Guten Abend allerseits, Ich arbeite an einer Elektrokart Elektronik, es handelt sich hier "nur" um eine maximale Motorenleistung von 500W bei 24V DC. Komischerweise brennen mir bei meiner Platine dauernd der MOSFET durch, obwohl er total überdimensioniert ist. Heute habe ich mit einem IRFB3004 getestet (195A Package Limited), dieser ist an einer Überhitzung gestorben, obwohl der PWM auf 50% limitiert war. Und das nach wenigen Augenblicken (ca 3 Sekunden bei Belastung), kaum Zeit um zu reagieren. Ich arbeite mit einer PWM Frequenz von 17 Khz und die Einschalt/Ausschalt Flanken sind dank dem Ixys Treiber sehr schnell. Leider habe ich noch wenig Messungen, nächstes Mal werde ich im Labor mehr Messungen machen und beim ersten Testlauf mit einem Zangeamperemeter genauer schauen. Im Anhang mein Schema, sieht jemand einen Fehler? Für Tipps anderer Art freue ich mich auch. Danke Freundliche Grüsse Dominik Wüst
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Bei dem überall auftauchenden Strom von 75 A im Datenblatt verbrät er schon fast 17 Watt. Ein Mosfet allein wird nicht genügen für diese Aufgabe.
(Deine 20 A vom Motor sind ja nicht der Anlaufstrom, der ist viel höher.)
Hmm, ja ich werde wohl 2 MOSFET parallel schalten, habe ja leider keine Stromregelung, ein wenig ungünstig. Gruss
zwei? bauchhaltvorlachen nimm mal besser so 5-6 stück, dann könnt's klappen. und entstör den motor mit kleinen kondensatoren das macht's den FETs einfacher.
Also zwei http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfs3004pbf.pdf müssten doch reichen oder leb ich in einer anderen Welt? :/
Die Gehäuse und 195 A, glaubst Du das? Nimm 5 davon.
@Dominik W. > Ich arbeite mit einer PWM Frequenz von 17 Khz und die > Einschalt/Ausschalt Flanken sind dank dem Ixys Treiber sehr schnell. warum mit einer so hohen Frequenz ? ... OK ... in Schaltnetzteilen nimmt man eine Hohe Frequenz um den Trafo möglichst klein zu halten, aber bei einem Motortreiber sehe ich das eher als ungünstig. 1 kHz reich doch auch ... ich habe für einen Freund eine ähnliche Schaltung gebaut ... mit einem NE555 als TiTp-Geber und drei T75N06HD (60V-75A) als PWM-Treiber. Ist für eine Gartenbahn und hält erstaunlich gut ... wenn ich bedenke wie viele Motortreiber er zuvor durch gehauen hat. Für die Richtungsänderung und Bremse(150W Halogenbirne) wurden Relais verwendet. Bei diversen Überlastungen ist da auch schon mal so manche 60A Schmelzsicherung gehimmelt worden bei den verwendeten 12V sind das über 700W Motorleistung ... ich möchte nicht wissen, wie viel Strom da über meine Schaltung geflossen ist ... und Sie funktioniert noch immer ! Die T75N06HD habe ich auf ein Stücke Kupferblech aufgelötet um eine bessere Wärmeableitung zu bekommen ... werden aber bei normaler fahrt kaum warm. Gruss Ralf
> Komischerweise brennen mir bei meiner Platine dauernd der MOSFET durch, > obwohl er total überdimensioniert ist. Heute habe ich mit einem IRFB3004 > getestet (195A Package Limited), dieser ist an einer Überhitzung > gestorben, obwohl der PWM auf 50% limitiert war. Und das nach wenigen > Augenblicken (ca 3 Sekunden bei Belastung), kaum Zeit um zu reagieren. Also mal bescheuert gefragt: Auf einem Kühlkörper hast du ihn aber schon montiert, oder ? Und warum hast du die 10 Ohm drin ? Schwingt der ultrafast 14A Gate-Treiber IXXD414 Treiber ? Kein Wunder, er erfordert ein perfektes (schreib ich's schon: PERFEKTES) Leiterplattenlayout. Für deine schlaffen 17kHz nimm mal den MC33153 oder so, dann brauchst du ihn auch nicht mit 10 Ohm runterzubremsen als ob er nur ein 100mA Gatetreiber wäre. Der IXXD414 ist für Megahertz-Ansteuerungen.
@ Dominik W. in deiner Schaltung hast Du eine Spannungsregelung (~12V) für den Ixys und den 7805 verwendet ... wie stabil ist die Spannung hinter dieser Regelung ... Da Du eine hohe Frequenz für die Ansteuerung der MOSFET verwendest und diese sich wie ein Kondensator beim umladen verhalten wird auch ein recht hoher Gate-Strom deine Regelung belasten. Dadurch das Du den Ixys auf 12V laufen hast und den Motor über die MOSFETs an 24 V laufen ... werden die MOSFETs vielleicht nicht richtig geladen/durch gesteuert ... solltest Du mal prüfen ... wenn ein MOSFET nicht richtig oder zu langsam durchgeschaltet wird, erhöht sich sein Innenwiederstand (RDS) und somit auch seine Verlustleistung. siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
Es ist halt eine selbstgelötete Rasterplatine, ich habe ihn möglichst gut aufgebaut (Sehr kleine treiber/mosfet abstände). Die Spannungsversorgung (12V) sollte i.O sein, in der Labormessung sind mir Ripples von 200-300mV aufgefallen, daran sollte es nicht liegen wird auch mit einem 10uF Kondensator an der Transistorschaltung und einem 10uF direkt über dem Treiber gestützt. Jetzt mal eine andere Frage: Ist es nicht Vorteilhaft den Motor mit einer hohen Frequenz zu takten? Ein Elektronik Lehrer in meiner tech. Hochschule hat mir sogar 20-30khz empfohlen, so ist es erstens nicht mehr höhrbar und zweitens verkleinern sich die Verluste im Eisen Stimmt das überhaupt? Bei Wiki bin ich über das Gegenteil gestolpert. Gruss
mein Tipp: der FET brennt nicht ab, sondern du zerschießt ihn, d.h. kein zu hoher Strom, sondern zu hohe Spannung! Ich habe ein ANsteuerung f+r ein Pedelec gebastelt (250W bei 18V), getaktet mit 200Hz, Rdson 4mOhm und der Transistor wird bestenfalls lauwarm Walter
Dominik W. schrieb: > Bei dem überall auftauchenden Strom von 75 A im Datenblatt verbrät er > schon fast 17 Watt. Ein Mosfet allein wird nicht genügen für diese > Aufgabe. wie berechnest du denn die 17 Watt?
17 Watt wäre eine sehr schlechte PWM Schaltung. Habe nur so ein Aufsteckkühlkörper mit einem Wärmewiderstand von 18 K/W. Das könnte bei einem MOSFET mit 2.1mOhm etwas knapp sein. Anlaufstrom bei DC-Motoren sollte um das 2-3x sein. Ist durch den Ohmschen Widerstand begrenzt. Ich werde die Frequenz verkleinern und den MOSFET langsamer ausschalten, damit es nicht zu grosse Überspannung gibt. Gruss
Also ich haben gelernt(TM), das der Anlaufstrom eines DC-Motors dass 10-12-fache des Nennstromes beträgt. Bzw. = der Versorgungsspannung / den Ankerwiderstand. Miss Ihn doch einfach mal nach und brechne es selbst ;) Anselm
Walter schrieb: > wie berechnest du denn die 17 Watt? Bezieht sich auf Transistor aus der Schaltung: 3 mOhm (aus Datenblatt) * 75A (ergibt V) * 75A (ergibt Leistung) Eigentlich ganz einfach.
und die Taktung lässt du raus ? Der Mosfet ist ja nicht 100% seiner Zeit durchgesteuert, und das ab und anschalten braucht Zeit und in dieser Zeit verbrät er ein x Faches der Leistung, je höher die Taktung ist um so höher ist auch die Verlustleistung am Mosfet.
Schalter schrieb: > und die Taktung lässt du raus ? Ist ja auch nur Überschlagsrechnung. Durch den Gatewiderstand ist er länger im Analogbetrieb mit mehr Verlustleistung. Da kommt das schon übern Daumen hin.
RθJA Junction-to-Ambient, TO-220 ––– 62 °C/W ist eine der wichtigsten Angaben.
Schnupper Glied über den MOSFET... Zu viel Induktivität im Leistungskreis--> Überspannung, würde ich auch tippen.
Hmm Wie berechne ich eine Snubber Schaltung, also nach welchen Kriterien wähle ich R und C? Gruss
hier ist die Problematik sehr schön beschrieben ... >> F.22.1. MOSFET Treiber http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.1 Gruss Ralf
Danke Ralf, hilft mir sehr :) Ich werde euch über meine Tests und Erfolge dann unterrichten. Gruss
mhh schrieb: > Walter schrieb: >> wie berechnest du denn die 17 Watt? > > Bezieht sich auf Transistor aus der Schaltung: > 3 mOhm (aus Datenblatt) * 75A (ergibt V) * 75A (ergibt Leistung) > Eigentlich ganz einfach. ach so, ich hab den Transistor IRFB3004 aus dem Text angesehen, der hat nämlich nur max.1,75mOhm Rdson
Gibt es nach einem Jahr ewtas neues? Sind ja in den letzten einige dabei, sich 'nen GoKart zu bsateln. Und alle haben das gleiche Problem - hmmm. Gruß Axelr. Sorry fürs ausgraben, bin über den irfb3004 gestolpert und habe erst nicht auf die Jahreszahl geachtet.
Hallo Axel Durch Zufall bin ich wieder auf meinen Thread gestossen. Ich arbeite jetzt auch im Bereich der Leistungselektronik und habe viel Know-How aufgesaugt. Mein aktueller DC-Motor Controller hat eine Stromregelung. Betriebsspannung ist bei 48V DC und liefert 140A. Alle wichtigen Komponenten (Kühlkörper, Akkus, Motor) sind Temperaturüberwacht und bei Überhitzung reduziert der Mikrocontroller die Leistung. Wird momentan in einem Elektroroller Prototypen eingesetzt. Ich plane natürlich schon meine nächste Generation, welche 30kW handlen kann. Meine Tipps für Leute die einen Motorcontroller entwickeln: - MOTIVATION: Nicht aufgeben, es wird zwangsläufig einige Rückschläge geben - MOSFET Dimensionierung: Sucht euch moderne MOSFET mit tiefen RDs(on) und schnellen Schaltzeiten. Hier ist vergleichen gefragt. Für höhere Ströme macht es Sinn mehrere MOSFET parallel zu schalten. Die MOSFET maximal mit 50% des Stromes vom Datenblatt belasten. Man kann diese Grenze bei sauberem Aufbau mehr ausreizen. In meiner Firma gehen wir bis 80% ans Package Limit. - TREIBER Dimensionierung: Die MOSFET Schaltzeiten sollten im Bereich 100-200ns liegen. Je tiefer desto besser. Mit einem 2A Treiber kommt man ziemlich weit. Es gibt Formeln für die Berechnung, diese kann ich auf Wunsch raussuchen. Die Schaltzeiten mit einem KO ermitteln lohnt sich auf jeden Fall. - SCHALTFREQUENZ Hier gibt es keine Regel. Ich empfehle euch eine Frequenz zwischen 2kHz und 16kHz. Wenn ihr schnelle Schaltzeiten habt sind 16kHz kein Problem und der Motor ist nicht hörbar. - LAYOUT / Kondensatoren Der wichtigste und wohl auch schwierigste Teil ist das Layout. Es ist sehr schwer auf einer Lochplatine einen guten Aufbau zu machen. Es lohnt sich eine Platine zu zeichnen und produzieren zu lassen. Die wichtigsten Kriterien im Layout: - Der Treiber sollte relativ nahe an dem MOSFET sein, wobei es hier nicht auf jeden Millimeter ankommt, macht die Leiterbahnen genug breit. Stützt die Spannungsversorgung vom Treiber mit einem 10uF Keramikkondensator (möglichst nahe am Treiber platzieren!). Elkos sind nicht optimal wegen der hohen ESR/ESL. - Der Strom muss abgeführt werden können: entweder mehrlagige Platine, verstärkte Kupferschicht oder mit einer Kupferschiene verstärken, im Notfall machens auch mehrere Lagen Entlötlitze ;) - Bastelt nichts mit Snubber-Schaltungen, mit einem induktivarmen Aufbau entstehen fast keine Überspannungen. Der Trick hier: Ihr müsst den Zwischenkreis so nahe wie möglich an den MOSFET bzw. MOSFET/Freilaufdiode mit Keramikkondensatoren stützen (Kondensator von V+ zu GND). Auch relativ nahe sollte der Zwischenkreis mit einigen Folienkondensatoren gestützt sein. Benutzt Folienkondensatoren mit hoher Impulsbelastbarkeit (zb. MKP). Faustregel: 100uF reichen normalerweise. Ist nicht einfach. Eventuell habe ich einige Sachen vergessen oder nicht erwähnt. Bei konkreten Fragen helfe ich natürlich gerne... Gruss Dominik
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