Hallo in die Runde,
Ich habe anliegende H-Brücke mit je 3 Parallelen IRF3204 MOSFET pro
Zweig gebaut. Der Motor läuft soweit, das Kart (24 V/ 450 W) steht aber
noch aufgebockt da. Der Motor wurde mech. für die Messungen blockiert.
Anliegend habe ich ein paar Messungen gemacht und würde Euch um
Meinungen und Hinweise bitten. Die Messungen deshalb, weil beim ersten
Mal ein Zweig hoch ging. Das lag aber höchstwahrscheinlich an einer
falschen Programmierung. Hab mir die Abfolge leider nicht aufgeschrieben
damals…
Leider hab ich die höheren Verluste der Bodydioden nicht beachtet. Ist
das so korrekt ? Die Kühlkörper wurden auf 10 W Schaltverluste
ausgetestet. Dabei treten 75 Grad auf.
Danke für eure Unterstützung.
Danny schrieb:> Die Kühlkörper wurden auf 10 W Schaltverluste ausgetestet.
Was bedeutet das? Wie hast du da was "ausgetestet"?
> Anliegend habe ich ein paar Messungen gemacht und würde Euch um> Meinungen und Hinweise bitten.
Was sieht man auf diesen Screenshots?
Wie sehen die Ansteuersignale zwischen G und S aus? Was klingelt da so?
> Ist das so korrekt ?
Nein ist es nicht. Siehe den anderen Thread,
wo ich schon schrieb:>> bitte nicht Plenken!>> Ein Satzzeichen hat keine eigene Zeile verdient.
EDIT: das nächste Mal dann auch gleich das richtige Forum auswählen. Die
Frage hier betrifft ein zutiefst analoges Thema.
Lothar M. schrieb:> Was bedeutet das? Wie hast du da was "ausgetestet"?
Die Beschreibung ist im pdf mit den Messungen versteckt: per
Heizwiderstand 10W verbraten und die Temperaturerhöhung des Kühlkörpers
gemessen.
Dort findet sich auch der Vermerk:
"Bei 30 A Ausgangsstrom fließt durch jede Bodydiode unten links (-T3) je
10 A. Der Spannungsfall der IRF3205 beträgt 0,7 V -> also insgesamt 21
W"
Dazu der Hinweis an den TO: da du eine H-Brücke hast kannst du die FETs
so ansteuern, dass der Spannungsabfall an der Body-Diode durch den
leitenden FET "kurzgeschlossen" wird. Wenn der FET durchgesteuert ist,
ist es ihm egal, ob der Strom von Drain nach Source oder von Source nach
Drain fließt - in beiden Fällen wird nur der R_DSon wirksam, der weniger
Spannungsabfall verursacht als die Body-Diode.
Achim S. schrieb:> Die Beschreibung ist im pdf mit den Messungen versteckt
Richtig.
Für die Schaltverluste wäre noch interessant, ob die Annahmen mit 100ns
und 70ns auf der Leistungsseite auch tatsächlich funktionieren. Denn wie
schon im
Beitrag "Re: Pull down am MOSFET"
angemerkt, ist die verwendete Ansteuerungart "not recommended".
Danny schrieb:> würde Euch um Meinungen und Hinweise bitten.
Es klingelt bei dir ordentlich auf den Leitungen.
Kann ein Messproblem sein (Iszi-Masseclip) aber wahrscheinlicher ein
GND-Plane Problem beim Aufbau. "die Rückseite der Platine ist wichtiger
als der Schaltplan".
Es gibt nichts was den Strom gleichmässig auf die FETs und die
nachträglich eingelöteten Freilaufdioden verteilt.
Ziemlich hohe Schaltfrequenz im Vergleich zur Motoinduktivität, ist das
nötig ?
Lothar M. schrieb:> Achim S. schrieb:>>> Die Beschreibung ist im pdf mit den Messungen versteckt>> Richtig.> Für die Schaltverluste wäre noch interessant, ob die Annahmen mit 100ns> und 70ns auf der Leistungsseite auch tatsächlich funktionieren. Denn wie> schon im> Beitrag "Re: Pull down am MOSFET"> angemerkt, ist die verwendete Ansteuerungart "not recommended".
Die Schaltzeiten sind etwas größer als in der theoretischen Berechnung.
Könnte aber auch am Gatewiderstand 5 Ohm für EIN liegen und am Pull down
für AUS. Sehe ich das korrekt?
Danke.
> Dazu der Hinweis an den TO: da du eine H-Brücke hast kannst du die FETs> so ansteuern, dass der Spannungsabfall an der Body-Diode durch den> leitenden FET "kurzgeschlossen" wird. Wenn der FET durchgesteuert ist,> ist es ihm egal, ob der Strom von Drain nach Source oder von Source nach> Drain fließt - in beiden Fällen wird nur der R_DSon wirksam, der weniger> Spannungsabfall verursacht als die Body-Diode.
Danke, den Inhalt verstehe ich grad nicht richtig.
Für EIN sind nur die Diagonalen Zweige ON. Wenn T1 und T4 bei mir an
sind kann nicht noch T3 EIN sein. Dann gäbe es doch einen Kurzschluss.
> Ziemlich hohe Schaltfrequenz im Vergleich zur Motoinduktivität, ist das> nötig ?
Beim Chinaregler schalten die MOSFET mit 16 kHz und haben Rdson 6 mOhm.
https://skoda.daves.cz/YK31C_mod_tuning?&tisk=1&limit1=&all1=
Weniger Schalten -> weniger Verluste
Lothar M. schrieb:> angemerkt, ist die verwendete Ansteuerungart "not recommended".
Wir können ja mal zu seinen Gunsten annehmen, das die LED von
Gegentaktausgängen angesteuert werden :-P
Aber der Hinweis mit den antiparallelen LED hat nicht gewirkt und was
noch viel schlimmer ist, das die Gegen-EMK des Motor in eine
Versorgungsschiene ohne jegliche Abblockung geführt wird. Da müssen ein
paar dicke Elkos niederohmig an die MOSFets.
Danny schrieb:> Danke, den Inhalt verstehe ich grad nicht richtig.>> Für EIN sind nur die Diagonalen Zweige ON. Wenn T1 und T4 bei mir an> sind kann nicht noch T3 EIN sein. Dann gäbe es doch einen Kurzschluss.
Wenn T1 eingeschaltet ist, darf T3 natürlich nicht gleichzeitig
eingeschaltet sein: das ergäbe tatsächlich den Kurzschluss und die FETs
würde zerstört.
Aber in deinem pdf mit Messungen hattest du geschrieben:
"Bei 30 A Ausgangsstrom fließt durch jede Bodydiode unten links (-T3) je
10A. Der Spannungsfall der IRF3205 beträgt 0,7 V -> also insgesamt 21
W."
Diesen Stromfluss durch die Body-Diode von T3 hast du nicht, wenn T1
eingeschaltet ist. Sondern dann, wenn T1 mit PWM angesteuert wird
während der Off-Phase der PWM. Und in dieser Off-Phase von T1 kannst du
T3 einschalten.
Aktuell wirken die Body-Dioden von T3 als Freilaufdioden für deine PWM
an T1. Mit der zusätzlichen Ansteuerung von T3 hättest du einen sog.
aktiven Freilauf, bei dem nicht mehr der Spannungsabfall an den
Bodydioden sondern nur noch der Spannungsabfall am eingeschalteten FET
auftritt.
Aber natürlich musst du dann noch stärker darauf achten, keinen Fehler
in der Ansteuerung zu machen. Denn wie du selbst schon beschrieben hast:
wenn versehentlich mal T1 und T3 gleichzeitig eingeschaltet werden, wird
das sehr schnell die FETs zerstören.
Achim S. schrieb:> Denn wie du selbst schon beschrieben hast:> wenn versehentlich mal T1 und T3 gleichzeitig eingeschaltet werden, wird> das sehr schnell die FETs zerstören.
Ich hänge mal ein Paper an, in dem eine recht gut durchdachte modulare
Halbbrücke entwickelt wird. Vllt. wird dann auch klar, was ich mit den
antiparallelen LED meine. Sorry für die 600kB.
Achim S. schrieb:> Aktuell wirken die Body-Dioden von T3 als Freilaufdioden für deine PWM> an T1. Mit der zusätzlichen Ansteuerung von T3 hättest du einen sog.> aktiven Freilauf, bei dem nicht mehr der Spannungsabfall an den> Bodydioden sondern nur noch der Spannungsabfall am eingeschalteten FET> auftritt.> Aber natürlich musst du dann noch stärker darauf achten, keinen Fehler> in der Ansteuerung zu machen. Denn wie du selbst schon beschrieben hast:> wenn versehentlich mal T1 und T3 gleichzeitig eingeschaltet werden, wird> das sehr schnell die FETs zerstören.
Hallo und vielen dank für Deine wirklich ausführliche & sachliche
Erklärung. Eventuell ist es nicht ganz klar hervorgegangen oder von mir
schlecht beschrieben worden. T1 bekommt PWM und T4 ist dauernd EIN. Das
ist auch im PDF mit den Messungen beim 3. Bild mit den 12,7 V G-S zu
sehen.
Frage mich gerade, warum dann über die Bodydioden von T3 trotzdem Strom
fließt?
Danny schrieb:> T1 bekommt PWM und T4 ist dauernd EIN.
gut
Danny schrieb:> Frage mich gerade, warum dann über die Bodydioden von T3 trotzdem Strom> fließt?
Weil deine Last induktiv ist. Die Induktivität sorgt dafür, dass der
Strom auch in der Off-Phase von T1 weiter fließt. Und weil T1 keinen
Strom mehr liefert, muss er über T3 kommen.
Steuere T3 komplementär zu T1 an. Mit ein wenig Totzeit dazwischen,
damit es sicher nicht zum kurzzeitigen "Kurzschluss" im Umschaltmoment
kommt, und du reduzierst die Verluste in T3 deutlich.
> Weil deine Last induktiv ist. Die Induktivität sorgt dafür, dass der> Strom auch in der Off-Phase von T1 weiter fließt. Und weil T1 keinen> Strom mehr liefert, muss er über T3 kommen.> Steuere T3 komplementär zu T1 an. Mit ein wenig Totzeit dazwischen,> damit es sicher nicht zum kurzzeitigen "Kurzschluss" im Umschaltmoment> kommt, und du reduzierst die Verluste in T3 deutlich.
Ja, ist dann soweit klar. Der Strom kann halt nicht bei Induktiver Last
schlagartig 0 werden/sein. Leider ist die vorgeschlagene Ansteuerung
nicht möglich, nutze nur ein PWM Signal und UND Gatter.
Vielen Dank erneut 👍.
Danny schrieb:> Leider ist die vorgeschlagene Ansteuerung> nicht möglich, nutze nur ein PWM Signal und UND Gatter.
Deswegen hatte Matthias oben eine Beschaltung vorgeschlagen, bei der die
LEDs deiner Opto-Treiber antiparallel angeschlossen werden, so dass ein
Steuersignal ausreicht um T1 und T3 komplementär zu betreiben. Und durch
die passende RC-Beschaltung an den LEDs kann man die gewünschte Totzeit
festlegen.
Je nachdem, welche Betriebsfälle du mit deiner Ansteuerung alle abdecken
möchtest kann das eine gute Idee sein oder auch nicht.
Anbei eine Aufstellung über die Verlustleistungen für 15, 30 und 40 A
Motorstrom einmal mit Bodydioden, einmal mit aktivem Freilauf.
Interessant für dich ist der maximale R th case-ambient, den dein
Kühlkörper (Gehäuse) haben darf.
PS.: Nochmal auf Rechen- und andere Fehler kontrollieren kann sicher
nicht schaden...
Christian U. schrieb:> Anbei eine Aufstellung über die Verlustleistungen für 15, 30 und> 40 A Motorstrom einmal mit Bodydioden, einmal mit aktivem Freilauf.> Interessant für dich ist der maximale R th case-ambient, den dein> Kühlkörper (Gehäuse) haben darf.> PS.: Nochmal auf Rechen- und andere Fehler kontrollieren kann sicher> nicht schaden...
Hallo Christian, vielen Dank für deine Mühe und die Berechnungen.
Nachrechnen konnte ich leider noch nicht, aber bei Gelegenheit werde ich
dies tun. Wäre es bitte möglich, die Tabelle zur Verfügung zu stellen?
Hilft vielleicht anderen auch ?
Jedenfalls bin ich selbst mal Probe gefahren und war überrascht, dass
der Strom sogar kurzzeitig an/ etwas über 60 A beträgt. Die 35 A KFZ
Sicherung hat gehalten, ebenso wie die MOSFET 😄. Auf dem Oszi sieht man
den Strom ganz gut bei 500 oder 1000 ms/DIV. An den Kühlkörpern konnte
man kaum Hitze/ Erwärmung feststellen. Längere Tests stehen noch aus,
aber es sieht erstmal gut aus.
Danke an alle bis hierhin erstmal.
Danny schrieb:> Hallo Christian, vielen Dank für deine Mühe und die Berechnungen.> Nachrechnen konnte ich leider noch nicht, aber bei Gelegenheit werde ich> dies tun. Wäre es bitte möglich, die Tabelle zur Verfügung zu stellen?> Hilft vielleicht anderen auch ?
Ist (weiterhin ungeprüft) anbei.
> Jedenfalls bin ich selbst mal Probe gefahren und war überrascht, dass> der Strom sogar kurzzeitig an/ etwas über 60 A beträgt. Die 35 A KFZ> Sicherung hat gehalten, ebenso wie die MOSFET 😄. Auf dem Oszi sieht man> den Strom ganz gut bei 500 oder 1000 ms/DIV. An den Kühlkörpern konnte> man kaum Hitze/ Erwärmung feststellen. Längere Tests stehen noch aus,> aber es sieht erstmal gut aus.
Das solltest du nicht über die Temperaturerhöhung der Kühlkörper
abschätzen sondern mittels der Maximum Safe Operating Area aus dem
Datenblatt absichern.
Danny schrieb:> IRF3204
Ich hatte die Daten für einen IRF3205PbF aus den Datenblättern...
Christian U. schrieb:> Danny schrieb:>> IRF3204>> Ich hatte die Daten für einen IRF3205PbF aus den Datenblättern...
Meines Wissens gibt_es_keinen "IRF3204" - oder etwa doch? IRF bzw.
Infineon scheint den nicht zu kennen (ich habe das Kürzel auch zum
ersten mal gelesen hier... nun gut, muß ja nichts heißen), welcher
Hersteller vertreibt den? (Manche "IRFXXXX" gibt es auch von anderen
Herstellern als IRF, und einige wenige Typen sogar nur von solchen.)
