Hallo,
Ich brauche etwas um einen IGBT (SKM 400GA173D) vor Überspannung zu
schützen. In einer Richtung ist ja eine Freilaufdiode eingebau, aber in
der anderen Richtung habe ich bei 24V Betriebsspannung Spitzen, die
höher als 400V sind (mehr passt grad nicht aufs Oszi). Bei 1700V geht
der Transistor kaputt, was ich auch schon bei 36V Betriebsspannung
geschafft habe :(.
Erst dachte ich 90V Zenerdiode, das größte was ich gefunden habe waren
aber 5W Dioden, und die hält etwa 10 Sekunden bei 24V Betriebsspannung
:).
Vielleicht kann man damit etwa Abschätzen wieviel Leistung bei 80V
Betriebsspannung (die ich mal erreichen will) verbraten werden muss.
Dann ist mit noch ein Überspannungsableiter eingefallen
(Gasentladungsstrecke) leider habe ich keine Ahnung wie die
funktionieren, muss man da auch die Verlustleistung beachten? Bei
welcher Spannung wird der Funken wieder getrennt. Schalten die
überhaupt schnell genug? (PWM-Taktung max 5kHz)
Reicht vielleicht auch ein Kondensator mit Reihenwiderstand?
Die Last ist ein Heizwiderstand mit ca. 1Ohm aus mehreren
Blechstreifen.
Ich hab da überhaupt keinen Durchblick.
VDumfG hahgeh
Deine Überspannungsspitzen kommen mit einiger Sicherheit daher, dass die
Spannungsversorgung bzw. -Zuleitung zu induktiv ist. Das mit dem RC
musste ausprobieren. Wenn Du mit Gleichspannung arbeitest, kannste
Schutzfunkenstrecken sowieso vergessen, weil die erst bei
Unterschreiten der Brennspannung (die liegt bei ein paar Volt) löschen.
Alternative wären Varistoren...
ich dachte die Schaltung kann man sich denken, also im Kreis:
Spannungsquelle -> Widerstand -> Transistor.
Die Ansteuerung ist denke ich unwichtig da sie funktioniert, es wird
ein Rechtecksignal mit einem Mosfettreiber verstärkt.
Kommen die Supressordioden denn besser mit der Verlustleistung klar?
Weil das Gehäuse ist ja auch nicht anders als bei der 5W Zenerdiode.
Vielleicht sollte ich auch eine höhere Begrenzungsspannung nehmen z.B.
1000V dann müßten ja die Verluste in der Diode geringer werden.
So ist es! Du musst natürlich sehen was es bei Reichelt gibt. Ich bleibe
immer 30-40% unter der max. Spannung (bei Dir sind es 1700V). Dann
sollte eigentlich nichts passieren. Wenn Du mehr über Supressors TVDs
etc. wissen willst, gehe auf die Seite von VISHAY da gibt es Skripte zu
diesem Bauteil (Grundlagen, Berechnungen und natürlich Datenblätter
etc.).
Ach ja, es gibt unipolare und bipolare Typen !! Ein Varistor geht
natürlich auch nur ist der nicht so schnell (aber dafür bipolar).
"ich dachte die Schaltung kann man sich denken, also im Kreis:
Spannungsquelle -> Widerstand -> Transistor."
wenn das alles ist, kein problem: da kanns keine induktiven spitzen
geben!
Suppressordioden vertragen für sehr kurze Zeit sehr grosse Ströme - das
ist ihre Aufgabe. Wird die Zeit überschritten, war's das und sie
schliessen final kurz.
Wenn du keinerlei Information über Leistung und Dauer deiner
Überspannung hast, wird es schwierig dafür eine sichere Lösung zu
finden.
?????????
<aber in
<der anderen Richtung habe ich bei 24V Betriebsspannung Spitzen, die
<höher als 400V sind (mehr passt grad nicht aufs Oszi). Bei 1700V geht
<der Transistor kaputt, was ich auch schon bei 36V Betriebsspannung
<geschafft habe :(.
<ich dachte die Schaltung kann man sich denken, also im Kreis:
<Spannungsquelle -> Widerstand -> Transistor.
Das passt so nicht!
Lege also die Karten auf den Tisch oder lasse es.
MFG Uwe
Also...
Spannungquelle sind hintereinandergeschaltete Autobatterien. Der
Widerstand (natürlich nicht im Sinne von reiner ohmscher Widerstand,
kann man sich wohl auch denken ;) ist meanderförmig aus
aneinandergeschweißten NiCr-Blechen aufgebaut. Der Transistor wie oben
angegeben. Dazwischen befinden sich Kupferkabel mit einer Gesamtlänge
von etwa 3m, die angeklemmt oder -geschraubt sind.
Mich wundert es ja auch, aber ich könnte es mir zum Beispiel mit einem
piezoelektrischen Effekt erklären, vielleicht in den Batterien oder im
Transistor.
In den Batterien und im Transistor haste sicher keinen Piezoeffekt... Du
hast aber erstens die Induktivität der Zuleitung und der
Spannungsversorgung (wobei die der Batterien vernachlässigbar sein
dürfte), und die will beim Abschalten den Strom (der stationär immerhin
bei über 2 A liegt) weitertreiben. Wie steuerst Du den IGBT denn an?
Möglicherweise ist die Schaltgeschwindigkeit auch zu hoch
(Gatewiderstand?). Der Strom muss Zeit haben, sich abzubauen. Wenn er
das nicht hat, dann funkts...
...Also versuch evtl. mal, eine Kombination aus Verringerung der
Schaltgeschwindigkeit mit einem RC-Dämpfungsglied parallel zur
Kollektor-Emitter-Strecke.
Da Induktionsspitzen ja nur sehr kurz anliegen legste einfach ne
Surpressordiode mit dem entsprechenden Spannungswert parallel zum IGBT,
dann kann die Spannungsspitze nicht den IGBT zerschießen sondern wird
gegen Masse kurzgeschlossen.
Handelt es sich um eine Zündspule? Funktioniert bei mir mit
Surpressordiode einwandfrei, sogar mit sehr hohen Frequenzen
http://people.freenet.de/Thomasoly/Zuendversuch8.MOV
Also mit den genannten Bauteilen kann keine Spannung höher als die
Versorgungsspannung entstehen.
Also muß irgendwas parasitäres drin sein welches es erstmal zu
indentifizieren gilt.
Wie treten denn diese Spannungsspitzen auf, vorwärts oder rückwärts.
Da u=L*di/dt könnte ein langsameres Schalten helfen.
Aber ohne weitere Infos ist das alles Spekulation.
Mit Bembelgruß
ts
2A? eher 20A
Also der Transistor wird schon sehr schnell angesteuert (Ohne
Gatewiderstand direkt am Treiber, der glaube ich 1-2 Ohm), ich dachte
immer je schnelle desto besser.
Die Spannungsspitzen sind positiv vom Kollektor zum Emitter, so daß die
Freilaufdiode nicht leitet. Ich bin mir jetzt nur nicht mehr
hundertprozentig sicher ob beim ein- oder ausschalten, da muß ich
morgen nochmal gucken.
Du hast - natürlich völlig ohne Absicht - einen Stepup Regler gebaut.
Allerdings greifst Du die hohe Spannung nicht am "kollektor" mit ener
Diode ab. Vergleiche mal entsprechende Schaltungen unter diesem
Gesichtspunkt.
Wenn Du mit 24-36Volt arbeitest, dabei relativ hohe Ströme fliessen,
dann bildet deine Zuleitung vom Plus und die Anschlussleitng zur Last
eine Induktivität. BEi den hohen Strömen muss die nicht groß sein, um
eine Energiereiche, weit höhere Spannung zu produzieren, als die
Betriebsspannung.
Was hier fehlt, ist schlicht die Freilaufdiode, wie sie an jedem Relais
vorgeschlagen wird.
Eine schnelle sog."Fastrecovery" Diode mit entsprechender
Sperrspannung parallel zur Last direkt am Transistor sollte rstmal
helfen.
Ich habe bei ähnlichen Appliaktionen dafür eine RURG8060 verwendet,
gibts bei Segor.
Ein Snubber parallel zum IGBT senkt die Du/Dt und hilft sicher auch.
Viel Spass noch, kannst ja ein Bild vom Aufbau machen.
Gruß
AxelR.
>2A? eher 20A...
???
Du hattest oben was von 10 Ohm und 24 Volt geschrieben. Macht nach URI
2,4 Ampere...
Aber wie schon gesagt, langsamer schalten kann schon mal was bringen,
und ein Snubber (RC-Glied) auch.
Da ich nicht weiß, wie Deine Blechstreifen angeordnet sind, und ob der
IGBT direkt an der Last oder eher in der Nähe der Batterien angebracht
ist, kann man auch nicht so pauschal sagen, ob eine Freilaufdiode viel
hilft. Wenn der IGBT nahe der Last ist (was ich vermute), kann sie zwar
die Spitzen, die durch die Last verursacht werden, kompensieren, aber
nicht die von der Zuleitung. Freilauf ist beim Schalten von Lasten mit
induktivem Anteil immer angebracht, aber um die Induktivität der
Zuleitung zu verarbeiten, brauchts andere Mittel...
Danke für die Tips, das mit der Leitungsiduktivität und Step- Up-
Wandler ist echt einleuchtend.
Ich hatte 1Ohm geschrieben :) Hätte wohl doch besser 1 Ohm heißen
sollen.
Nun, ich hatte das bei der Gokart Sache (Wer erinnert sich?) auch:
120Volt -> Motor -> IGBT -> Masse
Als ich mir das zum ersten Mal ansah, gingen hier 2.5mm2 KFZ-Leitungen
von der Batterie erstmal zum Motor (ca.2Meter Gesamtlänge). Der IGBT
war am ehem. Gasbowdenzug mit einem Kühlkörper und Schiebepoti/PWM am
Sitz befestigt. Hier kamen die Kabel vom Motor an und Richtung Masse
waren es nochmal 1Meter50. Ging garnicht!
Was habe ich/haben wir verändert?
Auf kürzestem Weg von den Batterien zum Motor mit 4x2.5mm2 parallel.
IGBT direkt am Motor, ebenso oben genannte Freilaufdiode.
Motorenstörung (das übliche - Ringkern, dreimal durchgefädelt,
Kondensatoren ans Gehäuse usw.)
Masseleitung ebenfalls 4x2.5mm2.
Wieder direkt am IGBT von Masse zum Motorplus (IGBT nd Motor bilden nun
eine mechanische Einheit) 4x470uF/450V und 0.22uF/630V.
Jetzt bleibt alles kalt :-)))
Der IGBT wird von einem TLP250 mit Abgriff von der 2ten
Batterie/Drossel/7815 angesteuert.
Gut - ist nun vlt. alles eine Nummer größer, als bei Dir. Aber so
gehts.
Beachte auch die Zuleitungsinduktivität vom Emitter zum MAssepunkt
deiner Schaltung. Diese wirkt als Gegenkopplung. Dann kannst Du noch so
schnell am Gate schalten. Wenn diese parasitäre Induktivität beim
Einschalten dein Emitterpotenzial absinken lässt, bis du mit der
Gatespannung schnell oberhalb der erlaubten Grenzen. Der Maximalwert
U_gs (U_ge hier) wird ja nicht vom Gate gegen Masse gemessen und
angegeben, sondern vom Gate zum Emitter.
Hast Du mal ein Foto vom Aufbau machen können?
Viele Grüße
AxelR
Also hier erstmal das Foto vom Aufbau, aber bitte nicht geißeln X-|.
Wie man sieht ist der Transistor nicht dicht an der Last und auch nicht
dicht an der Batterie.
Also den Tansistor kann ich ja noch direkt am Widerstand anbauen, aber
die Zuleitungen von der Batterie werden im späteren Aufbau mit den 80V
noch eher länger weil die Batterie dan weiter weg steht, aber auch etwas
dicker.
Wenn ich eine Freilaufdiode parallel zur Last mache, muß ich da leider
auch wieder ziemlich lange Kabel (1m) dranbauen.
Jetz wo mir dein Einsatzzweck klar ist, kann ich dir direkt diese hier
vorschlagen 1,5KE 33CA diese leitet also ab 33V in beide Richtungen und
kann kurzzeitig 200A abführen. Also direkt an Drain und Source mit
hinhängen. Notfalls nimmste halt mehrere parallel, denke aber nicht das
du das brauchst. Mit welcher Frequenz betreibst du den IGBT eigentlich?
Hi!
<Also der Transistor wird schon sehr schnell angesteuert (Ohne
<Gatewiderstand direkt am Treiber, der glaube ich 1-2 Ohm), ich dachte
<immer je schnelle desto besser.
Das ist so falsch nicht, nur beim Abschalten muss die Induktinsenergie
auch weg können. Ich sehe 3 Möglichkeiten.
1.Freilaufdiode
2.Snubbernetzwerk, da kommt es aber auf den Energiegehalt an. Als
Versuch 470n+47R.
3.Langsamer abschalten Diode||R in der Gateleitung. Fange mal mit 10R
an und suche dann das Optimum zwischen Induktion und Erwärmung.
Bevorzugt würde ich Variante 3 einsetzen weil du da nicht die Wirkung
sondern die Ursache bekämpfst.
Viel Erfolg, Uwe
Axel hat gar keine Homepage, hat aber den Kopf auf den Nagel
getroffen?!?
Ziel ist, die ganze Elektronik eng aufzubauen: Kondensatoren, IGBT,
Freilaufdiode und evtl. Snubber so dicht wie möglich zueinander.
Dann ist die Induktivität der Batterieleitung, der Leitung und der Last
ohne Belang.
Was sehr viel bringt: Leitungen verdrillen (einfach umeinander wickeln)
oder Koax-Kabel verwenden!
Allerdings kannst Du dann nur die Batterie mittelanzapfen, wenn Du es
relativ hochohmig machst und dicht an der Elektronik fett (mit mehreren
Kondensatoren verschiedener Kapzität) abblockst.
Was willst Du mit der Anordnung machen? Heizen oder die Batterien
hochstomprüfen?
Achte auf das Knallgas, das auch bei der Entladung entstehen kann.
Bevor ich in der Nähe einer Batterie irgendetwas mache blase ich (mit
dem Mund oder einem Wedel o.ä.) das Knallgas weg. Verbessert zwar die
Situation, ist dennoch keine Garantie!
Habe jetzt mal den Transistor direkt am Widerstand befestigt, ist auch
etwas besser geworden, das Hauptproblem scheint aber die Plusleitung
von der Batterie zu sein.
Naja werd dann erstmal mit Abblocken am Transistor weiterversuchen.
Auf jede Fall weiß ich jetzt schon mal was die Ursache ist, das bringt
einen wesentlich schneller voran, vielen Dank dafür.
Eigentlich ist die Anordnung nur gedacht um zu heizen :), also um den
Strom einer ähnlichen Heizung zu messen, dazu der Versuchsaufbau.
Knallgas entsteht meines Wissens nur beim (Über)-Laden, oder?
hallo
das ist ja hier nicht mit-an-zu-lesen
ich kann euch sagen wo diese spannungsspitzen herkommen und das ist
hier auch schon erkannt worden
du schreibst dass du eine leitungslänge von ca 3m hast.
so als richtwert lassen sich ca 1 nH pro mm annehmen, was bei 3m doch
stolze 3µH ausmacht!! wenn jetzt noch jemand sagt dass da bei einer
schaltfrequenz über 0Hz keine spannungsspitzen entstehen ist er selber
schuld.
um diese spannungsspitzen so klein wie möglich zu halten, sollte der
strompfad, im dem der hochfrequente strom fliesst, also alles ab dem
igbt !SEHR! gut und niederimpedant abgeblockt sein. sprich:
VCC--------zum last
|
-----
C
-----
|
GND-------zum igbt
mit C ist der Blockkondensator gemeint. sprich eine Batterie aus
Blockkondensatoren. ich würde hier einen VeryLow ESR elko nicht unter
ein paar 1000µF vorschlagen. dieser sollte schon 20 A Ripple current
vertragen können. zur not auch mehrere schlechtere parallel schalten.
ausserdem noch ein paar folienkondensatoren mit 10, 100 und 1000nF unm
die Schaltflanken abzufangen. hierbei sollte man auch darauf achten,
dass diese von guter bis sehr guter Qualität sind. des weiteren sollte
der stromweg zwischen IGBT und Last so KURZ WIE MÖGLICH gehalten
werden, also nix mit 3m oder so.
wenn du alle dies anregungen beherzigst, schwöre ich dir dass du keine
spannungsspitzen über ein paar völtern mehr messen wirst.
Ich hoffe ich konnte weiterhelfen
Hi,
ich such sowas ähnliches nur als Überstromschutzschlatung.
Bisher habe ich dir überlegungen mittels eines Impedanzwandlers,
Schwellwertschalter, beide führen zu einem Komparator über einen Schmitt
Trigger zu einem JK Flip Flop an einem Reset schalter an eine Delay
schaltung.
Was meint ihr.
Allerdings find ich wie nicht die richtigen Bauteile. Die max 2000 V
und 200 A beständig sind.
3nis schrieb:> Was meint ihr.> Allerdings find ich wie nicht die richtigen Bauteile. Die max 2000 V> und 200 A beständig sind.
Ich verstehe nicht, warum bei 48V Nennspannung hier Bauteile mit
Spannungsfestigkeiten von 2kV gesucht werden und warum IGBTs statt
MOSFETs eingesetzt werden.
Für einen niederinduktiven Aufbau müssen die Schalter typischerweise
nur 30 - 40% Überspannung aushalten. D.h. mindestens 34V abkönnen.
Außerdem haben die fetten IGBTs eine Uce,sat von 3,7V (bei 400A).
Das macht dann stolze 1500W Durchlassverluste, von den Schaltverlusten
mal ganz zu schweigen! => 280 mJ@300A für einmal an- und wieder
ausschalten. Bei 1kHz sind das schon 280W Schaltverluste....
Mit einem MOSFET hat man auch gleich einen Shunt-Widerstand. Da kann man
im eingeschalteten Zustand den Spannungsabfall messen und auf den Strom
zurück schließen. Das ist zwar nicht wirklich genau, für eine
Schutzschaltung sollte es reichen.
hahgeh schrieb:> SKM 400GA173D
Du hast für diesen Einsatzfall das falsche Modul.
Du hast im Prinzip einen Bremschopper gebaut, der braucht, da die Last
(Widerstand) auch induktiv ist, eine Freilaufdiode über der Last.
Die findest Du im SKM 400*GAL*176D
weil ich mein bis 400 A schalten möchte und sobald ich aber durch
kürzschlüsse oder ähnlichem überströme habe soll eine schutz schaltung
eingerichtet werden zwischen der K-BAt und meiner Last.
Andreas Genghammer schrieb:> das ist ja hier nicht mit-an-zu-lesen
Genau das hab ich mir auch gedacht! Endlich jemand der die Antwort
gebracht hat. Beim Schalten muss der Eingangskreis sehr niederinduktiv
sein wofür die direkt am Schalter angebaute Kondensatorbatterie sorgt.
Immer erst die Ursache beseitigen und nicht an der Auswirkung
rumdoktorn. Damit sind 400 A möglich. Bei geeigneter Kühlung.
Prinzipiell bin ich aber eh der Meinung dass der IGBT für den Zweck die
falsche Wahl ist. Ein MOS wäre da viel besser.
Zusätzlich zur Kondensatorbatterie (Zwischenkreis) könnte man noch wie
schon beschrieben die Schaltzeit erhöhen indem man größere
Gatewiderstände macht. Für deine Heizanwendung kannst eh eine niedrige
Schaltfrequenz wählen und somit fallen Schaltverluste eh kaum ins
Gewicht gegenüber den hohen Durchlassverlusten eines IGBT bei niedriger
Spannung. Aber mit dem Zwischenkreis hast du die Ursache der
Überspannung beseitigt und es wird eh kein Problem mehr geben.
Ein weiterer Punkt: seh ich das auf dem Bild richtig dass du die
Temperatur am Kühlkörper überwachst? Das dürfte echt nötig sein, du
erzwugst da nämlich ganz schön viel Verlustwärme im Verhältnis zur
Leistung an der Last. Nicht dass du das Teil auch noch thermisch
umbringst.
