Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet-Treiber raucht immer sofort ab


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von Dennis P. (devman)


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Ich verwende den Treiber IRS2181 um einen N-Kanal Mosfet IRF3808 als 
Low-Side-Schalter anzusteuern.

Datenblätter:

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irs2181.pdf

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3808.pdf

Allerdings lege ich an den Treiber kein PWM-Signal an sondern eine 
konstante 5V Digitalspannung, da ich den Mosfet nur als Schalter 
verwenden möchte.

Der Grund für einen Treiber ist, damit ich mit TTL-Signalen den Mosfet 
schnell ein- und ausschalten kann.

Jedoch wird der IRS2181 schon nach ein paar Sekunden über 100 Grad heiß.

Meine Frage wäre, darf man überhaupt an einen Treiber eine konstante 
TTL-Spannung anlegen oder muss dieser per PWM angesteuert werden.

Wenn das Gate vom IRF3308 geladen ist, dürfte doch gar kein Strom mehr 
fließen, aber warum wird der Baustein so heiß?

An VCC liegen 12V und ein 100nF, am Ausgang LO ein 10 Ohm Widerstand 
direkt ans Gate, COM an Masse und über LIN speise ich konstante 5V zum 
durchschalten. Die restlichen Pins sind unbeschaltet.

von Purzel H. (hacky)


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Offensichtlich kann man den Fet auch mit 5V ansteuern. Ich wuerd den 
IRS2181 einfach weglassen.

von Gerd E. (robberknight)


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> Ich verwende den Treiber IRS2181 um einen N-Kanal Mosfet IRF3808 als
> Low-Side-Schalter anzusteuern.

Du weißt schon daß der IRS2181 ein High- und Lowside-Treiber ist? Der 
macht also viel mehr als Du für Dein Problem eigentlich brauchst. Das 
könnte eine Ursache für das Problem sein.

Du könntest einen wesentlich einfacheren (und billigeren) Treiber 
verwenden. Schau z.B. mal nach dem MCP1416.

> Meine Frage wäre, darf man überhaupt an einen Treiber eine konstante
> TTL-Spannung anlegen oder muss dieser per PWM angesteuert werden.

An den Lowside-Teil darfst Du auch mit konstanter Spannung gehen. Nur 
der Highside-Teil braucht wegen der Bootstrap-Schaltung PWM.

> Wenn das Gate vom IRF3308 geladen ist, dürfte doch gar kein Strom mehr
> fließen, aber warum wird der Baustein so heiß?

Prüf nochmal ob Dein FET richtigrum drinsitzt und Du nicht die Pins 
vertauscht hast. Das könnte eine Ursache sein.

> Die restlichen Pins sind unbeschaltet.

Das könnte der andere Grund sein: der High-Side Teil des Treibers 
floated und kann deshalb allen möglichen Unsinn anstellen. Leg auf jeden 
Fall HIN auf GND. Und wenn ich mir das Funktionsdiagramm so anschaue 
sollte VS besser auch auf GND.

Mal ne ganz andere Frage: wie schnell möchtest Du denn Deinen FET 
schalten können? Vielleicht tut es da nämlich statt dem ganzen 
Treiberaufwand auch ein simpler Transistor und 2 Widerstände.

Gruß,

Gerd

von Dennis P. (devman)


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Delta Oschi schrieb:
> Offensichtlich kann man den Fet auch mit 5V ansteuern. Ich wuerd den
> IRS2181 einfach weglassen.

Nein kann ich nicht.

Ich möchte gerne 80 Ampere schalten, d.h. ich brauche um die 
Verlustleistung gering zu halten einen sehr kleinen RDson Wert.

Wenn ich eine Gatespannung von 5V anlege, dann habe ich nicht die 
gewünschten 7mOhm und die Verlustleistung (Wärme) steigt extrem an.

von Dennis P. (devman)


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Gerd E. schrieb:
> Das könnte der andere Grund sein: der High-Side Teil des Treibers
> floated und kann deshalb allen möglichen Unsinn anstellen. Leg auf jeden
> Fall HIN auf GND. Und wenn ich mir das Funktionsdiagramm so anschaue
> sollte VS besser auch auf GND.
>
> Mal ne ganz andere Frage: wie schnell möchtest Du denn Deinen FET
> schalten können? Vielleicht tut es da nämlich statt dem ganzen
> Treiberaufwand auch ein simpler Transistor und 2 Widerstände.

Okay du meinst, ich sollte HIN und VS auf GND legen ?

Werde ich ausprobieren.

Naja da ich einen Startermotor mit 80A schalten will, sollte der Mosfet 
zügig schalten um weniger Schaltverluste zu haben bzw. um weniger 
Verlustleistung zu produzieren, sonst wird das Teil schnell heiß...

von Gerd E. (robberknight)


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> Naja da ich einen Startermotor mit 80A schalten will, sollte der Mosfet
> zügig schalten um weniger Schaltverluste zu haben bzw. um weniger
> Verlustleistung zu produzieren, sonst wird das Teil schnell heiß...

Das ist schon klar. Aber für sowas brauchst Du trotzdem keinen extra 
Treiber-IC. Da tut es eine ganz simple Treiberschaltung mit 3 
Transistoren genauso. Der Zeitunterschied beim An- und Abschalten wird 
im Nanosekundenbereich liegen und das macht bei einmaligem Schalten nix 
aus. Erst bei PWM wird das wirklich interessant.

Schau mal bei Treiber.

Rechne außerdem auch mal Deine Wärmeleistung durch, war gerade vor nen 
paar Tagen nen Thread hierzu: 
Beitrag "Platinenlayout 60A über FET"

von Dennis P. (devman)


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Gerd E. schrieb:
> Rechne außerdem auch mal Deine Wärmeleistung durch, war gerade vor nen
> paar Tagen nen Thread hierzu:
> Beitrag "Platinenlayout 60A über FET"

Vielen Dank, werde ich machen.

Was sagst du eigentlich zum IR4427 Treiber, den habe ich leider schon 
bestellt?

Datenblatt:

http://www.irf.ru/pdf/ir4428.pdf

von Purzel H. (hacky)


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Der ir4427 ist gut. Ich wuerd auch 5 von den IRF3808 parallel schalten. 
Einer alleine genuegt nicht.

von Matthias (Gast)


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Dennis P. schrieb:
> Nein kann ich nicht.
>
> Ich möchte gerne 80 Ampere schalten, d.h. ich brauche um die
> Verlustleistung gering zu halten einen sehr kleinen RDson Wert.

Mit dem IRF3808 geht die direkte Ansteuerung mit 5V natürlich nicht, 
weil der bei den Strömen auf der I_D - V_GS Flanke rumjuckelt und wohl 
kaum als Logik-Level FET durchgeht.

Dennis P. schrieb:
> Naja da ich einen Startermotor mit 80A schalten will, sollte der Mosfet
> zügig schalten um weniger Schaltverluste zu haben

Die Schaltverluste spielen nur eine Rolle, wenn du PWM machst oder eine 
e_x_t_r_e_m lange Flanke hast. Die Energie bei einem Einzelschaltvorgang 
ist nicht so kritisch.

von Dennis P. (devman)


Angehängte Dateien:

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Also ich habe die Ratschläge von Gerd befolgt und den Pin HIN und VS auf 
Masse gelegt, jedoch raucht der IR3808 trotzdem nach ein paar Sekunden 
ab.

Damit ihr nicht in die Kugel schauen müsst, habe ich meine Schaltung im 
Anhang.

Was konnte ich beobachten?

Wenn ich nur die Last und die Versorgungsspannung 12V anschließe, bleibt 
der IR2181 noch kühl, der IRF3808 sperrt und die Last zieht null Strom, 
also erstmal alles wie gewünscht. Sowie ich aber statisch 5V an den Pin 
LIN anschließe fängt die Last an 13A Strom zu ziehen, jedoch mit einem 
Minusvorzeichen, das finde ich schon komisch weil wenn ich den IRF3808 
diskret ohne Treiber ansteuer, dann fließen die 13A ohne 
Minusvorzeichen.
Also ändert sich die Stromrichtung?? Wie geht das ohne Messleitungen und 
Versorgungsanschlüsse umzupolen?

Wenn ich die 5V wegnehme, bleibt der Mosfet durchgesteuert bis ich den 
Pegel auf Masse lege. Jetzt ist es aber schon zu spät. Der IR2181 wird 
so heiß bis er sich thermisch auflöst...
Dabei zieht der IR2181 rund 130mA ohne in Aktion zu sein.

von Robin (Gast)


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So wie ich deinen Versuchsaufbau interpretiere, steuerst du den Treiber 
mit Luftleitungen an. Mach dir da mal vernünftige Pegel, mit einem 
Schalter oder µC und die Zuleitung entprellen oder mach einen pull-down 
Widerstand an deine Signalleitung (LIN).

Was bei dir aktuell das Problem sein könnte ist, dass du keinen 
definierten Eingangszustand hast und so dein Treiber andauernd ein- und 
ausschaltet und dabei jedesmal Energie zum bzw vom Mosfet fliest und das 
heizt dann deinen Treiber auf. (ist zumindest meine Vermutung).

Dem ganzen kannst du entgegen wirken, indem du einmal für passende 
Signale sorgst und zum anderen deinen R1 etwas erhöhst, dann schaltet 
dein mosfet zwar nicht so schnell und wird auch warm, aber dein Treiber 
muss nicht so viel in kurzer zeit leisten (?!)


Was du auch noch bedenken solltest: Dein Mosfet kann zwar 140A schalten, 
ist aber vom Gehäuse auf 75A begrenzt. da solltest du evtl nen zweiten 
parallel schalten.

von Dennis P. (devman)


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Robin schrieb:
> So wie ich deinen Versuchsaufbau interpretiere, steuerst du den Treiber
> mit Luftleitungen an. Mach dir da mal vernünftige Pegel, mit einem
> Schalter oder µC und die Zuleitung entprellen oder mach einen pull-down
> Widerstand an deine Signalleitung (LIN).

In der Tat ist die 5V Leitung eine "Luftleitung" sprich diese Leitung 
lege ich einfach an 5V oder an Masse, wenn das Prellen ein Problem sein 
könnte, dann werde ich das mal mit einem Gatter oder Microcontroller 
probieren.

> Was du auch noch bedenken solltest: Dein Mosfet kann zwar 140A schalten,
> ist aber vom Gehäuse auf 75A begrenzt. da solltest du evtl nen zweiten
> parallel schalten.

Stehen die 75A im Datenblatt oder ist das eine Erfahrung?

Kann ich denn zwei Mosfets parallel am Treiber anschließen?

von Purzel H. (hacky)


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>Stehen die 75A im Datenblatt oder ist das eine Erfahrung?
>Kann ich denn zwei Mosfets parallel am Treiber anschließen?

Nimm 5 parallel.

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