Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Speicherdrossel wird extrem heiß


von Michael S. (the_mole)


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Nachdem ich mich mal an die Schaltnetzteil-Entwicklung rangetraut habe, 
musste ich leider feststellen, dass nicht alles so einfach ist wie es 
scheint. :(

Ich habe vor mein Motorrad mit einem LED-Scheinwerfer auszurüsten 
(Eigenbau, so ca. 80-110W). Ja ich weiß illegal und so. Ist auch nicht 
für die Straße gedacht. Und ja mit den LEDs hab ich schon Erfahrungen 
gemacht. Habe eine 5x10W Stirnlampe mit Abblendautomatik als Testobjekt 
gebaut. Hatte ich schon bei mehreren Nachteinsätzen dabei. Hat sich 
super bewährt. Ein Flutlichtscheinwerfer für den Kopf. Da wars einfach: 
3s Lipo mit 5200mAh und Licht ohne Ende. Da die LEDs 11,2V vertragen hab 
ich das ganze mit Vorwiderständen gelöst und das funktioniert bis zum 
heutigen Tag. ;)

Für den Motorradscheinwerfer wäre aber eine bessere Spannungsversorgung 
notwendig. Die Lichtmaschine packt laut Anleitung ca. 200W. Der 
Gleichrichter/Regler ist aber nicht mehr der neueste vom Stand der 
Technik, und da das Bike keine Batterie besitzt (Gewicht und 
Platzmangel), flackert der normale Halogenscheinwerfer (60/55W) im Stand 
ganz anständig, und der Regler wird trotzdem sehr heiß. Also muss doch 
auch im Stand die Leistung der Lichtmaschine da sein?

Habe deswegen einen aktiven Gleichrichter mit Step-Down Converter 
geplant.
Nach dem Motto: "Wers selber macht ist billiger dran!" Ich falle immer 
wieder auf mich selbst hinein ;)

Nachdem die Leiterplatte da war, und alles eingelötet wurde folgte der 
Testbetrieb. Bis zu 35V Wechselspannung am Eingang und 12A Ausgangstrom 
lassen den Gleichrichterteil der Schaltung kalt. War ja zu erwarten mit 
100A Mosfets.

Der Schalt-Teil des Netzteils ist aber etwas unkonventionell aufgebaut.
Die Regelung übernimmt der MCP16301, ein 500kHz Schaltregler, der 
eigentlich direkt an die Spule angeschlossen wird und 600mA Output 
schafft. Dessen Ausgang habe ich einfach an einen Mosfet-Treiber 
geschaltet der die 2 Mosfets ansteuert. Die sind zusammen mit den 
Gleichrichtermosfets auf einem Kühlkörper montiert und werden im Betrieb 
nur leicht warm. 500kHz sind ja nicht wenig.

Am Eingang habe ich 2 Lipos in Serie zum Testen mit insgesamt 24V 
Leerlaufspannung angeschlossen, damit ich nicht immer das Bike starten 
muss um zu messen. Der Gleichrichter-Teil funktioniert sowieso gut es 
macht keinen Unterschied, am Schaltregler kommt eh nur Gleichspannung 
an.

Aber:
Als Speicherdrossel hab ich eine Ringkern-Drossel mit 47uH/10A 
verwendet. Ist sehr massiv. So etwa 45mm Außendurchmesser. Und die wird 
sehr schnell sehr heiß. Auch ohne Last. Kann es an der hohen 
Schaltfrequenz liegen? Ich habe leider kein Datenblatt dazu aber mir 
kommt vor ich hätte eher einen Induktionsherd gebaut als einen 
Schaltregler. :(

: Verschoben durch User
von der schreckliche Sven (Gast)


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Du hast vermutlich eine Drossel mit Eisenpulverkern verwendet.
Die ist für 500 kHz nicht geeignet.
Was Du brauchst, ist eine Speicherdrossel mit Ferritkern.

von Teo D. (teoderix)


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Michael S. schrieb:
> Als Speicherdrossel hab ich eine Ringkern-Drossel mit 47uH/10A

Sicher daß das eine Speicherdrossel ist?

von Michael S. (the_mole)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Du hast vermutlich eine Drossel mit Eisenpulverkern verwendet.
> Die ist für 500 kHz nicht geeignet.
> Was Du brauchst, ist eine Speicherdrossel mit Ferritkern.

Ja das glaube ich mittlerweile auch. Habe ein Datenblatt zu einer 
ähnlichen, fast identischen Spule gefunden. Dort steht:
"Test-Frequenz: 1kHz"
"Material: Iron-Dust"

Habe mich schon nach einer neuen Spule umgesehen.
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1000000-1099999/001087534-da-01-ml-WE_HCI_SMD_HOCHSTROMIND_7443558330_de_en.pdf
Die sollte doch besser funktionieren? Immerhin steht da schon was von 
100kHz...

Beitrag #5338572 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Michael S. (the_mole)


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Fernlicht schrieb im Beitrag #5338572:
> Wenn mir so ein Heini mit einem blendigen Licht nächtens die
> Sicht vermasseln will, mach ich einfach das FERNLICHT an.

Dort wo ich rumkurve im Finstern gibt es keine Nächsten. Wenn das 
Fernlicht breit genug strahlen würde, dann könnte ich es auch verwenden. 
Die paar Rehe die geblendet werden, können sich eh nicht beschweren. Hab 
sogar mal eines mit der Stirnlampe in Schockstarre versetzt. Das wollte 
sich nicht mehr wegbewegen. Bin dann 3m daneben vorbeigestiefelt. Wenn 
der Scheinwerfer am Bike das auch schafft, kann ich zufrieden sein und 
muss mir keine Gedanken mehr über Wildwechsel machen. ;)

von der schreckliche Sven (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Habe mich schon nach einer neuen Spule umgesehen.
> 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1000000-1099999/001087534-da-01-ml-WE_HCI_SMD_HOCHSTROMIND_7443558330_de_en.pdf
> Die sollte doch besser funktionieren? Immerhin steht da schon was von
> 100kHz...

Und 15 Ampere Sättigungsstrom könnte gerade noch reichen.
Nimm besser zwei davon, und schalte sie parallel, denn die Verluste im 
Ferrit steigen im Quadrat zur mag. Flussdichte.

von Nase (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Dort wo ich rumkurve im Finstern gibt es keine Nächsten. [...]
> Die paar Rehe die geblendet werden, können sich eh nicht beschweren.

Was hast du Nachts mit der Enduro im Wald verloren?!

Oder habe ich da was falsch kombiniert?

von W.S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Die Regelung übernimmt der MCP16301, ein 500kHz Schaltregler,

.. und dann eine 47 µH Ringkern-Drossel verwenden. O ha. Ich hätte bei 
500 kHz eher an eine Hochstromdrossel mit 2.7 .. 6.8 µH gedacht. Dein 
Drosselkern ersäuft ja geradezu im Strom, ohne ihn loszuwerden.

W.S.

von ArnoR (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Nimm besser zwei davon, und schalte sie parallel

Dann ist die resultierende Gesamtinduktivität aber nur noch halb so 
groß. Dadurch verdoppelt sich die Stromwelligkeit insgesamt, und jede 
Drossel hat die gleiche Stromwelligkeit wie wenn man nur eine benutzen 
würde.

> denn die Verluste im Ferrit steigen im Quadrat zur mag. Flussdichte.

Das spielt doch nur eine Rolle wenn ummagnetisiert wird, also bei der 
Stromwelligkeit, siehe oben. Bei 33µH, 500kHz und 10A ist die Welligkeit 
gerade mal 4%, also nichts.

von (prx) A. K. (prx)


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Nase schrieb:
> Was hast du Nachts mit der Enduro im Wald verloren?!

Tagsüber fehlt doch der Spass daran. ;-)

von Achtung Achtung Achtung (Gast)


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Was wird heiß, die Wicklung oder der Kern?

von Michael S. (the_mole)


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Achtung Achtung Achtung schrieb:
> Was wird heiß, die Wicklung oder der Kern?

Der Kern wird heiß. Der Draht bleibt kalt. Solange keine Last am Ausgang 
hängt fließt ja nicht viel Strom. Da hat der Skin-Effekt auch nicht viel 
mitzureden.

von Michael S. (the_mole)


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Nase schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Dort wo ich rumkurve im Finstern gibt es keine Nächsten. [...]
>> Die paar Rehe die geblendet werden, können sich eh nicht beschweren.
>
> Was hast du Nachts mit der Enduro im Wald verloren?!
>
> Oder habe ich da was falsch kombiniert?

Hast du richtig kombiniert. Der Zufahrtsweg zu unserer Almhütte ist lang 
und dunkel. Und mehr Licht kann nie schaden.

von der schreckliche Sven (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Das spielt doch nur eine Rolle wenn ummagnetisiert wird, also bei der
> Stromwelligkeit, siehe oben. Bei 33µH, 500kHz und 10A ist die Welligkeit
> gerade mal 4%, also nichts.

Du hast nicht viel Übung mit sowas?

von Baum (Gast)


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Nase schrieb:
> Was hast du Nachts mit der Enduro im Wald verloren?!
>

Mit dem Licht am Bike ist nachts im Wald vermutlich das gleiche wie bei 
Dämmerung, zumindest auf die nächsten paar hundert meter.

von ArnoR (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Du hast nicht viel Übung mit sowas?

Vielleicht sprichst du mal Klartext.

von der schreckliche Sven (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Das spielt doch nur eine Rolle wenn ummagnetisiert wird,

Du hast das richtige Stichwort schon genannt. Wenn bei der im 
Eingangspost gezeigten Schaltung der obere T. abschaltet, wechselt das 
Magnetfeld seine Richtung, die Spannung an der Wicklung wechselt die 
Vorzeichen, und die Spule wird von einer Stromsenke zur Stromquelle. Der 
Strom behält dabei seine Richtung.
Die Stromwelligkeit interessiert den Ferritkern dabei einen Dreck. Er 
wird bei jedem Schaltvorgang um-magnetisiert, und dabei spielt im 
Hinblick auf Verluste nur die Stärke des Magnetfeldes eine Rolle.

von ArnoR (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Wenn bei der im
> Eingangspost gezeigten Schaltung der obere T. abschaltet, wechselt das
> Magnetfeld seine Richtung

Nein, das tut es nicht. Die Flussdichte nimmt nur ab, sie wechselt aber 
nicht das Vorzeichen. Der Strom in der Drossel fließt immer in der 
gleichen Richtung. Der Kern ist gleichstromvormagnetisiert und es liegt 
die Welligkeit drauf.

der schreckliche Sven schrieb:
> die Spannung an der Wicklung wechselt die Vorzeichen

Das ist richtig, weil sich die Richtung der Flussänderung umkehrt.

der schreckliche Sven schrieb:
> Der Strom behält dabei seine Richtung.

Ja, und genau deswegen ist auch die Magnetisierung nicht umgekehrt.

von Achim S. (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Wenn bei der im
> Eingangspost gezeigten Schaltung der obere T. abschaltet, wechselt das
> Magnetfeld seine Richtung, die Spannung an der Wicklung wechselt die
> Vorzeichen,

Nicht das Magnetfeld wechselt seine Richtung sondern dB/dt wechselt die 
Richtung (die induktive Spannung ist proportional zu dB/dT, nicht zu B). 
Die Richtung von B bleibt erst mal gleich, B wird nur kleiner statt 
weiter anzusteigen.

der schreckliche Sven schrieb:
> Die Stromwelligkeit interessiert den Ferritkern dabei einen Dreck. Er
> wird bei jedem Schaltvorgang um-magnetisiert,

Nein, wird er nicht.

der schreckliche Sven schrieb:
>... und dabei spielt im
> Hinblick auf Verluste nur die Stärke des Magnetfeldes eine Rolle.

Genau. Und die Stärke des Magnetfelds ergibt sich aus I.

I hängt natürlich vom Integral über die Spannung, aber wenn die 
Schaltfrequenz hoch genug ist, dann bleiben I (und B) fast konstant. Es 
ist genau wie von Arno beschrieben: wenn I nur um 4% variiert, dann 
variiert auch B nur um 4%.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Wenn ein Gleichstrom durch die Wicklung fließt, wird der Ferritkern 
nicht warm. Wenn der Gleichstrom eine kleine Welligkeit besitzt, wird 
der Ferritkern immer noch nicht warm. (Als Filterspule).

Warum wird er dann im Schaltbetrieb heiß?

von Achtung Achtung Achtung (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Das spielt doch nur eine Rolle wenn ummagnetisiert wird,
>
> Du hast das richtige Stichwort schon genannt. Wenn bei der im
> Eingangspost gezeigten Schaltung der obere T. abschaltet, wechselt das
> Magnetfeld seine Richtung, die Spannung an der Wicklung wechselt die
> Vorzeichen, und die Spule wird von einer Stromsenke zur Stromquelle. Der
> Strom behält dabei seine Richtung.
> Die Stromwelligkeit interessiert den Ferritkern dabei einen Dreck. Er
> wird bei jedem Schaltvorgang um-magnetisiert, und dabei spielt im
> Hinblick auf Verluste nur die Stärke des Magnetfeldes eine Rolle.

Alles richtig so. So ist es. Damit sollte alles klar sein.

von ArnoR (Gast)


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Achtung Achtung Achtung schrieb:
> Alles richtig so. So ist es.

Nein, ist es nicht.
Lies einfach mal was Achim S. und ich oben schrieben.

von tja (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Wenn bei der im
> Eingangspost gezeigten Schaltung der obere T. abschaltet, wechselt das
> Magnetfeld seine Richtung

Die Spannung wechselt das Vorzeichen, aber Strom und auch Magnetfeld 
werden nicht "umgepolt". Die Richtung der Änderung wechselt bei beiden - 
von ansteigend zu fallend.

Was zählt, ist, wie weit diese Änderung geht. Es muß der Nullpunkt der 
Hysteresekurve nicht durchlaufen werden, damit Verluste entstehen.

Es reicht auch genügend weite und häufige Änderung auf einer Seite der 
Aussteuerung. Sonst entstünden dabei (DC-Drossel) doch allein 
Leitverluste im Kupfer - schön wär's.

von tja (Gast)


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tja schrieb:
> Sonst entstünden dabei (DC-Drossel) doch allein
> Leitverluste im Kupfer - schön wär's.

Bitte "Leit-" streichen.

von Achim S. (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Wenn der Gleichstrom eine kleine Welligkeit besitzt, wird
> der Ferritkern immer noch nicht warm. (Als Filterspule).
>
> Warum wird er dann im Schaltbetrieb heiß?

Die Spule des TO wird heiß, weil sie für diese Anwendung (Frequenz) 
ungeeignet ist. (hast du ja oben selbst richtig festgestellt).

Zu deiner Unterscheidung Filterspule mit kleiner Welligkeit versus 
Schaltbetrieb: bei der "kleinen Welligkeit, die nicht zu einer 
Aufheizung führt", betrachtest du möglicherweise eine kleine 
Spannungswelligkeit.

Aber um in einer Filterspule von 33µH bei 500kHz eine "kleine 
Stromwelligkeit von 4%" zu erzeugen musst du genau die 24V-Sprünge 
anlegen wie in dieser Schaltanwendung.

von Michael S. (the_mole)


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Danke für die konstruktiven Antworten. Spule mit Ferritkern ist 
bestellt.
Werde nächste Woche berichten :)

von Achtung Achtung Achtung (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Achtung Achtung Achtung schrieb:
>> Alles richtig so. So ist es.
>
> Nein, ist es nicht.
> Lies einfach mal was Achim S. und ich oben schrieben.

Dann zeige uns doch bitte mal das Potential an der Speicherdrossel Pin 2 
in Abhängigkeit von der Zeit.

von Achim S. (Gast)


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Achtung Achtung Achtung schrieb:
> Dann zeige uns doch bitte mal das Potential an der Speicherdrossel Pin 2
> in Abhängigkeit von der Zeit.

Die Spannung an dem Pin springt zwischen 24V und GND hin und her. Wie 
sollte es beim Buck-Regler wohl anders sein? Da ich nicht der TO bin und 
seinen Aufbau nicht hier habe, kann ich dir aber leider keine Messung 
dazu zeigen.

Was ich dir stattdessen zeigen kann ist die oben angehängte Messung des 
ESR einer Eisenpulverspule in Abhängigkeit von der Frequenz. Es ist 
nicht die selbe Spule wie beim TO (die habe ich nicht), aber eine 
Eisenpulverspule dieser Bauart
https://www.buerklin.com/de/search?text=eisenpulver
mit 15A Nennstrom. Das prinzipielle Verhalten des Eisenpulvermaterials 
kann man damit gut zeigen, auch wenn nicht die exakten Werte für die 
Spule des TO rauskommen.

Du siehst der Messung an, dass für ein 500kHz Signal ein ESR von ca. 
280Ohm vorliegt. Im 1kHz Bereich, wo die Spule spezifiziert ist, liegt 
der ESR unter 100mOhm.

Die 280Ohm wirken für den Ripple-Anteil des Stroms bei 500kHz. Wenn der 
Ripple 0,4A Peak Peak sein sollte, entspricht das einen Effektivwert des 
Ripples von ~115mA und einer Heizleistung im Kern von 3,7W. (Der 
tatsächliche Stromripple mag anders sein, da die Eisenstaubspule des TO 
unter diesen Bedingungen und bei dieser Frequenz wohl auch nicht mehr 
die vollen 47µH hat, die bei 1kHz spezifiziert sind).

Die genauen Werte der Spule des TO werden also andere sein. Aber das 
prinzipielle Problem wird trotzdem schon aus dieser Messung deutlich: 
die Verluste steigen bei diesem Material mit der Frequenz so stark an, 
dass auch kleine Ripple-Ströme schon zu nennenswerten Heizleistungen 
führen. Deswegen braucht es ein anderes Material für den Kern.

von voltwide (Gast)


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Top Beitrag. Sas Eisenpulver derartig grottig ist, habe ich bislang nur 
geahnt.

von hinz (Gast)


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voltwide schrieb:
> Top Beitrag. Sas Eisenpulver derartig grottig ist, habe ich
> bislang nur
> geahnt.

Die Eisenpulverkerne können nichts dafür dass sie falsch angewendet 
werden.

Bei Micrometals gibts ein Programm zur Berechnung von deren Kernen.

von Teo D. (teoderix)


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Hier ne brauchbare Zusammenfassen.
(Obs inhaltlich wirklich 100% ist?)
http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/cq-dl/1985/page496/index.html

von hinz (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Hier ne brauchbare Zusammenfassen.
> (Obs inhaltlich wirklich 100% ist?)
> http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/ra...

Das ist mehr für Hobbyfunker.

von Teo D. (teoderix)


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hinz schrieb:
> Das ist mehr für Hobbyfunker.

Äää, und das ändert die unterschiedlichen Eigenschaften der 
Kernmaterialien in wie weit, oder wie meinst du das?

von Michael S. (the_mole)


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So die neue Ferrit-Spule ist getestet. Ergebnis:
Gesamtverbesserung gleich null

Die Ausgangsspannung bleibt zwar jetzt stabil am eingestellten Wert, das 
laute Summen ist stark zurückgegangen und auf der Spule kann man auch 
keine Spiegeleier mehr braten, aber:

Die Transistoren werden trotz 100x50x30mm Kühlkörper viel heißer. Bei 
einer 20W Glühbirne als Last auf 12V Ausgangsspannung und 24V am Eingang 
fließen etwa 2A. Das ist ein Wirkungsgrad von 40%! So wird das mit 200W 
Leistung nichts. Werde als nächstes ein gutes Oszi anschaffen und 
vielleicht die PWM-Frequenz etwas verringern, sofern das am kleinen 
Platinenlayout möglich ist. Werde wieder berichten :-(

von der schreckliche Sven (Gast)


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Michael S. schrieb:
> die neue Ferrit-Spule...

Kannst Du die mal beschreiben?

von the_mole (Gast)


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von Achim S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Die Ausgangsspannung bleibt zwar jetzt stabil am eingestellten Wert, das
> laute Summen ist stark zurückgegangen und auf der Spule kann man auch
> keine Spiegeleier mehr braten

Also die Spule bleibt kalt (früher wurde sie heiß). Und die Spannung 
wird stabil erzeugt. Und du bewertest den Effekt der neuen Spule mit

Michael S. schrieb:
> Gesamtverbesserung gleich null

Die Einschätzung verstehe ich nicht. Wenn du geschrieben hättest "aber 
die Schaltung läuft immer noch nicht so, wie sie soll" hätte ich dir 
zustimmen können.

Michael S. schrieb:
> Werde als nächstes ein gutes Oszi anschaffen und
> vielleicht die PWM-Frequenz etwas verringern

Tu das, beide Maßnahmen scheinen mir sinnvoll.

Und ich würde evtl. vorher schon mit der deadtime des LM5104 spielen 
(d.h. größeren Widerstand an RT). Du hast aktuell eine Totzeit in der 
Gegend von einigen 10ns eingestellt. Die Totzeit beginnt bei dem Treiber 
zu laufen, sobald die Gatespannung Vdd/2 erreicht hat. Bei Vdd/2=7V ist 
dein IRF4704 aber noch vollständig aufgesteuert. Vielleicht hast du 
einfach einen ordentlichen shoot-through.

Das Oszi wird dir genaueres dazu sagen.Und wenn das tatsächlich die 
Ursache für deine heißen Transistoren ist, dann sollten sowohl eine 
längere Totzeit als auch eine langsamere PWM helfen.

von Michael S. (the_mole)


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Soo lange ists her, aber jetzt habe ich die Zeit gefunden, das Projekt 
nochmal anzugehen..


Update: Den MCP16301 habe ich aus der Schaltung verbannt. Der 
Mosfet-Treiber LM5104 hat statt 10kOhm am RT-Pin jetzt 47kOhm. Die 
Dead-Time sollte jetzt im Bereich von 100ns liegen, also etwas 
moderater.

Die Schaltung habe ich auf einer neuen Leiterplatte mit neuen Bauteilen 
aufgebaut, lediglich die Transistoren, 6x IRFZ44N, den LM5104 und die 
Spule habe ich ausgelötet und übernommen.
Das PWM-Signal erzeugt jetzt statt dem MCP16.. ein PIC12F683 auf eigener 
Platine mit separatem 5V-Spannungsregler, der wiederum 14V vom ersten 
linearen Regler erhält.

Für den ersten Test habe ich mich für eine PWM-Frequenz von 10kHz 
entschieden.
Die Spannung am Ausgangskondensator wird per Spannungsteiler abgegriffen 
und ausgerechnet. Eine simple Zweipunktregelung erfüllt für den Test 
ihren Zweck.

Beim ersten Testlauf wurden wieder mal die beiden Transistoren des 
Step-Down-Teils etwas wärmer. Diesmal ohne Kühlkörper, dafür aber ohne 
Last.

Die im Programm eingestellten 9V hielt die Schaltung eigentlich ganz 
gut. Am Serial-Monitor des Pickits wurde um die 200mV Schwankung 
angezeigt.


Jetzt trat aber ein neues Problem auf.
Während dem Umprogrammieren des PICs gabs plötzlich Geknister...

Habe sofort die Spannungszufuhr gekappt und alles durchgeschaut. Es war 
nichts warm und es roch auch nichts. Mein Verdacht fiel auf die Spule. 
Vielleicht hat der PIC während dem Programm-Update den PWM-Pin ein- und 
ausgeschaltet.

Also nochmal probiert: BUMMM!
Der magische Rauch war nicht zu übersehen, und leider hat er sich auch 
durch Flüche meinerseits nicht dazu überreden lassen sich wieder ins 
MOSFET-Gehäuse zu begeben. Jetzt aber das verwunderliche:

Der explodierte FET war nicht mal warm!! Explodiert ist er gefühlt 
0,1sec nach dem Einschalten. Außerdem war er vom Gleichrichter-Teil, der 
eigentlich tadellos funktionierte. Wie kann das sein?? Im angehängten 
Schaltplan war es Q4. Der hat jetzt einen Riss quer durchs Gehäuse.
Kann es sein, dass ein aktiver Gleichrichter zwingend eine Last 
benötigt??
Bilde mir ein, etwas derartiges gelesen zu haben.


Was noch ein Problem des Step-Down-Teils gewesen sein könnte: Im 
Leerlauf ohne Last fliesst eigentlich kein Strom durch die Spule. Nur 
der Ausgangskondensator wird ge- und entladen, und das über die Spule, 
was vielleicht die starke Erwärmung ohne Last erklären wurde...

von Achim S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Wie kann das sein?? Im angehängten
> Schaltplan war es Q4. Der hat jetzt einen Riss quer durchs Gehäuse.
> Kann es sein, dass ein aktiver Gleichrichter zwingend eine Last
> benötigt??

Wie groß sind den die Filterkondensatoren hinter deinem aktiven 
Gleichrichter? Mehr als ein paar hundert µF konnen beim Einschalten 
deinen FET überlasten. Denn der muss genau so viel verbraten, wie im 
Kondensator gespeichert wird (1/2*C*U^2). Der IRF3704 hat eine Avalanche 
Energie von 216mJ - diese Energiemenge reicht im Durchbruch aus, um das 
verfügbare Silizium-Volumen bis an die Grenztemperatur aufzuheizen. Mehr 
würde ich ihm auch beim Laden einer Kapazität nicht zumuten wollen. 
Wobei die genauen Verhältnisse davon abhängen, in welchem Zeitpunkt (bei 
welcher Phase deiner AC-Spannung) eingeschaltet wird.

Michael S. schrieb:
> Der explodierte FET war nicht mal warm!!

Er wird vielleicht außen nicht spürbar warm und ist innen trotzdem schon 
überhitzt.

von Teo D. (teoderix)


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Michael S. schrieb:
> Vielleicht hat der PIC während dem Programm-Update den PWM-Pin ein- und
> ausgeschaltet.

Beim Pickit3 Läuft das alte Programm 2-3 mal kurz weiter u. neu an!

von ACDC (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Dessen Ausgang habe ich einfach an einen Mosfet-Treiber
> geschaltet der die 2 Mosfets ansteuert.

Das ist total falsch.
Du kannst den GND Fet nicht "dauerhaft" einschalten wie es jetzt 
passiert.

von Al3ko -. (al3ko)


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Michael S. schrieb:
> Während dem Umprogrammieren des PICs gabs plötzlich Geknister...

Ist das normal, dass man den uC im laufenden Betrieb umprogrammiert?

Gruß,

von Michael S. (the_mole)


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Al3ko -. schrieb:
> Michael S. schrieb:
> Während dem Umprogrammieren des PICs gabs plötzlich Geknister...
>
> Ist das normal, dass man den uC im laufenden Betrieb umprogrammiert?
> Gruß,

Anders gehts nicht, da der PIC die Versorgungsspannung vom Gleichrichter 
erhält, und nicht vom PICkit. Ohne Spannung am Gleichrichter lässt er 
sich nicht programmieren. In der Theorie ist wurscht, weil er die FETs 
sowieso nicht gleichzeitig einschalten kann. Die halbe Sekunde die der 
Ausgang herumfloatet, sollte nichts ausmachen.

Achim S. schrieb:
> Der IRF3704 hat eine Avalanche Energie von 216mJ - diese Energiemenge
> reicht im Durchbruch aus, um das verfügbare Silizium-Volumen bis an die
> Grenztemperatur aufzuheizen.

Habe vergessen den Schaltplan zu aktualisieren. Es sind statt dem 
IRF3704 jetzt IRFZ44N verbaut. Hätte in der Anwendung aber keinen großen 
Unterschied gemacht.

Achim S. schrieb:
> Wobei die genauen Verhältnisse davon abhängen, in welchem Zeitpunkt (bei
> welcher Phase deiner AC-Spannung) eingeschaltet wird.

Das könnte das Problem sein: Weil der Gleichrichter ja vorher schon 
funktionierte, habe ich auf die Wechselspannung verzichtet und bin 
direkt mit Gleichspannung auf den Eingang gegangen. Dafür muss ich das 
Bike nicht starten, sondern kann mit dem 4s-Lipo herumprobieren. Gut 
möglich das der niedrige Innenwiderstand des Lipos und der große 
Ausgangskondensator mit 4700uF den FET gekillt hat...

Teo D. schrieb:
> Beim Pickit3 Läuft das alte Programm 2-3 mal kurz weiter u. neu an!

 Ja das Phänomen ist mir des öfteren schon aufgefallen. Habe allerdings 
ein Pickit2..

von Al3ko -. (al3ko)


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Michael S. schrieb:
> Al3ko -. schrieb:
>> Michael S. schrieb:
>> Während dem Umprogrammieren des PICs gabs plötzlich Geknister...
>> Ist das normal, dass man den uC im laufenden Betrieb umprogrammiert?
>> Gruß,
>
> Anders gehts nicht, da der PIC die Versorgungsspannung vom Gleichrichter
> erhält, und nicht vom PICkit. Ohne Spannung am Gleichrichter lässt er
> sich nicht programmieren. In der Theorie ist wurscht, weil er die FETs
> sowieso nicht gleichzeitig einschalten kann. Die halbe Sekunde die der
> Ausgang herumfloatet, sollte nichts ausmachen.

Hallo Michael,
das ergibt Sinn, dass man den uC ohne Spannung nicht programmieren kann.
Ich hätte eine weitere Frage, falls ich darf:
Während des Programmierens sind die Ausgänge des uC doch sicherlich 
undefiniert, es kann also vorkommen, dass beide Fets für diesen Zeitraum 
gleichzeitig eingeschaltet sind. Kann das nicht die Fets im Prinzip 
zerstören? Wie löst man das in der Praxis?

Oder sehe ich ein Problem, dass es gar nicht gibt?

Gruß,

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Al3ko -. schrieb:
> Oder sehe ich ein Problem, dass es gar nicht gibt?

Ja, die Lösung des "Problems" ist der LM5104.

von Michael S. (the_mole)


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So Problem ist endgültig gelöst:

Der aktive Gleichrichterteil wurde durch Schottky-Dioden ersetzt. Mir 
gehts nicht um jedes Milliwatt sondern eher um Zuverlässigkeit.

Schaltung läuft jetzt auf 120kHz im Zweipunktregelverfahren und das im 
Leerlauf und unter Last absolut sauber. Die eingestellte Spannung wird 
auf 0,1-0,2V genau erreicht. Absoluter Stresstest waren drei H4-Birnen 
mit je 60W. Siehe da: Keine nennenswerten Schwankungen am Ausgang. 
Temperatur am Kühlkörper stabil und anfassbar. Mit ohmschen Verbrauchern 
ja eigentlich keine Kunst. Inwiefern sich das jetzt mit dem 100W 
LED-Scheinwerfer verträgt wird sich erst zeigen.

Danke nochmal für die konstruktiven Antworten, insbesondere den Tipp mit 
dem Ferritkern, jetzt ist endlich Ruhe im Thread.

: Bearbeitet durch User
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