung des oberen Mosfets kann
dieser nicht zu 100% an bleiben. Wenn der obere Mosfet also nur als
Freilaufdiode dient, ist die auch garnicht mehr notwendig: Wenn der
obere 100% an sein soll, ist der untere zu 100% aus, was den Motor
anhält.
So, mit Schottkydiode aus einem alten Schaltnetzteil ist jetzt Ruhe. Als
nächstes machen sich dann die unterdimensionierten Leiterbahnen
bemerkbar^^
Ohne Begrenzung direkt an 12V zieht der Lüfter übrigens 22A.
@Benedikt K.
Nicht schlecht. Wusste garnicht dass man n-Kanal Fets so einfach als
High-Side Switch einsetzen kann. Gibts den IR2111 auch als
Vollbrückentreiber, bzw zwei davon in einem Gehäuse?
mfg, Andreas
Andreas schrieb:
> Gibts den IR2111 auch als> Vollbrückentreiber, bzw zwei davon in einem Gehäuse?
Ja: z.B. die HIP408x besitzen 4 Mosfettreiber, also 2 Halbbrücken, bzw.
eine Vollbrücke. Es gibt auch eine 6 Treiber Version für 3 Halbbrücken.
Diese sind allerdings etwas teurer und schwerer beschaffbar, daher ziehe
ich 2x IR21xx vor.
Man könnte die Treiber auch diskret aus ein paar Transistoren aufbauen,
aber ich würde fertige Treiber empfehlen, denn dadurch hat man weniger
Bauteile und somit weniger Fehlerquellen.
