Hi,
ich habe einen kleinen Phasenabschitsdimmer mit AVR gebaut. Zum Testen
natürlich erstmal alles auf 12V Basis! Nach dem Trafo wird von einem
Brückengleichrichter die Betriebsspannung für die Glühbirne zur
Verfügung gestellt. (100hz)
Der MOSFET (IRF530) schaltet quasi "Masse" für die Glühbirne, und wird
von einem AVR angesteuert. Soweit läuft alles perfekt.
Ich habe erstmal eine Hauptschleife geschrieben, die 4 Glühbirnen in 100
Stufen dimmen kann. Nun messe ich am Drain (Wo die Glühbirne dran hängt)
immer im Ausschaltmoment (egal wann, also auch, wenn die Halbwelle kurz
vor Nulldurchgang ist) eine ca 120V große Spannungsspitze die ich mir
nicht erklären kann. Hat die Glühbirne (Halogen) eine so hohe
Induktivität?
Ich würde mal statt Trafo mal `ne Batterie als Speisung nehmen.
Schätze mal dann ist der Peak weg.
Wie hast du die Ansteuerung gemacht?
I/O-Interupt?
Timereinstellung?
Wie lange liegt die Spannungsspitze an? Wenn es nur wenige ns oder µs
sind, dann wird diese vermutlich durch die parasitäre Induktivität der
Zuleitungen verursacht.
Abhilfe:
- Den Mosfet langsamer abschalten (auch aus EMV Gründen empfehlenswert!)
- Snubber über der Last
- Freilaufdiode über der Last
>Nun messe ich am Drain (Wo die Glühbirne dran hängt)>immer im Ausschaltmoment (egal wann, also auch, wenn die Halbwelle kurz>vor Nulldurchgang ist) eine ca 120V große Spannungsspitze die ich mir>nicht erklären kann. Hat die Glühbirne (Halogen) eine so hohe>Induktivität?
Die Induktivität kann sehr klein sein. Es kommt auf die
Stromänderungsgeschwindigkeit an!
U_l = L * di/dt richtig?!
Guck mal im Datenblatt Deines MOSFET's wie schnell der schaltet!
Dein di/dt ist riesig! Also ist auch Dein U_l riesig, selbst bei kleinem
L.
Wie wäre es denn mit einer Beschaltung? R - C oder R - C + Diode?
Werner
Danke erstmal für die Antworten.
Der Trafo ist btw. ein IKEA-Halogentrafo (Weisses Steckernetzteil). Sehr
massiv. Hinten kommt 12V AC raus.
@Timmy: Das habe ich im Datenblatt gesehen, hast du meinen thread
gelesen?
@Ein:
Keine interrupts, keine timer alles purer schleifencode G - es geht
ersteinmal darum, die Hardware stabil und Störungs(strahlungs)frei ans
rennen zu bringen. Danach kann ich die Software schön machen, grins. Die
Helligkeit bekommt der Controller über RS232 mitgeteilt. Das Scope zeigt
keine merkbaren verschiebungen an, also gehe ich davon aus, das die
Software relativ stabil läuft.
Trafo, mmhh da müsste ich irgendwie den Nulldurchgang faken. werds mal
checken
@Benedikt:
Die Spannungsspitze liegt wenige µsec an
Freilaufdiode bringt nichts, da die Spannungsspitze Positiv ist.
>Den Mosfet langsamer abschalten:
.
.
>R - C oder R - C + Diode?
@Werner&Benedikt: mit nem RC-Glied am Gate? gibts da erfahrungswerte? so
1k 10nF oder so?
ich hatte gehofft die Kapazität des Mosfet ist groß genug, man ließt ja
immer man soll nen Treiber (was ich nicht gemacht habe) verwenden etc.
BTW. mit einem 100 OHM widerstand sieht alles (wie Erwartet) sauber aus,
nur leuchtet der leider nicht so schön, grins
>BTW. mit einem 100 OHM widerstand sieht alles (wie Erwartet) sauber aus,>nur leuchtet der leider nicht so schön, grins
Der nimmt auch nur 120mA, waehrend eine 20W-Halogenlampe schon 1,67A
schluckt.
Gast5
Dessen bin ich mir bewusst, allerdings habe ich keine Widerstände in der
Größenordnung... Ich wollte nur wissen, ob es generell an dem Mosfet
liegt oder ned
Sebastian Heyn schrieb:
> Freilaufdiode bringt nichts, da die Spannungsspitze Positiv ist.
Wieso? Spannung an Drain > Betriebsspannung: Diode leitet und schließt
die Spannungsspitze kurz. Genau das ist der Sinn der Freilaufdiode.
Das nächste Problem ist dann natürlich die Zuleitung zur Schaltung: Auch
diese stellt eine Induktivität dar. Hier hilft dann ein Kondensator, der
den Stromfluss abfängt.
> mit nem RC-Glied am Gate? gibts da erfahrungswerte? so> 1k 10nF oder so?
100 Ohm + 1-5nF -> Schaltzeit irgendwo bei ein paar 100ns - 1µs.
> ich hatte gehofft die Kapazität des Mosfet ist groß genug, man ließt ja> immer man soll nen Treiber (was ich nicht gemacht habe) verwenden etc.
Die Aussage man braucht einen extrem schnellen Mosfettreiber stimmt
leider nicht immer. Oft hat ein langsames schalten sogar Vorteile, so
wie hier.
Man muss halt immer überlegen was man braucht und alle Werte
gegeneinander abwägen: Bei 50kHz Schaltfrequenz und einer Schaltzeit von
50ns verbringt man 0,5% der Zeit mit dem Schalten. Das ist hinreichend
wenig für eine PWM Auflösung von 1%. Auch die Verluste halten sich in
Grenzen.
Bei 100Hz könnte man die Schaltzeiten sogar auf 100µs vergrößern um die
1% zu erreichen. Von daher macht es auch bei den Verlusten kaum einen
Unterschied, ob man jetzt eine Schaltzeit von 10ns, 100ns oder 1µs hat.
Beim Spike macht dies jedoch einen sehr großen Unterschied!
Das ganze ist so:
Der Strom der durch eine Induktivität fließt möchte weiterfließen. Also
musst Du ihm einen Weg ebnen, auf dem er weiterfließen kann. Sonst gibt
es Spannungsspitzen bis hin zu Zerstörungen.
Wenn Du deine Induktivität lokalisiert hast (guck dir mal den glühdraht
an, was siehst du?), dann gibt es verschiedene Möglichkeiten:
1. Freilaufdiode über der Induktivität (natürlich auf genügend
Spannungsfestigkeit achten)
2. R - C Beschaltung über der Last
3. R - C - D Beschaltung über der Last
4. Snubber (R - C oder R - C- D über dem Mosfet. Eigentlich fast immer
empfehlenswert.
Bedenke: der Trafo hat auch deine Streu-Induktivität. Diese ist
vermutlich viel größer, als die der Halogen.
Ich würde eine R-C-D Beschaltung am Mosfet anbringen (von D nach S).
100 Ohm in Reihe ein paar uF (ausprobieren) und eine Diode parallel zum
Widerstand (Kathode in Richtung C, Anode in Richtung Drain).
Um die Schaltzeiten des Mosfet zu verändern kannst du das Gate schnell
aufladen (mit nur wenigen Ohm Gatewiderstand + Diode) und beim Entladen
parallel zu dieser Kombi einen Entladewiderstand anbringen, der dann
dafür sorgt, dass Du die Abschaltzeit verändern kannst. Dabei solltest
Du natürlich darauf achten, dass die Schaltleistung nicht zu groß wird
und den Mosfet zerstört.
Also ich habe als erstes mal einen 2,2µ ans Gate gemacht, Ich habe
bereits einen 330 Ohm in reihe gehabt, ich werde nun wohl mal an der
feinabstimmung arbeiten lassen. der Spike ist fast weg, allerdings ist
nun ein kleiner "Buckel" zu sehen, wo vorher keiner war(Während die
Lampe AN ist) -ganz klar denn der Mosfet schaltet nun später durch...
Allerdings hat das ganze einen entscheidenden Nachteil: der Mosfet wird
dabei sehr schnell heiß...
Ich werde nun mal weiter mit einer Schottky als freilaufdiode
"experimentieren"
Okaaay, eine Schottkydiode hat auf den Spike kaum Einfluss, reduziert ca
30V.
Eine 4001 hingegen reduziert den Spike um ca. 80V. Das ist schon
beachtlich! (ich dachte immer, Schottkys wären da besser, da
schneller..)
2,2µF am Gate sind viel zu groß. Faktor 1000 kleiner ist besser.
Wie hast du die Dioden genau verschaltet?
Eigentlich müsste die Schottky Diode nämlich sehr viel besser sein.
Zuerst habe ich die diode quasi über die glühbirne gemacht, die idee,
der spike soll in in V+ fließen, allerdings leider zum Scheitern
verutreilt, weil die Lampe nicht an ist also auch kein Verbraucher da
ist, der die Ladung aufnehmen könnte.
Dann habe ich die 4007 mit der Kathode an das Drain und Anode gegen
Masse, (Da geht die 4007 deutlich besser als die MBR1045). Ich verstehe
nur nicht, wieso sorum der spike begrenzt wird, da eigentlich nur
negative spannungen von der Diode kurzgeschlossen werden sollten, wenn
sie sorum drin ist?
Sebastian Heyn schrieb:
> Zuerst habe ich die diode quasi über die glühbirne gemacht, die idee,> der spike soll in in V+ fließen, allerdings leider zum Scheitern> verutreilt, weil die Lampe nicht an ist also auch kein Verbraucher da> ist, der die Ladung aufnehmen könnte.
Schließ mal zusätzlich einen Kondensator zwischen V+ und GND an. Die
Schottkydiode kommt dann zwischen Drain und dem V+ Anschluss des
Kondensators. Alle 3 Bauteile möglichst eng beieinander. Die Lampe wird
dann an der Diode angeschlossen (nicht nur elektrisch, sondern auch
mechanisch). Damit sollten die Spikes weg sein.
> Dann habe ich die 4007 mit der Kathode an das Drain und Anode gegen> Masse, (Da geht die 4007 deutlich besser als die MBR1045). Ich verstehe> nur nicht, wieso sorum der spike begrenzt wird, da eigentlich nur> negative spannungen von der Diode kurzgeschlossen werden sollten, wenn> sie sorum drin ist?
Die 4007 ist langsam. Dadurch braucht sie eine Weile ehe sie sperrt. Sie
verlangsamt also quasi die Schaltzeit des Mosfets.
Wenn ich einen Kondensator zwischen V+ und GND mache, habe ich keine
Nulldurchgänge mehr am Controller. selbst 100nf riechen da schon aus.
muss ich wohl meine anzapfung für den nulldurchgang woanders her
"besorgen" also noch mit zusätzlicher diode auskoppeln?
Ok, das ist natürlich ein Problem. Dann muss eine andere Lösung her.
Häng mal einen Kondensator mit z.B. 10nF parallel zum Mosfet, also
zwischen Drain-Source. Zusätzlich häng noch 5-10nF parallel zu
Gate-Source.
Damit sollte der Mosfet deutlich langsamer schalten.
1) AALSO. erstmal die schaltung aufgeräumt, um vermeintl. Fehler
auszuschließen...
habe jeweils 10nf sehr nah am mosfet drangehangen, hat nichts genützt.
dann 47nf am gate, keine änderung. 47nf am drain:Lampe bleibt aus!???
2) Idee gehabt. Schottky von drain auf v+. zwischen v+ und gnd einen
100ohm widerstand. und siehe da (abgesehen von der verbrennung an
zweigefinger und daumen) keine spikes mehr. Ich überlege evtl eine
crowbar mit einzubauen??
Sebastian heyn schrieb:
> habe jeweils 10nf sehr nah am mosfet drangehangen, hat nichts genützt.> dann 47nf am gate, keine änderung. 47nf am drain:Lampe bleibt aus!???
Mist, durch die Lampe schließt der ja auch deine Nulldurchgänge kurz.
Daran hatte ich nicht gedacht.
> 2) Idee gehabt. Schottky von drain auf v+. zwischen v+ und gnd einen> 100ohm widerstand. und siehe da (abgesehen von der verbrennung an> zweigefinger und daumen) keine spikes mehr. Ich überlege evtl eine> crowbar mit einzubauen??
Vergrößer mal den Widerstand wieder und häng parallel dazu einen
Kondensator.
Falls das nix wird, dann muss eben doch eine Supressordiode zwischen V+
und GND + die Freilaufdiode herhalten.
okay, beim rumfuchteln habe ich folgende beobachtung gemacht: Die
Spannungsspitze verschwindet auch, wenn ich NUR den 100Ohm widerstand an
den TRAFO halte. Sollte die Spannungsspitze sich schon im Trafo bilden
durch den Lastwechsel? Dann könnte eine Crowbar oder gar nur eine
Z-Diode meine erlösung sein, oder?
mmhh wie groß sollte ich den Dimensionieren?
Habe jetzt mit einer Diode aus dem bereits gleichgerichtetem meine
versorgungsspannung für die µCOMs ausgekoppelt. das reicht schon um die
spikes loszuwerden :-( naja zwar einen abend verplempert, aber wieder
eine erfahrung mehr. UND die vorfreude morgen mit der Software
weitermachen zu können... Danke die trotzdem vielmals, ich glaube ich
hätte schon laange aufgegeben...
Sebastian Heyn schrieb:
> mmhh wie groß sollte ich den Dimensionieren?
Vor dem Gleichrichter ist es egal, da stören auch ein paar 100nF nicht.
Diese helfen auch Störungen aus dem und ins Stromnetz zu verhindern.
> naja zwar einen abend verplempert, aber wieder> eine erfahrung mehr. UND die vorfreude morgen mit der Software> weitermachen zu können...
Das ist normal. Ist denke ich immer so, dass man an Kleinigkeiten hängen
bleibt, mit denen man nicht gerechnet hat.
Und warum habe ich den Vorschlag mit der Batterie gemacht?
Phasenabschnitt eher in kapazitiven Verbraucher.
Phasenanschnitt für ohmsche und eisenhaltigen Verbrauchern.
Gibt auch UNI-Dimmer, die messen aber Strom- und Spannungswinkel und
stellen daraufhin ihre Ansteuerung um!!
@EIN: jep, das habe ich mir hinterher auch gesagt :-)
@benedikt: Da muss ich wohl mal rumspielen, habe werte von 47nf bis 1µ
versucht..Da ist an der Stelle, wo vorher die Spitze war immer ne kurze
schwingung zu sehen.
>Sollte die Spannungsspitze sich schon im Trafo bilden>durch den Lastwechsel? Dann könnte eine Crowbar oder gar nur eine>Z-Diode meine erlösung sein, oder?
Siehe meinen Beitrag vom 01.07.2009 13:51
>>>Bedenke: der Trafo hat auch deine Streu-Induktivität. Diese ist>>>vermutlich viel größer, als die der Halogen.
Hatte ich das nicht schon erwähnt?
Werner
