Hi Leute,
ich bräuchte bitte Hilfe bei folgendem Problem:
Ich versuche einen Motor mit Bürsten, 250 Watt und 24 Volt anzusteuern.
Ich verwende einen Arduino Nano Atmega328. Ich benutze den
1-Quadrantensteller von dieser Website (Bild im Anhang). Weitere
wichtige Komponenten wären die Diode DSEI60-06A und ein Mosfet IRFB3006.
Als Stromquelle dient ein Lipo 7S mit ca. 24V.
Ich habe mir ein elektrisches Fahrrad aufgebaut, welches ich mit Hilfe
von einem Gasgriff steuere. Prinzipiell funktioniert alles. Jetzt ist
folgendes Problem bereits zwei mal aufgetreten. Ich war mit dem E Bike
fahren, am Ende trennte ich den Akku von der Elektronik. Als ich am
nächsten Tag wieder fahren wollte und den Akku anschloss, hat die
Steuerung nicht mehr funktioniert. Das E Bike gibt nur noch Vollgas.
Beim ersten mal habe ich einfach den Mosfet ausgetauscht. Danach ging
wieder alles. Das Problem trat aber ein zweites mal unter genau den
selben Umständen auf.
Woran kann es liegen das der Mosfet immer abraucht? Ich danke euch für
eure Hilfe
Hier ist der Programmcode:
>Beim Einschalten (Reset des uP) hängt der Eingang des>MOSFETs in der Luft. Was macht er dann ?
Ja. Evtl auch beim AUsschalten. Der uC ist tot. Die Treiberschaltung
gibt undefinerten Unsinn heraus, und der FET schaltet den noch geladenen
Elko zum Motor durch und geht deshalb kaputt, weil er nicht voll
aufmacht.
Super Elektrorad. Mosfet legiert durch und Motor gibt Vollgas.
Wenn ich so eine Bastelei sehe, mit der dann in den öffentlichen
Straßenverkehr gegangen wird, dann sind die Strafen noch viel zu mild.
Hoffentlich schädigt der TO nur sich und nicht andere :-(
Der Mosfet ist nicht für 5V Ansteuerung gemacht.
Das interessante steckt wohl in dem Kasten PWM Ansteuerung und Treiber,
oder besteht das nur aus dem Arduino?
@Matthias
Ich habe zwischen Arduino und dem Gate des Mosfets ein 10k Widerstand
geschaltet. Es hat den Anschein gemacht als würde es jetzt
funktionieren. Allerdings nach mehreren erfolgreichen Tagen ist mir
heute bei Losfahren der Mosfet wieder verreckt. Ich blick es einfach
nicht. Hoffe auf eure Hilfe
@Udo:
Ich muss dich leider enttäuschen. Es gibt überhaupt keine Strafen bei
der Sache. Es ist ein legales Pedelec und braucht keine Zulassung ;)
Aber nur damit du dich besser fühlst. Das Fahrrad hat auch eine Bremse
und einen Notaus. Also kann eigentlich nichts passieren.
Hi,
nehmt mir nicht übel. Bin nur ein Maschinenbauer mit wenig Ahnung von
Elektronik. Ich glaube ich hatte es falsch verstanden gehabt. Nur zum
sicherstellen: Ich verbinde Source und Gate direkt mit einem Widerstand?
Wie große sollte der Widerstand sein? Reichen 10K (hab noch paar übrig)
Danke nochmal
Grüße
Grigory
Grigory M. schrieb:> Nur zum sicherstellen: Ich verbinde Source und Gate direkt mit einem> Widerstand? Wie große sollte der Widerstand sein? Reichen 10K (hab noch> paar übrig)
Nimm den 10k von G nach S.
Und mach auf jeden Fall den 10k zwischen uC und G raus, dort kannst du
z.B. 33..100 Ohm einbauen!
Grigory M. schrieb:> Ich verbinde Source und Gate direkt mit einem Widerstand?> Wie große sollte der Widerstand sein? Reichen 10K (hab noch paar übrig)
Ja, damit ziehst du das Gate auf ein definiertes Potenzial, in deinem
Fall Masse. Versuch es mal mit den 10k. Wie hoch ist die PWM Frequenz?
eher 100 ohm
>Ich benutze den 1-Quadrantensteller von dieser Website (Bild im Anhang).
Da steht aber: PWM Erzeugung und Mosfet TREIBER. Wo ist der Treiber?
Die Jugend sollte verdonnert werden, erst einaml alles mit
Bipolartransistoren aufzubauen, so wie ier früher. Dann würde sich die
Herangehensweise bei solchen Schaltungen DEUTLICH ändern ;)
Hi,
@axelr: ich habe keinen weiteren Treiber in der Schaltung. Ich habe es
leider auf keine Art und Weise gelernt. Ich sitze hier bloß und bastle
:)
Zurück zum Problem. Hatte heute den Rat befolgt und das Gate mit Source
über ein Widerstand verbunden. Beim ersten Anschalten war der Mosfet
bereits tot. Hatte mir diesmal zwei Stück bestellt. Den zweiten jetzt
ohne Widerstand zwischen G und S eingebaut und läuft erst mal. Was habe
ich falsch gemacht? :(
Grüße
Grigory
Bei mir sind sowohl Source als auch Gate geerdet.Ich habe leider keine
Ahnung wie ich den Treiber anwenden soll. Kommt vor dem Mosfet ergänzend
oder soll er den aktuellen Mosfet komplett ersetzten? Wie gesagt ich
habe wenig Ahnung davon. Weder in der Schule noch im Studium was dazu
gehabt.
Grüße
Grigory
>Weder in der Schule noch im Studium was dazu gehabt.
Das deckt sich mit meinen Erfahrungen hier im Forum in letzter Zeit.
Ich schrieb hierzu schon in einem anderen Thread.
Dafür kann ich nichts und kann es auch nicht ändern.
Das Datenblatt des Treibers hatte ich Dir mit verlinkt.
Der kommt NATÜRLICH zwischen PWM- Quelle und MOSFET.
Dem MOSFET musst Du noch gegen Überspannung schützen, sonst geht der
immer wieder kaputt.
Grigory M. schrieb:> @Udo:> Ich muss dich leider enttäuschen. Es gibt überhaupt keine Strafen bei> der Sache. Es ist ein legales Pedelec und braucht keine Zulassung ;)> Aber nur damit du dich besser fühlst. Das Fahrrad hat auch eine Bremse> und einen Notaus. Also kann eigentlich nichts passieren.
und da muss ich dich enttäuschen. Ein Pedelec dient nur der
Unterstützung. Evtl mit Anfahrhilfe. Natürlich beschränkt auf 25km/h.
Sobald du daran rumgebastelt hast ist es kein Pedelec mehr. -.- Aber
fahr damit mal einen um, dann wird man dich fragen... Egal ob die
Unterstützung an war oder nicht. Und dein Notaus wird wohl kaum den
Maximalstrom trennen können, grade kritisch bei einem Gleichstrommotor.
Wenn die Elektronik ausfällt will der evtl Vollgas nach vorn maschieren.
@Ert:
in dieser Diskussion geht es nicht um die Frage wie sicher oder unsicher
die Sache ist.Ich bitte die Leute hier, mir beim technischen Problemen
zu helfen. Mir ist die Verantwortung bewusst und ich werde dafür
geradestehen müssen. Trotzdem möchte ich auf deine Behauptung eingehen.
Ein Pedelec ist ein Pedelec, wenn es den Gesetzten entspricht. Ganz
unabhängig, ob ich es mache oder das Fahrrad aus einer Chinesischen
Manufaktur stammt. Der Motor dient bei mir als Unterstützung. Die ganze
Steuerung wird von mir nach dem Gesetzt entsprechend umgesetzt.
Ich bitte von Beiträgen zum Thema Pedelec oder nicht abzusehen. Hier
soll das Mosfet Problem erläutert werden. Vielen Dank
Grigory M. schrieb:> Ich versuche einen Motor mit Bürsten, 250 Watt und 24 Volt anzusteuern.> Als Stromquelle dient ein Lipo 7S mit ca. 24V.
Wie viel Strom zieht denn der Motor wenn du ihn blockierst ?
Das ist nämlich der Anfahrstrom, den der MOSFET aushalten muss.
nicht die schlappen 10.5A beim Dauerlauf.
Eine Sicherung, die nach einiger Zeit des Blockierens durchbrennt, kann
helfen ein Druckbrennen ds Motors bei Überlastung zu verhindern.
@MaWin
ich schätze das sind ca. 30 -40 Amper. Ich habe eine Sicherung
eingebaut. Es sollte kein Problem sein. Wie gesagt, der Mosfet ist das
eigentliche Problem
Ich bin mir nicht ganz sicher, ob es hilft, vielleicht sind die Infos
auch zu trivial und längst bekannt und berücksichtigt.
Bei MOSFET muss man den Schaltvorgang selbst auch entsprechend
berücksichtigen. Die hohen Ströme kann der MOSFET meist nur aushalten,
wenn er ganz durchgeschaltet hat. Während des Schaltvorgangs entsteht
aber immer eine Rampe und damit wird er auch zwischen "aus" und "an"
betrieben. Ist dei Rampe zu flach und dauert daher zu lange, dann kann
es sein, dass die "Verlustleistung" den zulässigen Wert überschreitet.
Daher muss man den MOSTFET einerseits so schnell schalten, dass er in
der Spec. bleibt, andererseits so langsam, dass die EMV Effekte
erträglich sind.
Bei PWM wird der MOSTFET auch noch "andauernd ein und aus geschaltet".
Damit bekommen die Rampen noch mehr Gewicht. Beim Ein- und Ausschalten
der gesamten Schaltung gibt es ebenfalls Rampen, die u.U. entsprechend
kontrolliert werden müssen.
In den Beträgen wurde das Ausschalten des gesamten Systems ja schon
erwähnt. Zu Beginn ging er ja auch nur beim abtrennen des Akku kaputt.
Wenn er nun schon während des PWM Betriebs kaputt geht, dann kann es
sein, dass der 10K Pullup hier Auswirkungen hat und die Rampen vom PWM
so weit verlangsamt hat, dass nun diese Rampen das Problem sind. In
einem Betrag wurde daher auch erwähnt, dass des Ansteuerungswiderstand
vom MC zum Gate entsprechend gering gewählt werden muss, um dies zu
verbessern.
Insgesamt könntest Du mal:
1. Deine ganze aktuelle Schaltung anhängen.
2. ggf. mit dem Oszi Deine Flanken messen.
Ich vermute stark, dass du mit den geschätzten 30-40A zu tief greifst.
Es werden eher um die 80-100A sein. Das hängt dann schon davon ab, wie
Dicke Backen dein Akku hat. Aber DAS ist die Größenordnung, mit der du
rechnen solltest.
Ich hatte mal an nem Standard 540´er Motor in einem RC Auto einen
simplen "Nur-Vorwärtsregler"... pardon "Steller" mit drei BUZ11 mit
Kühlkörper, die meine ich mit jew. ~30A Dauerlast angegeben sind. Hatte
auch keinen Perfekten Gate Treiber, aber immerhin mit 15Ohm von Gate an
12V PWM und 1k von Gate nach Source. Und selbst die drei wurden dabei
schon warm.
Ergo, bau also lieber gleich drei bis vier ein. Die Sache verhält sich
ja auch so: da du je nach Verkehr viel im teilausgesteuerten PWM
rumkurvst, hast du auch viele Steuerverluste, die Wärme machen.
Das Konstrukt verhält sich wie ein Step-Up Regler(Steller). Am Drain
liegen sehr hohe Spannungen für kurze Zeiten an. Je schneller Du
schaltest, damit der Fet kühl bleibt, desto höher sind diese
Spannungsspitzen. Wenn C1 in Eingangspost zu weit weg ist, oder nicht in
der Lage ist, diese Ladung aufzunehmen, weil er a) zu groß ist, b) einen
zu hohen ESR hat oder c) sonstewas, läuft Dir die Spanung am FET hoch.
Trotz Freilaufdiode überm Motor. Auch hier ist bei diesen Strömen
interessant zu erfahren, wo die sitzt. Ich wette, das die Verkabelung
mit 2.5mm² und mindestens Ein Meter Länge zwischen den Baugruppen sind.
Du könntest noch eine Z-Diode zwischen Gate und Drain schalten (36-48V),
dann macht der Fet immer dann zu, wenn die Drain Spannung zu hoch wird
indem er selbst durchsteuert. Dabei sinkt U_ds.
Dein PWM Schema ist dann aber auch fürn A***. Am Gayt brauchst Du
mehrere geskillte Amper, damit der FET ORDENTLICH an und aus geht.
Schnell muss das gehen. Sonst geht das gar nicht. Punkt.
Die gaysamte Anbindung wird nicht niedriginduktiv genug sein. delta_I,
delta_t usw. irgentwie so ist der zusammhang zwischen Induktivität,
schaltzeit unf Stromänderung. Man kann tatsächlich die Spannungssitzen
aus der Zuleitungsinduktiviät, der Schaltzeit und des zu schaltenen
Stroms errechnen.
Ich lass das jetzt mal.
Aber es ist schon gut, wenn der Fet beispielsweise als Modul M4
Schrauben hat und man das ganze mit 10mm² ausm Car-Hifi und ordentlichen
Kabelschuhen Crimpt und schraubt. Source-Pin == Ground anschluss der
gesamten Schaltung!
Du brauchst (nur als Beispiel) 4xIRFP064N im TO247 schön im Viereck, in
der Mitte den Schraubanschluss für GND, dort sind alles Source-Pins
zusammengeführt. Eine Schraubklemme für die gaymeinsamen Drains und eine
Schraubklemme für den Pluspol. C1 dort mit rauf (Mehrere kleinere
parallel)
Freilaufdiode ebenso Fets(deren interne Diode?) Oder eine fast recovery,
die ordentlich was abkann! MUR20040 muss es jetzt nicht sein, Aber den
Motorstrom sollte die schon können!
> Weitere wichtige Komponenten wären die Diode DSEI60-06A und ein Mosfet> IRFB3006.> Als Stromquelle dient ein Lipo 7S mit ca. 24V.
Die Diode sollte egehen, sorry - hatte ich nicht mehr im Kopf. Wird aber
lobenswerterweise im Eröffnungspost mit angegeben.
Dein IRFB3006 sieht (eigentlich) auch gut aus. Der wird hier definitiv
durch Spannungsspitzen gekillt.
Dein Ardumninoboard schafft es auf gar keinen Fall, den richtig
anzusteuern. Soviel steht ebenso fest. Du kannst Dir aber helfen, indem
Du den Pin ordentlich skillst. einen (EDIT: zu bauen)diskreter
Mofet-Treiber ist kein Hexenwerk:
Die beiden Basisvorwiderstände links im Bild habe ich vergessen zu
benennen.
Etweder man nimmt einen BCR523, dann kann man die weglassen.
O D E R man nimmt für beide 1KiloOhm.
Hi,
vielen Dank Axel für deine Mühe. Ich habe jetzt die Schaltung aufgebaut.
Die macht jetzt aber was komisches. Sie gibt die ganze Zeit die
Höchstspannung raus. Wenn ich am Gasgriff drehe fällt die Spannung um
ca. 2 Volt. Ohne Gas geht die Spannung wieder auf maximal Wert. Ich habe
diese ohne Last also Motor getestet
Mega Troll schrieb:> pardon "Steller" mit drei BUZ11 mit> Kühlkörper, die meine ich mit jew. ~30A Dauerlast angegeben sind. Hatte> auch keinen Perfekten Gate Treiber, aber immerhin mit 15Ohm von Gate an> 12V PWM und 1k von Gate nach Source. Und selbst die drei wurden dabei> schon warm.
Der On-Widerstand von einem BUZ11 liegt allerdings fast einen Faktor 20
über dem des IRFB3006. So gesehen ist die Erwärmung nicht ganz
verwunderlich. Ob das Schaltverluste oder ohmsche Verluste sind, sollte
man auseinanderhalten.
Axel R. schrieb:> Das Konstrukt verhält sich wie ein Step-Up Regler(Steller).
Nein, wie ein Step-Down (Buck)
> Am Drain liegen sehr hohe Spannungen für kurze Zeiten an.
Die maximale Spannung am Drain ist die Batteriespannung plus 1 Volt von
der Diode plus die Spannung von der parasitären Induktivität des Kabels
zwischen Diode und Mosfet, die ist gering, wenn das Kabel kurz ist. Bei
20 cm sind es 5-10 Volt.
> Du könntest noch eine Z-Diode zwischen Gate und Drain schalten (36-48V),> dann macht der Fet immer dann zu, wenn die Drain Spannung zu hoch wird> indem er selbst durchsteuert.
Der MOSFET macht dann auf, ansonsten richtig.
Der Rest vom Text passt aber.
@Grigory
Du musst die PWM Pulsbreite nun umkehren. Der erste Transistor ist dafür
verantwortlich. Hatte ich vergessen zu schreiben, bzw. bin von eigenen
Gewohnheiten ausgegangen.
Wie hoch ist die PWM-Frequenz? Möglich, das der erste Transistor nicht
"ordentlich" durchschaltet. Du kannst als Last ersteinmal eine Glühlampe
nehmen.
@triti
die 12V-Z-Diode in "meiner" Schaltung sollte das verhindern.
@Alexander
Da der Motor an Plus liegt, magst Du bei deiner Betrachtungsweise Recht
haben.
Ich hatte mir den Motor als Spule vorgestellt und die Diode eben nicht
nach rechts weg, sondern nach Plus kurzgeschlossen angenommen.
Ich bezog mich also nur auf ein anderes Potezial (auf GND).
Wenn man aallssoo... die Diode vom Plus abmacht, einen Ladekondensator
ans andrer Ende gegen Ground knüppert und am C die Spannung misst, wird
die im PWM-Betrieb sicher deutlich höher als VCC werden. Dem Motor egal,
der hängt ja nicht gegen Ground. Aber der arme Transistor. Wenn der
schneller als die Diode ist, hat er im Schaltmoment mit hohen
Spannungsspitzen zu kämpfen. Da reichen schon 50cm 1.5mm² bei seinen
40-50Ampere.
Deshalb war ich ja interessiert am Aufbau. Denn die
Zuleitungsinduktivität erledigt den Rest.
ich hab das doch schon oft genung (falsch) gebaut, gemessen,
auseinandergerissen und (neu) aufgebaut.
@Jörg
ist ein N-Kanal ..
aGast schrieb:> Axel R. schrieb:>> Am Gayt brauchst Du>> mehrere geskillte Amper>> ROFL!
Yo mann ;) konnt' ich mir nicht verkneifen.
@ Grigory
1
analogWrite(255-pwmout,(gas)/3.13);
oder
1
analogWrite(1023-pwmout,(gas)/3.13);
Hängt von deiner PWM-Breite ab, ob acht oder 10Bit breit.
Welchen PWM Modus aktiviert der Ardumnio in Deinem Fall?
Es mag sein, das es einen "invert" Parameter in der IDE gibt, die dein
PWM gleich "andersrum" initialisiert. Kenn mich aber leider nicht mit
der Umgebung und den dort gegebenen Möglichkeiten aus.
EDIT:
eigentlich sehr gut erklärt - hätte ich nicht gedacht ;)
http://arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Reference/AnalogWrite
255-pwmout ist also hier die schnellste Umsetzung
Ich würde evtl. auch eine Varieble "motorpower" vergeben und unterhalb
in der loop ein delay(20) einbauen. motorpower mit der potivorgabe
vergleichen.
Wenn deutlich drunter (man also "ordentlich" Gas gegeben hatte), LANGSAM
an den Potiwert ranfahren. in jedem loop einen dazu geben, bis die
motorpower= potiwert ist. nicht potiwert, sondern motorpower ausgeben.
Gibt man innerhalb einer Sekunde zweimal Vollgas, dann gibts auch
Vollgas. Dann wird nicht mehr verglichen, sondern der Potiwert direkt
ausgegeben.
Ich habe das mal in Assembler irgentwo hier reingestellt.
Einmal fürn Angelkahn mit Elektromotor und einmal fürn GoKart.
Wer es findet...
Wie bremst Du deinen Motor eigentlich?
Hier wird auch noch einmal auf die Spannungsspitzen beim Ansteuern eines
Elektromotors hingewiesen. Das ist zuweil echt problematisch.
Beitrag "Re: H-Bridge High-Side N-FET: Frage zu Schaltplan"
Sind hier andere Beweggründe, aber fast gleich.
Ich verstehe ehrlich gesagt die Zeile nicht:
> 255-pwmout ist also hier die schnellste Umsetzung
pwmout ist doch die Pinnummer die ich übergebe. Was hat der PWM Wert 255
da zu suchen?
Ich habe es trotzdem probiert und wie ich erwartet habe kriege ich
überhaupt kein Signal vom Arduino mit dieser Zeile
sorry, es ist nicht mein Programm. das was vorher viel war, muss jetzt
wenig werden. Du schreibst "gas/3.13" auf dem pwmout. habe ich anders
gelesen, sorry.
Du musst jetzt 255 abziehen um das umzukehren.
Hi,
ich habe mich bis jetzt um die Frequenz-Frage nicht gekümmert.
Funktioniert bis heute ganz gut. Das einzige Problem ist das
PWM-Geräusch. Wie kriege ich es am besten weg? Wenn ich die Frequenz auf
über 20kHz erhöhe verliere ich wahrscheinlich Drehmoment beim Motor.
Gibt es da eine passable Lösung?
Grigory M. schrieb:> Hey Axel,> vielen dank noch mal für deine Hilfe. Mein Problem scheint jetzt gelöst> zu sein. Seit zwei Wochen keine Probleme mehr
Kein Ding - Forum eben.
Axelr.
Grigory M. schrieb:> Hi,> ich habe mich bis jetzt um die Frequenz-Frage nicht gekümmert.> Funktioniert bis heute ganz gut. Das einzige Problem ist das> PWM-Geräusch. Wie kriege ich es am besten weg? Wenn ich die Frequenz auf> über 20kHz erhöhe verliere ich wahrscheinlich Drehmoment beim Motor.> Gibt es da eine passable Lösung?
Hohe PWM höherer Abbrand der Kohlen Laufflächen etc. Zumindest habe ich
das gelesen. Ich denke das wird bei größeren Motoren interessant.
Zum Drehmoment kann ich nix zu sagen.
Allerdings solltest du den FET Treiber im Auge behalten. Keine Ahnung ob
der mit 20kHz noch schön steil und sauber schaltet.
Viel Erfolg!
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