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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM - Problem mit Transiente-Überspannung


Autor: Dominik W. (Gast)
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Guten Tag Liebe Forumbenutzer

Ich habe eine Elektronik für einen 200W Motor entwickelt. Als 
Boardspannung liefern 30 NiCd Zellen 36V.

Ein ATtiny13 Mikrocontroller generiert das nötige PWM Signal. Meine 
Schaltung sieht folgendermassen aus:

Von der Zuleitung vom Motor (ca 40cm) geht es zu meiner Elektronik, da 
ist eine Shottky-Diode als Freilaufdiode für den Motor angebracht. In 
Serie zum Motor ist mein Power-MOSFET, welcher über einen schnellen 
Treiber geschaltet wird.

Für die 5V Spannung habe ich einen DCDC-Wandler mit einem kleinen 
Eingangsfilter (10uF / 100uH). Beim Leistungsteil glätte ich noch gar 
nichts.

All meine Bauteile im Eingangsbereich (MOSFET, DIODEN, DCDC-Converter) 
sind auf max 100V ausgelegt. Folgendes Problem hat sich bei meinem 
aktuellen Aufbau ergeben:

Im Leerlauf konnte man die Drehzahl vom Motor sehr gut regeln. Unter 
Last versagte das System und der MOSFET wurde zerstört. Die DS-Strecke 
leitet nun dauerhaft voll durch.

Wahrscheinlich entstehen beim schnellen sperren des MOSFETS eine 
Transiente-Überspannung und beschädigt ihn.

Was ist die Lösung meines Problems? Mir fällt dazu folgendes ein:

- Shottky Diode (Freilaufdiode) direkt am Motor anbringen und nicht erst 
in der Elektronik
- Abschaltflanke vom MOSFET verlangsamen (grösserer Gate-Vorwiderstand)

Gibt es noch andere Möglichkeiten? Dämpfen durch einen Kondensator oder 
irgend eine Schutzschaltung. Ich habe eine PWM Frequenez im Bereich 
30khz.

Meine Bauteile:

Shottky-Diode: http://www.basementsound.ch/download/601808_e.pdf
MOSFET-Treiber: http://www.basementsound.ch/download/640331.pdf
Power-MOSFET: http://www.basementsound.ch/download/IRFI540N_Data_E.pdf

Danke für jegliche Tipps :) Ich werde noch Messungen mit dem KO machen.

Freundliche Grüsse

Dominik

Autor: BMK (Gast)
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Ich hatte mal Probleme mit dem ICL7667 bei Ansteuerung eines MOSFET
mit hoher Gate-Kapazität. Da hat's wohl die Endstufe im ICL teilweise
gekillt, jedenfalls kam kein vollständiges Durchschalten mehr
zustande und der MOSFET war nur noch halbleitend angesteuert.
Ich kann mir das nur so erklären, dass durch die Gate-Kapazität
ordentlich Ladung in die Endstufe geschoben wurde, trotz Gate-Widerstand
von 5-10 Ohm. Ich habe dann den UCC27323 genommen (gleiche PIN-Belegung)
und der hat das problemlos mitgemacht. Der ist um einiges kräftiger -
auch dank zusätzlicher Bipolar-Endstufe - und konnte den MOSFET auch
deutlich schneller durchschalten, so um die 20-30ns.

Autor: Dominik W. (Gast)
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Ich habe schon vor kurzem die Kombination von diesem IRFI540N und dem 
ICL7667 benutzt.

Damals habe ich zwei angesteuert (ist ja ein Dual Driver) und hatte 
akzetable Schaltzeiten im Bereich 1us, wobei die Abschaltzeit deutlich 
kleiner war. Ich hatte ebenfalls mit induktiven Überspannungen zu 
kämpfen.

Ich werde alles genau ausmessen, ich bin mir sicher das der FET richtig 
durchgeleitet hat, er wurde auch kaum warm. Vielleicht hat er beim löten 
eine zu hohe Temperatur abegkriegt oder sowas in der Art.

Gruss

Autor: Dominik W. (Gast)
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Mit dem zweiten Versuch ist der Fehler klar:

Es sind sogut wie keine Überspannungen vorhanden.

Unter Belastung ist der Puls-Strom (vorallem beim anfahren) so gross, 
dass der IRFI MOSFET durchbrennt.

Ich werde nun einen grösseren verwenden oder sogar zwei Parallel :)

Gruss

Autor: BMK (Gast)
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Besser einen als 2 parallel; etwa so einen:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A16...;

oder noch eine Nummer kräftiger:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A16...;
aber mit gewaltiger Gate-Kapazität. Da könnte der Treiber
ins Schwitzen kommen ;-)

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