Wir haben in einem zukünftigen Produkt einen kleinen 30W
Sinus-Wechselrichter enthalten. Die Schaltung dafür und die Software für
den µC, der das Ding steuert, stammt von mir.
Es existiert ein Testmuster der Sache, welches von mir selber auf einer
schnöden Streifenleiterplatte aufgebaut wurde und in jeder Hinsicht
perfekt funktioniert. Nun kamen die ersten Platinen der Nullserie und
die funktionieren im Prinzip auch genauso. Allerdings werden die FETs
dort ganz erheblich wärmer. Statt 15K über Umgebungstemperatur wie beim
Testmuster haben die Dinger satte 60..70K darüber. Und, na klar,
irgendwo muß die für die Hitzköpfe nötige Energie ja herkommen, ist die
Stomaufnahme der Nullserienboards merklich höher.
Das Programm ist das gleiche, der µC ist der gleiche, die Schaltung ist
die Gleiche. Das in weiser Voraussicht eingebaute Debug-Terminal des µC
liefert für die zum Erreichen der Soll-Spannung nötige Modulation der
PWM bei gleicher Last auch ähnliche Werte (+-5% über alle Exemplare der
Nullserie, bezogen auf das Testmuster). Hier ist also kein spezifisches
Problem zu erkennen.
Alle Bauelemente wurden (soweit möglich, weil Versuchsmuster fast
vollständig THP, Endprodukt weit überwiegend SMD) schon wechselseitig
getauscht oder zumindest wertmäßig verglichen. Keinerlei Änderung des
Verhaltens, weder beim Testmuster noch bei der Nullserie, keine
signifikante Wertabweichung der nicht tauschbaren Bauelemente
feststellbar.
Es muß also wohl irgendwie am Layout der Leiterplatte liegen, so
jedenfalls meine derzeitige These (ungefähr die hundertste)...
Das Layout ist nicht von mir, aber ich kann darin auch keinerlei
offensichtliche Fehler sehen. Normalerweise würde ich sogar erwarten,
daß die Nullserie deutlich bessere Ergebnisse bringt als das Testboard
auf der Streifenleiterplatte, welches naturgemäß nicht gerade ein
optimales Layout hatte.
Nach der Vier-Augen-Methode haben wir auch schon stundenlang abwechselnd
bis zum Abwinken oszillographiert, konnten aber auch damit keine
signifikanten Abweichungen finden.
Was, zum Teufel, kann es sein, was den FETs dermaßen einheizt? Kann ein
Layout "zu gut" sein?
c-hater schrieb:> Kann ein> Layout "zu gut" sein?
Nö, eigentlich nicht. 30W sind ja nun auch nicht die Welt, das sollte
mit kurzen und dicken Zuleitungen über Kupfer noch gut zu handhaben
sein. MOSFet werden aber dann gerne warm, wenn sie nicht flink und
kräftig durchgesteuert werden und relativ lange im linearen Bereich
arbeiten.
Ohne einen Schaltplan der Endstufe ist es natürlich nicht leicht,
Dimensionierungstipps auszusprechen. Überlaste halt nicht die Treiber,
aber sieh zu, das da genügend Energie ist, ums Gate schnell zu laden und
zu entladen, die Gatewiderstände also genügend klein sind.
Wenn du ein PWM Filter im Ausgang hast, richtet sich der Verdacht auch
darauf.
Markus schrieb:> Könnte auch ein Bestückungsfehler der Gatetreiber sein!> Stickwort Umladungsverluste!
Hmm.
Was meinst du mit Bestückungsfehler? Der einzig denkbare
Bestückungsfehler bei den Gatetreibern wäre wohl eine 180°-Rotation
(SOIC8). Ich würde mal stark vermuten, daß uns das beim
Oszillographieren aufgefallen wäre.
Allerdings: Ich habe ehrlich keine Ahnung, was die Dinger in diesem Fall
machen würden (und hier zu Hause nichtmal ein Datenblatt, um Vermutungen
anzustellen und ich weiß nicht mal mehr aus dem Kopf, wie die Dinger
heißen, um mir das DB runterzuladen).
Also ganz sicher eine Sache, die ich Montag mal überprüfen werde.
Manchmal ist das Verrückte gar nicht so verrückt, wie man im ersten
Moment glaubt.
ICH jedenfalls habe definitiv bei der Schaltungsprüfung der
Nullserienboards die korrekte Ausrichtung der Gatetreiber NICHT
überprüft, was mein Kollege diesbezüglich gemacht hat, weiß ich nicht,
ich werde ihn aber sicher dazu befragen.
Und sie fallen in die Kategorie der "nichttauschbaren" Bauelemente, weil
SOIC8 auf den Nullserienboards und DIP8 auf dem Testboard. Könnte also
eventuell wirklich etwas dran sein.
Wenn's wirklich das sein sollte, spendiere ich dir eine Kiste Bier der
Marke deiner Wahl, versprochen. Aber auch, wenn nicht: Auf jeden Fall
danke für's Mitdenken.
c-hater schrieb:> Was meinst du mit Bestückungsfehler?
Vielleicht ein falscher Gate-Vorwiderstand?
c-hater schrieb:> Ich würde mal stark vermuten, daß uns das beim> Oszillographieren aufgefallen wäre.
Dazu ist es wichtig, das gesehene auch interpretieren zu können...
c-hater schrieb:> Ich habe ehrlich keine Ahnung, was die Dinger in diesem Fall> machen würden (und hier zu Hause nichtmal ein Datenblatt, um Vermutungen> anzustellen und ich weiß nicht mal mehr aus dem Kopf, wie die Dinger> heißen, um mir das DB runterzuladen).
Schlechte Ausgangslage...
c-hater schrieb:> CH jedenfalls habe definitiv bei der Schaltungsprüfung der> Nullserienboards die korrekte Ausrichtung der Gatetreiber NICHT> überprüft, was mein Kollege diesbezüglich gemacht hat, weiß ich nicht,
Pups!
Naja,
irgendeinen Grund muss es ja haben, dass die MOSFETs warm werden.
Genannt war ja schon Umladegeschwindigkeit. Eventuell kann auch eine zu
geringe U_GS_on dafür sorgen, dass die nicht richtig leiten oder Ringing
der Gatespannung.
Sind eventuell die Widerstände zwischen Treiber und Gate - sofern
vorhanden - falsch?
Sonst mal mit dem Scope und mit getrennter Erdung die Gatespannung mit
dem 1:10 Tastkopf oder dem HV-Differenztastkopf messen (bzw ob sich da
was ändert bzgl der Erwärmung, wenn der Tastkopf dran ist).
Gleiches für die High-Side-Spannung der Treiber (ich gehe mal von
Halbbrückentreibern aus). Falsche Diode für den Bootstrap des
Highsidetreibers?
c-hater schrieb:> Es existiert ein Testmuster der Sache,
Verwendet das exakt die gleichen Wickelgüter?
Sonst löte die vom Muster mal bei der Nullserie ein.
Kenn ich alles.
Wir hatten mal den Fall, dass ein 10mOhm-Sense-R eines anderen
Herstellers verbaut wurde und die elektronische Sicherung dadurch viel
früher auslöste.
Denke auch an Ringing, Shoot-Through, Wahl der richtigen Dead-Time und
Schalten in die leitende Body-Diode des gegenüberliegenden FETs.
Die Folgen wirken sich bei einem "schlechten" Layout weniger drastisch
aus.
Wenn Du die Unterlagen nicht veröffentlichen willst, PN an
/user/show/eprofi
Spaß:
Hättest Du den Code in C geschrieben ...
c-hater schrieb:> Was, zum Teufel, kann es sein, was den FETs dermaßen einheizt? Kann ein> Layout "zu gut" sein?
Ohne Bilder ? Wie soll man da was sehen...
c-hater schrieb:> Markus schrieb:>>> Könnte auch ein Bestückungsfehler der Gatetreiber sein!> Wenn's wirklich das sein sollte, spendiere ich dir eine Kiste Bier der> Marke deiner Wahl, versprochen.
Ich hatte heute früh noch so große Hoffnungen, als mein Kollege im
Gespräch meinte, daß er sich sich nicht erinnern kann, ob ER die
Einbaulage von den Dingern kontrolliert hat.
Aber leider nein, die sind korrekt montiert, das war's also leider
nicht. Dein Bier wirst du dir selber kaufen müssen.
Das Problem selber ist natürlich immer noch vorhanden. Ich habe heute
testweise mal die Totzeit deutlich verlängert (bis Faktor 10), das hat
garnix gebracht außer der Erkenntnis, daß mein Programm korrekt sein
muß, denn die extrem verlängerte Totphase war überdeutlich auf dem Oszi
sichtbar.
An der Temperatur der FETs hat's überhaupt nix geändert. Die erzeugte
Spannung ist auch nicht runter gegangen, weil die geringere
Zykluseffizienz noch von der Regelung ausgeglichen werden konnte, deren
PWM-Modulationsamplitude ist aber natürlich um den zu erwartenden Betrag
gestiegen.
Eine Verkürzung der Totphase auf Null hingegen hat die FET-Temperaturen
nochmal ganz deutlich höher getrieben. Wieviel kann ich nicht genau
sagen, weil wir ganz schnell abgeschaltet haben, als sich das auf den
FET-Oberflächen verbliebene Fingerfett fast umittelbar als sichtbare
Rauchwölkchen bemerkbar gemacht hat, noch bevor wir das Thermometer
überhaupt in die Hand nehmen konnten...
Das Ansteuerungsschema stimmt also offensichtlich, die am Testmuster
ermittelte optimale Totzeit ist wirklich optimal und Reserven hat die
Schaltung auch genug.
Mir fällt nix mehr ein. Muß eben ein Kühlkörper dran und fertig. Es sei
denn, dem Elektroniker-Kollegen fällt noch was ein. Der sah aber in den
letzten Tagen auch nicht einfallsreicher aus als ich, der steht genauso
vor einem Rätsel. Eigentlich ist es Scheiße, daß dieses Testboard
überhaupt existiert. Gäbe es das nicht, würden wir beide sicher glauben,
daß das einfach so sein muß, wie es ist.
Um das nochmal zu betonen:
Matthias Sch. schrieb:> Ohne einen Schaltplan der Endstufe ist es natürlich nicht leicht,> Dimensionierungstipps auszusprechen.
Wir haben nach wie vor keinerlei Schimmer von den verwendeten MOSFet,
von deiner Treiberschaltung. Bricht z.B. die Versorgung der Treiber
zusammen - wie ist die abgeblockt...
c-hater schrieb:> daß mein Programm korrekt sein> muß
Auch fein. Aber wir reden nun mal gerne auch über die verwendete
Hardware.
Matthias Sch. schrieb:> Auch fein. Aber wir reden nun mal gerne auch über die verwendete> Hardware.
Ja, das wäre aber nur sinnlose Laberei, denn die Bauelemente und die
Schaltung sind ja die gleichen wie auf dem Testboard. Zum großen Teil
inzwischen dank der Fehlersuche nach dem Austauschverfahren ja sogar
physisch dieselben Exemplare, die sich ursprünglich auf dem Testboard
befanden. Außer den Gate-Treibern und dem Trafo ist inzwischen sogar
alles (der doch sehr übersichtlichen Zahl) von BE im Leistungsteil
getauscht. Den Trafo will er morgen dann auch noch tauschen, aber ich
verspreche mir nicht wirklich was davon, denn das ist ein Teil, was
schon seit Jahren in einem anderen Produkt in Serie verwendet wird und
die verwendeten Exemplare wurden aus dieser laufenden Serie entnommen.
Der Knackpunkt ist die Existenz dieses Testboards und dessen deutlich
abweichendes (besseres) Verhalten im Vergleich zu den Vorserienboards,
nicht die Schaltung oder die Bauelemente.
Daß das Programm mir besonders am Herzen liegt, läßt sich schlicht und
einfach damit erklären, daß ich halt der Programmierer bin und nicht der
Elektroniker. Eigentlich könnte ich mich mit der Existenz des Testboards
zurücklehnen und Däumchen in dieser Sache drehen.
Aber erstens will ich meinen Kollegen bestmöglich unterstützen und
zweitens geht es mir auch sehr persönlich gegen Strich, nicht zu
verstehen, was da passiert und warum es passiert, denn ein bissel
Elektronik-Ambitionen und -Erfahrung habe ich ja durchaus auch.
Das Layout und die Schaltung würde ich nur zu gerne posten, darf es aber
einfach nicht. Eine höhere Kompetenz hat dagegen entscheiden, kann aber
natürlich erwartungsgemäß zu Problemlösung genauso viel beitragen, wie
sonst auch immer: absolut garnix...
> Das Layout und die Schaltung würde ich nur zu gerne posten, darf es aber> einfach nicht.
Und dann gehst du den Leuten hier mit deinem Gegreine auf den Sack und
stielst ihnen die Zeit?
So läuft das nicht.
Wenn NUN schon wirklich? die selben Bauelemente auf dem Serien-Exemplar
sind, bleibt eigentlich nur das Layout übrig? Lothar Miller hatte dazu
einige gute Beiträge, die Du ja mal lesen und mit Eurem Sorgenkind
vergleichen kannst. Lies z.B.
Beitrag "Grundlagenfrage Schaltregler-Layout / Ausgangsindutkivität"
Wenn natürlich die Spannungsversorgung anders ist, sollte diese auch
gründlicher untersucht werden! Dein simples Serien-Schaltnetzteil gegen
ein Labornetzteil getauscht?
Malefiz schrieb:> Falsch gelabelte oder falsch nachgemachte> Bauteile bekommen hast?
WENN er schon alles vom Testmuster auf die Serien-Leiterpaltte umgelötet
hat ist die Wahrscheinlichkeit gering.
Meine Frage wäre früher gewesen, ob er die Teile, die er verbaut hat,
zufällig gründlich VERGLICHEN und gemessen hat. Evtl. hat ja die
gelieferte SMD-Variante weniger Spannung vertragen weil es ein anderer
Hersteller ist? Der TS kannte ja nicht mal die Datenblätter-Namen. Ob er
die Kennlinen nach dem auslöten verglichen hat, wage ich zu bezweifeln.
Evtl. haben auch besonders hübsche Praktikantinnen mit statischer
Aufladung bestückt? Dann WAREN diese MOSFETS am Tag des Eintreffens der
Lieferung NOCH gesund ... Welchen Zustand diese Bauteile heute haben,
wissen wir noch nicht. Gegenprobe?
c-hater schrieb:> Das Layout und die Schaltung würde ich nur zu gerne posten, darf es aber> einfach nicht. Eine höhere Kompetenz hat dagegen entscheiden, kann aber> natürlich erwartungsgemäß zu Problemlösung genauso viel beitragen, wie> sonst auch immer: absolut garnix...
Dann hat das keinen Sinn. Es ist recht unfair von dir, uns um Rat zu
fragen und dann aber zu sagen das wir, ätsch, die entscheidenden Daten
nicht zu sehen bekommen. Hier gibts einige Spezis für MOSFets, Treiber
und Layouts, aber so wird das natürlich nichts.
Viel Spass noch. Bei meinen Wechselrichtern und FUs wird jedenfalls
nichts warm.
