Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Magnetventile + BTS711


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von Bastian G. (bastian_gr)


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Hallo,

ich habe im Sinne eines Schülerpraktikums an einer Hochschule eine 
Platine designed, welche 12 DC Magnetvetile 24V 263mA (6.3W) schaltet. 
Diese bekommt ihr Eingangssignal von einem Raspberry Pi model B(kurze 
Pinleiste).

Diese Platine ist mir vor einer Weileaufgrund von einer relativ hohen 
Außentemperatur (ca. 40°C) während eines heißen Sommertages 
abgeschmiert. Ob die Temperatur die Hauptursache war weis ich nicht.

da ich nicht die Druckversion auf meinem Pc habe, habe ich eine alte 
Version auf den fast neuen Stand gebracht und habe ein paar Fragen, die 
ich mir selbst nicht mehr beantworten kann:

1. Wozu sind die Kondensatoren da? Bzw. wofür könnten sie da sein? 
(Foto)

Sind anscheinend auf einer Seite mit GND mithilfe der Bohrungen 
verbunden

2. Benötige ich eigentlich nicht noch ne Freilaufdiode, um die 
Spannungsspitzen abzufangen? Oder reicht der IC?

Hinweise:
Das Foto ist ein Bild von der jetzigen Platine und der Schaltplan und 
das Board ist mein Versuch der Rekonstruktion.

Das Board ist vom Layout noch nicht fertig und soll nur zur 
Veranschaulichung des zugegebener Maßen nicht so hübschen Schaltplanes 
dienen.

Wichtige Pins:
X3.1                +24V
X3.2                -24V
Con3.[6,9,14,20,25] GND
Con3.[Rest]         Input oder nicht genutzt

Datasheet IC: 
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/400/364527_DS.pdf



Verbesserungsvorschläge nehme ich auch gerne entgegen.

Mfg

Bastian

von Wolfgang (Gast)


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Bastian G. schrieb:
> 1. Wozu sind die Kondensatoren da? Bzw. wofür könnten sie da sein?
> (Foto)

Zeig mal ein scharfes Photo und markiere die Kondensatoren. Wo sitzen 
die im Schaltplan?

> Datasheet IC:
Bei Datenblättern empfiehlt sich, wenn es geht, immer der Hersteller als 
Quelle
http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BTS711L1-DS-v01_03-EN.pdf?fileId=5546d4625a888733015aa3bea285100c

> 2. Benötige ich eigentlich nicht noch ne Freilaufdiode, um die
> Spannungsspitzen abzufangen? Oder reicht der IC?

Irgendwohin muss beim Abschalten des Stromes die im Magnetfeld der Spule 
gespeicherte Energie hin können. Entweder man baut zusätzliche 
Freilaufdioden ein, damit der Strom weiter durch Diode und Spule fließen 
kann, bis er im Ohmschen Widerstand der Spule in Wärme umgesetzt ist, 
oder er fließt über die Substrat-Dioden der FETs. Dann muss du 
Stromversorgung die Energie aufnehmen können, also entweder der Akku 
(beim Auto), das Netzteil (kann es meistens nicht) oder ein *ausreichend 
großer* Kondensator über der Spannungsversorgung. Wie sieht das bei dir 
aus?

> Diese Platine ist mir vor einer Weileaufgrund von einer relativ hohen
> Außentemperatur (ca. 40°C) während eines heißen Sommertages
> abgeschmiert. Ob die Temperatur die Hauptursache war weis ich nicht.

Sollte eigendlich nicht. Das Ding verfügt lt. Datenblatt über einen 
Temperaturschutz (Thermal shutdown), sollte also selber abschalten.

von ummir (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Entweder man baut zusätzliche
> Freilaufdioden ein, damit der Strom weiter durch Diode und Spule fließen
> kann, bis er im Ohmschen Widerstand der Spule in Wärme umgesetzt ist,
> oder er fließt über die Substrat-Dioden der FETs.
Die Substratdiode ist, wie meistens bei nur einem Schalter, wirkungslos.
Der BTS711 benutzt den MOSFET um die Energie dort im Linearbetrieb und 
zusammen mit dem R der induktiven Last in Wärme umzusetzen (Seite 9 
Inductive and overvoltage output clamp).

Es ist dabei auch kein Kondensator für Energiespeicherung aus der Last 
erforderlich. Dennoch empfielt es sich, zwischen Vbb und GND die 
üblichen 100n möglichst nahe am BTS zu platzieren - zum Abblocken von 
Störungen durch schnelle Spannungsänderungen. Auch ein Snubber an OUT 
könnte diese etwas entschärfen - ist aber meiner Meinung nach erst der 
letzte Schritt, da die rise time mit 0.1-1V/µs eher im gemütlichen 
Bereich liegt.

Es wäre schön, mehr Daten zu den Ventile zu haben, aber mit ziemlicher 
Sicherheit liegt deren Energieinhalt (0.5*I²*L) deutlich unter den 
zulässigen Werten (z.B. 500mH@1A).

Das einzige, was mich sonst am unscharfen(*) Bild des PCB stört ist die 
mickrige Zuleitung der 24V am oberen Rand. Ist aber nichts, was einen 
Ausfall bedingen könnte.

(*) Da kann ich mich Wolfgang nur anschließen.
> Zeig mal ein scharfes Photo und markiere die Kondensatoren.

von Bastian G. (bastian_gr)


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Das jetzige Netzteil ist höchstwahrscheinlich ein altes Laptopladegerät, 
welches aus den Katakomben der Hochschule entnommen wurde. Ich weis 
nicht ob/bzw. wie groß der Kondensator ist.

Ich habe auch im ersten Post vergessen zu sagen, dasss das Netzteil nur 
19V liefert. Dies ist aber für diese Ventile noch völlig ausreichend. 
Dieses Netzteil ist eigentlich auch nur ne Übergangslösung, weswegen ich 
wollte das die Platine trotzdem 24V abkann.

Datenblatt des Ventiles : 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/575000-599999/583003-da-01-ml-MAGNETVENTIL_2WEGE_PA_1_2_NC24VDC_it_en.pdf
bzw:
http://www.betavalve.com/BET1/BET1-SHOP3/pdfs/R%20Mini%20Series%202016.pdf

Habe leider keine Besseren gefunden.

Danke für den Tipp mit der Spannungsversorgung. die wird jetzt noch nen 
Stück größer in der Leiterbahnenbreite.

Hier im obigen Bild sind die Kondensatoren gekennzeichnet. Sie sind wie 
oben beschrieben höchstwahrscheinlich alle zwischen GND und VBB.

Mfg Bastian

von ummir (Gast)


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Bastian G. schrieb:
> Datenblatt des Ventiles :
Hilft hier leider nicht weiter, da - wie meistens - keine Details zur 
Wicklung vorhanden sind.

Man könnte zwar mit einem Speicheroszi den Schaltvorgang aufzeichen und 
daraus die Induktivität bzw. Energie bestimmen. Es würde dennoch nicht 
viel nützen, da im Datenblatt keine Kurven für den transienten 
Wärmewiderstand (so wie z.B. bei Transistoren) angeben werden.

Wie gesagt, ich denke nicht, dass mit deinen Ventilen die Energie für 
den Einzelpuls überschritten wird, aber man kann eben nicht berechnen, 
welche Schalthäufigkeit zulässig wäre.

Diesen Parameter kannst du also nur durch Test ermitteln.

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