Hallo zusammen,
habe folgendes Problem: Für einen 500W-DC Motor (12V) habe ich die
angehängte Treiberschaltung gelötet. Zum testen habe ich eine 12V/50W
Halogenlampe geschaltet, was wunderbar funktioniert hat, es wurden auch
keinerlei Bauteile warm.
Als ich den Motor angeschlossen habe, ist nach 4-5 Sekunden das
Treiber-IC (MC34151PG) abgeraucht. Als Mosfet verwende ich den IXYS
IXTH360N055T2.
Woran kann das liegen? Das das Mosfet zu schwach dimensioniert ist kann
ich mir nicht vorstellen... Fehlt beim Treiber evtl noch "Hühnerfutter"
dran?
Entschuldigt bitte falls die Fragen zu blöd sind, ist mein erstes
Leistungselektronik-Projekt.
Gruß,
Werner
Hast Du wirklich keine Abblockkondensatoren in Deiner Schaltung
vorgesehen? Dann können beim Abschalten des Motors durchaus
beträchtliche Induktionsspannungen auf den Zuleitungen entstehen.
Bei den hohen Strömen würde ich durchaus 1000uF in unmittelbarer Nähe
des Verbindungspunktes zwischen Freilaufdiode/Versorgung/Motor und
Source des MOSFETs empfehlen.
Bitte veröffentliche ein paar hinreichend scharfe Fotos Deines Aufbaus.
Nachtrag:
Ist Deine Freilaufdiode auch für den vollen Motorstrom ausgelegt, d.h.
für > 100A? Oder hast Du nur eine 1N4007 o.ä. aus der Bastelkiste
verwendet?
Nein, Kondensatoren hatte ich noch keine drin, danke für den Hinweis!
Fotos vom Aufbau kann ich heute abend machen.
Als Freilaufdiode verwende ich die 40CTQ045 mit 40A I(f). Die Diode
funktionierte hinterher auch noch einwandfrei.
Guten morgen!
Habe nun ans IC (1x 100nF) und zwischen Pluspol und Source (1x100uF)
Abblockkondensatoren gesetzt, leider hat es mir eben wieder den Treiber
verraucht. Habe nochmal geschaut und gemessen ob ich den Schaltplan
richtig gelötet habe, was der Fall ist. Der Ausgang vom Treiber ist (nun
zum testen noch über einen 5Ω Widerstand) ausschliesslich mit dem Gate
verbunden, der Eingang mit Transistor und Pullup...
Habt ihr eine Idee woran es noch liegen könnte? Treiber vielleicht
falsch angeschlossen?
Gruß
Werner
Bitte die scharfen Bilder vom Aufbau. Die Leitungsführung ist bei 40A
eines der zentralen "Bauelemente".
Nachdem es mit einer 50W-Lampe funktioniert ist der Treiber vmtl. schon
richtig angeschlossen, die Leitungsführung aber wohl falsch gemacht.
Verstehe ich es recht, dass du den Treiber nur einschaltest (kein
Laufendes Schalten per PWM oder so) und dann nach einigen Sekunden
raucht der Treiber ab?
Prüfe doch mal mit den Fingern, ob der Treiber extrem heis wird ...
Welche Frequenz fährts Du da eigentlich? Wenn rel. hoch, in Verbindung
mit solch einem dicken Mosfet mit seinen recht hohen Gate-Kapazitäten,
dann kann das den Treiber auch kräftig überheizen (daß der paar Sekunden
mitmacht, deutet auf ein Hitzeproblem hin).
Messe doch mal den Strom an Pin6 des Treibers (noch vor dem Ablock-C).
Werner Hoermann schrieb:> Habe nun ans IC (1x 100nF) und zwischen Pluspol und Source (1x100uF)> Abblockkondensatoren gesetzt, leider hat es mir eben wieder den Treiber> verraucht.
Hast Du denn die Induktivität Deiner Zuleitungen abgeschätzt und
anschließend berechnet, welche Energie darin gespeichert werden wird?
Hierfür solltest Du auch nicht mit Deinen 40A Nennstrom rechnen, sondern
mit dem ggf. deutlich höheren Einschaltstrom.
Diese Energie muss der dicke Abblockkondensator aufnehmen können, ohne
dass dabei die maximal zulässige Betriebsspannung von Treiber und MOSFET
überschritten wird. Und beachte dabei, dass der Kondensator ja schon auf
12V vorgespannt ist!
Andreas Schweigstill schrieb:> Hast Du denn die Induktivität Deiner Zuleitungen abgeschätzt und> anschließend berechnet, welche Energie darin gespeichert werden wird?> Hierfür solltest Du auch nicht mit Deinen 40A Nennstrom rechnen, sondern> mit dem ggf. deutlich höheren Einschaltstrom.>> Diese Energie muss der dicke Abblockkondensator aufnehmen können, ohne> dass dabei die maximal zulässige Betriebsspannung von Treiber und MOSFET> überschritten wird. Und beachte dabei, dass der Kondensator ja schon auf> 12V vorgespannt ist!
In dem Zusammenhang auch interessant:
Wo hast du deine Freilaufdiode? Direkt am Motor, oder an der Platine?
@ Werner: Siehe dazu auch die Diskussion hier:
Beitrag "Freilaufdiode MOSFET Treiber an falschem Platz?"
Hallo! Im Anhang einige Bilder.
Die Leitungslängen sind so kurz gehalten wie möglich, von den beiden
Kabelschuhen gehen nochmal 10cm Leitung (6mm²) zum Motor. Die
Freilaufdiode ist zwischen den Kabelschuhen auf der Platine.
Ich behaupte mal dass der Treiber von den "rauhen"
Umgebungsbedingungen des Motor geschützt werden muss, durch
ein Filterglied, hier als L-C-Kombination und eine Diode.
Die Diode würde negative Spannungen unterdrücken, das LC-Glied
Spanungsspitzen wegfiltern.
Im Originalzustand hängt das Treiber-IC direkt mit am Motor,
das kann eigentlich nicht gut gehen wenn man sich vorstellt
was für Störungen so ein Motor auf DC erzeugt (ich weiss
allerdings nicht wie robust diese Treiber ausgeführt sind).
Irgendwie vermisse ich jetzt den Treiber-IC. Stattdessen zwei TO220
(einer ist wohl die Freilauf-Diode).
Ansonsten ist es schonmal eine schlechte Idee, die vielen einzelnen
Masseanschlüsse auf die gesamte Länge der Leistungsmasse zu verteilen.
Es ist sicherlich weit besser, wenn eine Alle Teile an einem Punkt auf
Masse kommen (sternförmig), sonst bekommst Du bei etlichen 10A schöne
Spannunsdifferenzen zw. Ein- und Ausgang (auch wenn Du dicke Zinnwürste
da entlanggezogen hast - das ist immer noch schlechter als 1mm² Cu-Draht
...
Werner Hoermann schrieb:> Die Leitungslängen sind so kurz gehalten wie möglich, von den beiden> Kabelschuhen gehen nochmal 10cm Leitung (6mm²) zum Motor. Die> Freilaufdiode ist zwischen den Kabelschuhen auf der Platine.
Die Motorzuleitungen sind nicht das Problem; die entsprechenden
Spannungsspitzen werden schon durch die Freilaufdiode abgefangen.
Wie lang sind denn die Zuleitungen von der Stromversorgung? Kannst Du
bitte Deine Berechnungen zur in der Induktivität der Zuleitungen
gespeicherten Energie vorlegen?
Wird die Schaltung überhaupt mit einer Batterie versorgt oder doch mit
einem Netzteil? Im Falle eines Netzteils sollte man beim Abschalten des
Motors ggf. mit einer sehr deutlichen Überspannungsspitze rechnen.
Jens G. schrieb:> sonst bekommst Du bei etlichen 10A schöne> Spannunsdifferenzen zw. Ein- und Ausgang (auch wenn Du dicke Zinnwürste> da entlanggezogen hast - das ist immer noch schlechter als 1mm² Cu-Draht
Seeeehr richtig!
Dazu macht man einfach Masse-Ein und -Ausgang zu einem einzigen
Punkt. Von dort aus "speist" man die Steuerschaltung.
Moin! Das Treiber-IC ist ausgelötet, da wo es reingehört (vier unbelegte
Außenpins sind abgeknipst) habe ich die zwei Rechtecke auf die Platine
gezeichnet. Das zweite TO-220 ist ein etwas schwächerer MOSFET der ohne
Treiber (nur mit Pullup) kleine Lasten (Halogenlampe) schaltet. Hat aber
mit der eigentlichen Schaltung nur VCC und GND gemeinsam ;-)
Werner Hoermann schrieb:> Zu den Zinnwürsten: Da drin habe ic noch 0,5mm2 Silberdraht versteckt
Das hilft dir auch nicht mehr. Im Übrigen bestehen die meisten
"Silberdrähte" aus 99,9% Kupfer mit einer dünnen Silberschicht
darüber.
Da wir es mit einer niederfrequenten Anwendung zu tun haben hilft
das Silber dir nur als Schutz vor Oxidation des Kupfers, der
Skineffekt kommt hier nicht zum Tragen.
Störspanungs Ängstling schrieb:> Du musst deine Schaltung neu aufbauen.> 50 Ampere sind kein Kindergarten ......
Aber ein Spannungsabfall durch ungenügende Stärke erklärt doch nicht
warum sich das Treiber-IC verabschiedet?! Falls ich die Schaltung neu
aufbaue möchte ich den genauen Fehler kennen damit ich ihn nicht nochmal
mache :-)
Werner Hoermann schrieb:> Aber ein Spannungsabfall durch ungenügende Stärke erklärt doch nicht> warum sich das Treiber-IC verabschiedet?!
Die genaue Erklärung kann man erst liefern wenn man die
Spannungsverhältnisse (Störungen) genau kennt. Da du uns das
nicht vormessen kannst und wir deinen Motor auch nicht kennen
bleibt nur das im voreilenden Gehorsam sorgfältige Schützen
der Steuerelektronik vor den (vermutlichen, induktiven)
Störspitzen des Motors und die peinliche Beachtung der
Vorteile eines sternförmigen Nullpunkts (Masse).
Das Schützen habe ich andeutungsweise im geänderten Schaltplan
gezeigt, die Dimensionierung ist eine Frage der Stromaufnahme
des Treibers. Vielleicht muss man auch noch überlegen ob nicht
durch die Gate-Steuerung eine unerwünschte Rückwirkung auf den
Treiber passiert. Ich habe nichts gelesen ob der FET selbst auch
kaputt gegangen ist .....
Andreas Schweigstill schrieb:> Bei den hohen Strömen würde ich durchaus 1000uF in> unmittelbarer Nähe .....
Ein noch so dicker Elko wird da nichts bringen da die
(vermutlichen) Störungen des Motors aus einer so niederohmigen
Quelle stammen dass da ein Elko nur wenig niederzubügeln
vermag. Zudem hätte ich "Angst" einen Elko einer derartig
unbekannten (mit Störungen beaufschlagten) Spannung auszusetzen.
Störspannungs Ängstling schrieb:> Ein noch so dicker Elko wird da nichts bringen da die> (vermutlichen) Störungen des Motors aus einer so niederohmigen> Quelle stammen dass da ein Elko nur wenig niederzubügeln> vermag.
Der Elko muss natürlich einen hinreichend niedrigen ESR besitzen, so
dass es sinnvoll sein kann, mehrere Elkos zu verwenden. Die in der
Induktivität der Zuleitungen gespeicherte Energie muss aber auf jeden
Fall von den Elkos übernommen werden können.
> Zudem hätte ich "Angst" einen Elko einer derartig> unbekannten (mit Störungen beaufschlagten) Spannung auszusetzen.
Und deswegen setzt Du lieber die wesentlich überspannungsempfindlicheren
Halbleiter solch einer Spannung aus?
Störspannungs Ängstling schrieb:> Ich habe nichts gelesen ob der FET selbst auch> kaputt gegangen ist .....
Es könnte ja sein dass der Treiber erst kaputt geht wenn
(nachdem, als Folgeerscheinung) der FET schon längst
durchgebrannt ist.
Stephan H. schrieb:> Verstehe ich es recht, dass du den Treiber nur einschaltest (kein> Laufendes Schalten per PWM oder so) und dann nach einigen Sekunden> raucht der Treiber ab?
Kannst Du die Frage noch beantworten?
Hast du ein Oszi greifbar? Dann bei ausgebautem Treiber den Mosfet
brücken und die Betriebsspannung (am Treiber) prüfen.
Andernfalls wenigstens mit dem Multimeter im Wechselspannungsmodus die
Betriebsspannung (am Treiber) messen und dann noch mit 1N4148 plus
Kondensator plus Multimeter (Gleichspannungsmodus) versuchen den
Spitzenwert der Betriebsspannung am Treiber rauszubekommen.
Ansonsten sieht der Aufbau jetzt nicht so grottig aus, dass man die
Ursache sofort erkennen kann. Die Kondensatoren werden so aber kaum was
bringen, da direkt im Leistungspfad und auch noch bedrahtet.
Als reine Probierlösung - falls du noch ein paar Treiber hast ;) - die
Zuleitung Versorgung-Schalter verdrillen, Plus-Versorgung auf der
Motor-Seite anklemmen und ne kleine Induktivität in die Versorgung des
Treibers reinbringen (vor den beiden Kondensatoren).
Bisher wird der MOSFET nur direkt geschaltet, PWM soll irgendwann noch
kommen.
Ich habe jetzt den pingleichen ICL7667 besorgt, eben eingelötet und er
treibt problemlos ;-) Bisher bleibt der MOSFET handwarm und der Motor
läuft einwandfrei.
Einzige weitere Änderung war eine noch kürzere Motorzuleitung (nur noch
5 statt 10cm) und ein zusätzlicher 470uF Low-ESR Kondensator parallel
direkt am Motor.
Danke für eure Antworten!
-Werner
Werner Hoermann schrieb:> zusätzlicher 470uF Low-ESR Kondensator parallel> direkt am Motor.
Schlecht.
Bei PWM wirkt der bei jedem Schaltvorgang als Kurzschluss.
Stephan H. schrieb:> Schlecht.> Bei PWM wirkt der bei jedem Schaltvorgang als Kurzschluss.
Wegen Low-ESR? Aber dann habe ich ja keinen Abblockkondensator mehr wenn
ich ein PWM-Signal draufgebe... Oder nehme ich dann einfach einen
nicht-low-ESR Elko?
Jörg Esser schrieb:> Der Kondensator kommt parallel zur Versorgungsspannung und nicht> parallel zum Motor.
Genau.
Werner Hoermann schrieb:> Wegen Low-ESR? Aber dann habe ich ja keinen Abblockkondensator mehr wenn> ich ein PWM-Signal draufgebe... Oder nehme ich dann einfach einen> nicht-low-ESR Elko?
Warum willst Du einen Abblockkondensator am Motor?
Bei PWM-Aus wird der Kondensator auf sagen wir 10V entladen. Dann kommt
PWM-An und der Elko hängt über kurze Leitungen ohne nennenswerten
Widerstand (10mOhm angenommen) und Induktivität (0 angenommen) an der
hoffentlich sehr stabilen Verorgungsspannung von 12V.
Und schon wollen kurzzeitig (12V-10V)/10mOhm = 200A in den Kondensator.
Glücklicherweise hat der Elko auch noch einen Innenwiderstand und etwas
Induktivität, so dass es vielleicht nur 20A sind.
Beim Laden eines Kondensators über einen (Leitungs-)Widerstand wird die
Hälfte der Energie im Kondensator gespeichert, die andere Hälfte in den
Widerständen verbraten.
schaltplan.png
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