Hallo, ich habe bei mir folgendes Problem: Die Schaltung, welche ich angehängt habe funktioniert Anfangs super. Ich betreibe den MOSFET-Treiber mit einer 5kHz PWM und der Motor ist ein 36V DC-Motor. Dieser läuft dann schön ruhig und leise. Da ich ihn momentan auch unbelastet betreibe, fließt auch nur ein Maximaler Strom von 5A. Jedoch passiert es immer, dass nach einer bestimmten Zeit der Treiber nicht mehr funktioniert. Auch meistens, wenn ich den Motor mit einer PWM größer als 50% betreibe. Mir ist jetzt aufgefallen, dass der Treiber sehr heiß wird dabei. Habe mich ordentlich verbrannt dabei. Weiß jemand von euch, was eine mögliche Fehlerursache sein könnte? Der Treiber sollte eigentlich für solche Anwendungen ausgelegt sein. Als Schaltregler verwende ich den LM2576TV-012G. (seltsamerweise nicht im Schaltplan bezeichnet) Ich bedanke mich schon im Vorhinein für eure Unterstützung! LG, Rainer
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Hallo Rainer, schalt doch mal eine schnelle Supressordiode zwischen Pin 6 und 8, sowie über Pin 5 und 3. Das könnte eines Deiner Probleme unterdrücken (nicht heilen!) Hast Du die Hinweise beachtet, die hier in den Artikeln zu "Leistungselektronik" gegeben wurden? Bitte mal reinschauen Wie schaut Dein Layout aus? Diode D1 ist welcher Typ? Wie ist die Induktivität (Layout?) zwischen Zwischenkreis und FETs? Wie ist die Induktivität zwischen C10 und dem Treiber? Wie schaut Deine Massestruktur aus? Existiert ein Sternpunkt? wenn ja, wo? Gruß Volker
Was für ein Spannungsregler verwendest du für die Erzeugung der 12v?
Der Schaltplan entspricht nicht der Wirklichkeit.
Solange du keinen vernünftigen Plan zeichnest, wirst du deinen Fehler auch nicht finden. Die Funktion mit den Labels ist in Eagle zwar toll implementiert, das schützt aber nicht vor übergemäßem und unsachgemäßem Gebrauch. Hauptsache du blickst noch durch. IC2 kann man dorthinzeichnen, wo er hingehört. Für die Steckverbinder braucht man gar keine Label außer der Betriebsspannung und GND. Usw. usw. der schreckliche Sven schrieb: > Der Schaltplan entspricht nicht der Wirklichkeit. Das denke ich auch. Schlecht gezeichnet und beim Aufbauen noch mehr vermurkst. Jetzt noch was Konstruktives: Bau mal eine vernünftige Freilaufdiode ein und verlasse dich nicht auf die langsamen Dioden im FET. Damit kannst du die Leistung im FET schonmal halbieren. Was ist das für ein Motor? Wie passen C3 und C6 zum Motor? Was für Werte haben R4 und R5? Schwingt das Ganze beim Abschalten? Wie sieht es mit Totzeiten aus? Kann es sein, dass beim Umschalten die Zeiten zu kurz sind, sodass manchmal beide FETs leiten und einen saftigen Kurzschluss produzieren und deshalb heiß werden? Was für ein Regler ist IC3? Schafft er es, die Spannungen zur Ansteuerung der Gates vernünftig zur Verfügung zu stellen.
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der schreckliche Sven schrieb: > Der Schaltplan entspricht nicht der Wirklichkeit. Der Motor hängt zwischen den Endstufen-MosFETs
Ich hoffe, Du bist mir nicht böse, wenn ich was hinzufüge. 1234567890 schrieb: > Jetzt noch was Konstruktives: > > Bau mal eine vernünftige Freilaufdiode ein Der Mosfet ist schon richtig. Macht weniger Spannungsabfall als eine Schottky. Der Motorstrom beträgt im Leerlauf schon 5A. Um bei Belastung die Bodydiode des (oberen) Mosfet während der Totzeit zu überbrücken, müsste eine Schottkydiode schon ziemlich "fett" sein. 1234567890 schrieb: > Wie sieht es mit Totzeiten aus? Macht der IR2184. Typ. 400nS. 1234567890 schrieb: > Was für ein Regler ist IC3? Rainer P. schrieb: > Als Schaltregler verwende ich den LM2576TV-012G. Der Bootstrapkondensator C1 ist für 5kHz zu klein. 10µF wären angebracht. Aber die Ursache für den Hitzetod des IR2184 muss im uns unbekannten Aufbau sein.
Thomas K. schrieb: > Der Motor hängt zwischen den Endstufen-MosFETs Das Input/Output Timing Diagram im Datenblatt zeigt eindeutig, daß die Mosfets NICHT gleichzeitig eingeschaltet sind.
der schreckliche Sven schrieb: > 1234567890 schrieb: >> Wie sieht es mit Totzeiten aus? > > Macht der IR2184. Typ. 400nS. Was hat irgendeine minimale Leitfähigkeit mit der Totzeit zu tun? https://de.wikipedia.org/wiki/Internationales_Einheitensystem#Abgeleitete_SI-Einheiten_mit_besonderem_Namen
Stefan U. schrieb: > Brauchst du keine Freilaufdioden? Den Job macht der obere Mosfet, parallel zum Motor. In der Freilaufphase ist er eingeschaltet, und hat einen Widerstand von 1,7 mOhm. Bitte bloß nicht fragen: "Funktioniert denn das?". Das funktioniert milliardenfach in Akkuschraubern, auf Mainboards usw usw.
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An Volker: Im Anhang findest du mein Layout. Die Transistoren befinden sich nicht auf der Treiberplatine sondern extern auf einem Kühlkörper. Der Stromsensor(IC2 vom ersten Schatlplan) ist am Schaltplan nicht vorhanden, da ich diesen momentan noch weg lasse. Ab Layout habe ich ihn jedoch eingefügt - siehe ganz rechts. Das mit der Suppressordiode ist eine gute Sache. Da muss ich schauen, ob ich welche im 1206 Gehäuse bekomme, dann könnte ich die über C1 und C2 löten. Als D1 habe ich folgende Diode: LL4148 Die Induktivität hat 100uH. Als Transistoren verwende ich im Moment IRFP3710 im TO-247 Gehäuse. Die Masse geht von der Batterie weg. Grundsätzlich einmal zur Treiberplatine und einmal zur Leistungselektronik. Den Kondensator C3 mit den 22000uF habe ich wie am ersten Schaltplan angeschlossen. Diesen Kondensator hatte ich schon zur Verfügung und verwende ihn deshalb. An der schreckliche Sven: Den Bootstrapkondensator C1 werde ich noch erneuern, Danke! LG, Rainer
Forist schrieb: >> Macht der IR2184. Typ. 400nS. > > Was hat irgendeine minimale Leitfähigkeit mit der Totzeit zu tun? https://de.wikipedia.org/wiki/Tippfehler
Welche Schaltfrequenz verwendet die Schaltung? Das Layout und externe Halbleiter bieten einen geräumigen Lebensraum für Transiente. Solltest im Betrieb an allen Pins mit dem Oszi messen. Meistens klappt das nur mit einer besonderen Prüfspitze, dass die Transienten unverfälscht zu sehen sind.
der schreckliche Sven schrieb: > Rainer P. schrieb: >> IRFP3710 > > Sind da noch Widerstände zwischen Gate & Source? Nein, Widerstände zwischen Gate und Source gibt es nicht.
Dieter schrieb: > Meistens klappt > das nur mit einer besonderen Prüfspitze, dass die Transienten > unverfälscht zu sehen sind. Genau... du Bürostuhlakrobat
So, Layout mal genau angeschaut. Die GND-Leitung zum unteren Mosfet macht einen weiten Bogen. Muss sich die Leiterbahn mit dem Spulenstrom des Schaltreglers teilen. Sind zwar nur ein paar Millimeter, aber der Spulenstrom verursacht da einen Spannungsabfall. Diesen Spannungsabfall im Takte der Schaltfrequenz bekommt der IR2184 via Gate-Source Kapazität an den LO-Ausgang. Dadurch fließt ein Wechselstrom durch den Treiber. Viel Verlustleistung brauchts ja nicht.
der schreckliche Sven schrieb: > So, Layout mal genau angeschaut. > Die GND-Leitung zum unteren Mosfet macht einen weiten Bogen. Muss sich > die Leiterbahn mit dem Spulenstrom des Schaltreglers teilen. Sind zwar > nur ein paar Millimeter, aber der Spulenstrom verursacht da einen > Spannungsabfall. Diesen Spannungsabfall im Takte der Schaltfrequenz > bekommt der IR2184 via Gate-Source Kapazität an den LO-Ausgang. Dadurch > fließt ein Wechselstrom durch den Treiber. Viel Verlustleistung brauchts > ja nicht. Mir ist deine Diagnose nicht ganz klar. > Die GND-Leitung zum unteren Mosfet macht einen weiten Bogen. Welche Leitung meinst du auf dem Layout genau? Die GND-Leitung des unteren MOSFETS geht ja direkt zurück auf die Batterie(sieht man jedoch am Layout nicht - habe ich extern mit dicken Leitungen verbunden) Rainer
Denke Sven hat einen Angriffspunkt gefunden. Die Angabe 5 kHz PWM hatte ich überlesen. > Madi schrieb: > Genau... du Bürostuhlakrobat Fremdwort: Umgangsformen Ohne Teilerspitzen wirkt die Zuleitung zum Oszi (Trotz Angabe 1 MOhm und .. pF, Koax, BNC) meist zu stark messverfälschend.
>Welche Leitung meinst du auf dem Layout genau? Die GND-Leitung des >unteren MOSFETS geht ja direkt zurück auf die Batterie(sieht man jedoch >am Layout nicht - habe ich extern mit dicken Leitungen verbunden) Dann wird der Gatestromkreis ja noch größer, und bekommst möglicherweise Probleme mit den Induktivitäten der Leitungen im Kreis (Spannungsspitzen). Mach den Mosfet-Driver direkt so kurz wie möglich an Gate/Source/Drain der Mosfets, sonst bekommste ordentliche Peaks durch parasitäre Induktivitäten rein. Und BEtriebsspannung der Mosfets ebenfalls unmittelbar an ihnen mit dem C abblocken.
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Okay, dann werde ich morgen gleich alle Leitungen so kurz wie möglich ausführen. Danke!
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Rainer P. schrieb: > Welche Leitung meinst du auf dem Layout genau? Die GND-Leitung vom IR2184 zum Mosfet. Ich hab mal zur Veranschaulichung aufgezeichnet, was da so los ist. Vom Treiber ausgehend, kommt nach dem 5V Regler der 100µF Elko, dann der 1000µF Elko und zuletzt die Freilaufdiode des Schaltreglers. Die Stromflußrichtungen habe ich eingezeichnet. Rot: Transistor ein, Grün: Transistor aus. Da die Stromrichtung auf der GND-Leiterbahn wechselt, gibt das schöne Spikes, zumal der Tr. sehr schnell schaltet. Über die G-S Kapazität des Mosfet kommen diese Spikes zum LO-Pin des Treibers. Der Eingang des IR2184 bekommt die Spikes auch ab! Fazit: Die Platine kannst Du wegschmeißen.
der schreckliche Sven schrieb: > Vom Treiber ausgehend, kommt nach dem 5V Regler der 100µF Elko, dann der > 1000µF Elko und zuletzt die Freilaufdiode des Schaltreglers. > > Fazit: Die Platine kannst Du wegschmeißen. Jetzt sehe ich das Problem! Danke, dass du mich darauf hingewiesen und dir die Mühe gemacht hast. Wie kann man dieses Problem beseitigen? Das Layout so gestalten, dass der Ground-Pin die Platine erst nach dem 1000uF Elko verlässt? Das könnte man eventuell auch mit Aufkratzen der Groundleitung und richtigen verbinden mittels kurzen Kupferlitzen provisorisch machen. Ist nicht schön, aber fürs erst würde es funtkionieren. Gibts noch andere Möglichkeiten?
Neuer GND der Platine wird Pin3 des Treibers. Von da in der einen Richtung kurz und dick zum Mosfet. In der anderen Richtung zur PWM-Schaltung. Die bisherigen GND-Anschlüsse der Platine bleiben unbenutzt. Keine Schleife bauen!
Als Versuch möglich, aber um eine neue Platine wirst Du nicht herum kommen. Vorm Fertigen solltest Du das Layout der Kritik stellen.
> Wie kann man dieses Problem beseitigen?
Im Prinzip lässt man alle GND Verbindungen sternförmig auf einen Punkt
zusammen laufen. Da das nicht immer geht, sollte man bei den
Abweichungen gründlich nachdenken - ganz besonders im Umfeld von
Schaltreglern und allen anderen Stellen, wo Wechselströme entstehen.
Hallo Hast Du eigentlich schon mal die Spannungen am Ausgang des Treibers mit einem Oszi nachgemessen ? Hier könnte man sehen ob den irgendwelche "Dreck"-Effekte zu häufigerem Schalten bringen. Das wäre eine Möglichkeit den Treiber dann thermisch zu überlasten. Gruß Ulf
Rainer P. schrieb: > Okay, dann werde ich morgen gleich alle Leitungen so kurz wie möglich > ausführen. Du musst nicht alle Leitungen so kurz wie möglich ausführen, sondern die, die es brauchen. Und dazu musst du betrachten, wie der Strom fließt. Ein einfacher Test an deiner Platine: klemme mal die Oszi-Masse an iegendeinen Massepunkt deiner Platine an. Und jett miss mal andere Massepunkte. Ja richtig: Masse gegen Masse messen! Was siehst du? Spikes und Zacken? Und genau die sieht der Eingang eines ICs auch... Rainer P. schrieb: > Als Schaltregler verwende ich den LM2576TV-012G. Zeichne mal die Stromkreise in dein Design ein... :-o http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler Fazit: schmeiß das Design weg. Das wichtigste Bauteil des Schaltreglers ist falsch gewählt: das Layout. Und dann hinterher noch die Masse irgendwie quer drüber geflutet, so geht das nicht.
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Rainer P. schrieb: > Die Schaltung, welche ich angehängt habe Der High-Side Teil ist überflüssig, da reicht eine Freilaufdiode. Rainer P. schrieb: > Ich > betreibe den MOSFET-Treiber mit einer 5kHz PWM Ich würde >25kHz oder <100Hz nehmen, damit der Motor nicht pfeift. Die Masseführung macht man typisch so: Netzteil -> Leistungsstufe -> Regler Steuerteil -> Steuerteil.
der schreckliche Sven schrieb: > Bitte bloß nicht fragen: "Funktioniert denn das?". Das > funktioniert milliardenfach in Akkuschraubern, auf Mainboards usw usw. Ich glaube kaum, daß man in Akkuschraubern den erhöhten Aufwand treibt. Bei 14,4V sind die Verluste in der Freilaufdiode Pillepalle. Und auf Motherboards habe ich noch nie Motoren gesehen. Wenn Du den Core-Spannungsregler (1,4V) meinst, daß ist eine komplett andere Sache.
Peter D. schrieb: > Ich glaube kaum, daß man in Akkuschraubern den erhöhten Aufwand treibt. Einen Mosfet-Treiber brauchst Du sowieso. Da kannst Du auch den IR2184 nehmen. Statt einer Diode kannst Du auch einen Mosfet einlöten. Bleibt als "erhöhter Aufwand" die Leiterbahn zum Gate (und ein Widerstand). Peter D. schrieb: > Bei 14,4V sind die Verluste in der Freilaufdiode Pillepalle. Die Verlustleistung in einer Diode wird vom Strom verursacht, nicht durch die Betriebsspannung. Auch eine Schottkydiode benötigt schon bei wenigen Ampere ein Wärmemanagement. DAS ist erhöhter Aufwand! Peter D. schrieb: > Und auf Motherboards habe ich noch nie Motoren gesehen. Wenn Du den > Core-Spannungsregler (1,4V) meinst, daß ist eine komplett andere Sache. Ersetze den Motor durch eine Drosselspule............
Hallo Rainer, Mich würde schon interessieren, wie die Geschichte ausgeht. Ich hoffe, Du lässt Dein Publikum nicht im Stich.
Ich danke euch allen für die zahlreichen Tipps und Verbesserungen! Ich speichere alles ab und werde auf jedenfall noch einiges ändern ;-) Habe vorhin wieder alles aufgebaut mit Oszi, Funktionsgenerator etc. und wollte nun ausprobieren, ob das Problem behoben wurde. So typisch es auch ist, bin ich leider nicht mehr dazu gekommen. Eine Steckerhülse ist kaputt gegangen und natürlich habe ich meine letzten beim Zusammenbauen verwendet. Das heißt - morgen neue besorgen bzw. wenn ich keine bekomme muss ich welche bestellen. Ich gebe euch ein Update, sobald ich wieder bereit bin!
der schreckliche Sven schrieb: > Einen Mosfet-Treiber brauchst Du sowieso. Bei nur 5kHz an 36V braucht man keinen Treiber. Bei 250kHz an 24V nehme ich einfach den komplementären Emitterfolger (BC850/BC860). Erst bei richtig Leistung (380V Zwischenkreisspannung) nehme ich Treiber. Mit integrierten High/Low-Side Treibern habe ich auch schlechte Erfahrungen gemacht, obwohl die ja 600V abkönnen sollen. Ich nehme daher normale Treiber mit Pulstrafo dahinter.
Um ein neues Platinenlayout wirst Du wenig Chancen haben vorbei zu kommen. Vorm Belichten und Ätzen aber den kritischen Augen hier vorlegen, sei Dir empfohlen. Zum probieren einzelner Änderungen sind die provisorischen Maßnahmem aber ok.
Peter D. schrieb: > Erst bei richtig Leistung (380V Zwischenkreisspannung) nehme ich > Treiber. Mit integrierten High/Low-Side Treibern habe ich auch schlechte > Erfahrungen gemacht, obwohl die ja 600V abkönnen sollen. Ich nehme daher > normale Treiber mit Pulstrafo dahinter. Mit Treiber-Trafo ist die sicherere Lösung, aber auch komplexer (und damit teurer). Die HV-Treiber (heutzutage teils auch integriert in Controllern) sind ja wegen des geringen Aufwandes so beliebt, aber es fehlt natürlich die galvanische Trennung. Daß ein neues Layout nun auch gut einen Wechsel zu Treiber-Trafo ermöglichte, damit hast Du natürlich uneingeschränkt recht.
Tut mir leid für die verspätete Benachrichtigung - aber Lieferzeiten haben den neuen Versuch sehr hinausgezögert und dann hat noch die Freizeit gefehlt. Auf jedenfall möchte ich allen Danken, die sich hier beteiligt haben. Ich habe einerseits den Bootstrap-Kondensator erhöht und andererseits noch provisorisch auf der momentanen Platine einen neuen Massepunkt gewählt. Die Schaltung funktioniert nun wunderbar! Der Treiber wird nicht mehr heiß - auch nach längeren Betrieb nicht. Danke! Rainer
Gut Ding will Weile haben. (Sprichwort) - Synonyme bei OpenThesaurus https://www.openthesaurus.de/synonyme/Gut+Ding+will+Weile+haben Gefundene Synonyme: Alles braucht seine Zeit (wenn es gelingen soll)., Gut Ding will Weile haben., Kommt Zeit, kommt Rat., (only) time will tell, warten wir's ab, (etwas) wird sich zeigen, man wird sehen,
Rainer, völlig unabhängig vom Zeitpunkt: Danke für Deine Rückmeldung. Wird zu oft "eingespart". ;-)
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