Reverse battery protection mit P Kanal Mosfet klappt nicht

[Reinhard (reinhard_k118)]

Guten Morgen, habe eine 24V Elektronik die über einen Stecker versorgt 
wird. Intern trenne ich aber auf zwei Kreise auf. V24V_Stepper + 
V24V_Motor (->cpu Netzteil). Beide haben angehängte Reverse battery 
protection. Die klappt so aber wohl nicht weil in die Schaltung bis zur 
Netzteil Strombegrenzung Strom bei Verpolung zieht (3A/1,5V). Die 
Spannung wird aber ziemlich kurzgeschlossen deshalb raucht es nirgends. 
Bin noch auf der Suche was wirklich warm wird. Es sind jeweils TI 
Automotive H Brückentreiber (Motor DRV8244) und Steppercontroller 
(DRV8452) angeschlossen. Vielleicht hat wer einen Tipp was falsch läuft.

Danke

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Reinhard schrieb:
> Vielleicht hat wer einen Tipp was falsch läuft.
Am geposteten (Teil vom) Schaltplan liegt es nicht. Und zeig doch mal 
den realen Aufbau.

> bis zur Netzteil Strombegrenzung
Die tritt wann ein?

> hat wer einen Tipp
Die TVS-Diode ist unnötig.

> habe eine 24V Elektronik die über einen Stecker versorgt wird
Nimm einen verpolsicheren Stecker und du kannst dir den ganzen Klimbim 
sparen.

[Maurice S. (wiminisse)]

Versuche mal die LED DL4 zu brücken.

Meines Verständnisses nach soll das Gate vom TF1 im Falle der Verpolung 
ja auf 24 V geladen werden, damit der Transistor sperrt.
Wie kommt denn die Ladung dort hin, wenn die LED im Weg ist?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Maurice S. schrieb:
> Meines Verständnisses nach soll das Gate vom TF1 im Falle der Verpolung
> ja auf 24 V geladen werden,
Im Falle der Verpolung liegen -24V am Drain an.

> damit der Transistor sperrt.
Im Falle einer Verpolung kann das Gate nicht negativer werden als die 
Source. Und deshalb kann der Mosfet nicht leiten.

> Versuche mal die LED DL4 zu brücken.
Richtig, weil die LED in Sperrichtung drin ist, kann sich das Gate im 
Grunde nicht (zumindest nicht definiert) entladen.

[Flip B. (frickelfreak)]

G-S entladewiderstand nachrüsten. Prüfen, ob wirklich eine 
Bidirektionale TVS diode verbaut ist.

[Reinhard (reinhard_k118)]

Maurice S. schrieb:
> Meines Verständnisses nach soll das Gate vom TF1 im Falle der Verpolung
> ja auf 24 V geladen werden, damit der Transistor sperrt.
> Wie kommt denn die Ladung dort hin, wenn die LED im Weg ist?

Dachte der reverse current der LED reicht aus. Nichts desto trotz ändert 
sich nichts am verhalten wenn ich sie kurzschließe.

[Reinhard (reinhard_k118)]

Flip B. schrieb:
> G-S entladewiderstand nachrüsten. Prüfen, ob wirklich eine
> Bidirektionale TVS diode verbaut ist.

Den Verdacht mit der TVS hatte ich auch schon ist abgelötet. GS ist zwar 
kein Entladewiderstand da, aber gemessen 0 V (max .4V) an den 
Kondensatoren bevor ich verpolt einschalte.

[Reinhard (reinhard_k118)]

Lothar M. schrieb:
> Die TVS-Diode ist unnötig.

Warum sollte die gegen Transienten unnötig sein?

[Rainer W. (rawi)]

Reinhard schrieb:
> Vielleicht hat wer einen Tipp was falsch läuft.

Ist D4 eine Spezial-LED?
Normalerweise sind LEDs nur für Reverse- Spannungen bis 5V spezifiziert. 
Du brauchst eine Diode antiparallel zur D4, damit die LED in den Limits 
bleibt und der FET übers Gate gesperrt werden kann.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Rainer W. schrieb:
> Ist D4 eine Spezial-LED?
> Normalerweise sind LEDs nur für Reverse- Spannungen bis 5V spezifiziert.
Wenn der Mosfet wie vorgesehen im Verpolungsfall nicht leitet, dann 
kommt auch keine negative Spannung an der LED an.

Reinhard schrieb:
> Warum sollte die gegen Transienten unnötig sein?
Woher sollen die Transienten kommen? Gegen welche Transienten soll die 
(winzige!) Diode schützen (können)?

[Reinhard (reinhard_k118)]

Lothar M. schrieb:
>> Warum sollte die gegen Transienten unnötig sein?
> Woher sollen die Transienten kommen? Gegen welche Transienten soll die
> (winzige!) Diode schützen (können)?

ESD, Burst nach 61000-4-4. Aber darum geht es (noch) nicht.

[Maurice S. (wiminisse)]

Hast Du mal eingegrenzt, an welchem Schatungsteil (also 24 V Stepper 
oder 24 V Motor) es liegt.

Dazu quasi nur einen der beiden Transistoren TF1 bzw. 2 einlöten und 
schauen, ob das Verhalten bei Verpolung an einem der beiden 
Schaltungsteile hängt?

2.:
Was hängt denn beim Verpolen noch an der Schaltung?
Nicht, dass Du einen Fehler suchst, der gar nicht auf der Platine liegt, 
sondern es irgendwo noch eine Masseverbindung gibt, die beim Verpolen 
natürlich eine Masse bleibt. Da hilft dir nämlich die ganze Sache nicht.

[Reinhard (reinhard_k118)]

Maurice S. schrieb:
> 2.:
> Was hängt denn beim Verpolen noch an der Schaltung?
> Nicht, dass Du einen Fehler suchst, der gar nicht auf der Platine liegt,
> sondern es irgendwo noch eine Masseverbindung gibt, die beim Verpolen
> natürlich eine Masse bleibt. Da hilft dir nämlich die ganze Sache nicht.

Nein ist alles abgeschlossen.

Maurice S. schrieb:
> Dazu quasi nur einen der beiden Transistoren TF1 bzw. 2 einlöten und
> schauen, ob das Verhalten bei Verpolung an einem der beiden
> Schaltungsteile hängt?

Ist ohne Heißluft gar nicht so leicht. Werd mal schauen ob ich da was 
finde.
Tippe an sich auf die Motor Treiber Chips, weil jedes andere Bauteil 
würde bei 5 Watt sofort aufrauchen..

[Maurice S. (wiminisse)]

Reinhard schrieb:
> Ist ohne Heißluft gar nicht so leicht. Werd mal schauen ob ich da was
> finde.

Oder RK2 bzw. RK10 entlöten und für den Testfall die Z-Dioden brücken.
Dann liegt das Gate hart auf Source-Potential.

Wenn dann noch was leitet, ist was anderes faul.

Ich nutze eine identische Schaltung auf mehrern Platinen auch mit 
Motortreiber dahinter. Allerdings mit IRF9014.
Funktioniert prima.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Reinhard schrieb:
> ESD, Burst nach 61000-4-4. Aber darum geht es (noch) nicht.
Wenn du Surge IEC 61000-4-5 geschrieben hättest, dann hätte ich es grade 
noch eingesehen. Aber ein Burst-Test tut der Versorung nichts 
(höchstens, du hast da offene Enable-Pins an Spannungsreglern).

Oder andersrum: du wirst mit dieser Diode an dieser Stelle nichts an der 
Störempfindlichkeit gegen Bursts verbessern können.

Reinhard schrieb:
> Maurice S. schrieb:
>> Dazu quasi nur einen der beiden Transistoren TF1 bzw. 2 einlöten und
>> schauen, ob das Verhalten bei Verpolung an einem der beiden
>> Schaltungsteile hängt?
> Ist ohne Heißluft gar nicht so leicht.
Wenn die LP durchkontaktiert ist, dann reichen auch 2 Lötkolben.

Und ein Tipp für die Zukunft: Versorgungen immer über Jumper führen. Die 
kann man nach der Inbetriebnahme der Prototypen dann für die Serie 
einfach im Kupfer brücken.

Reinhard schrieb:
> Vielleicht hat wer einen Tipp was falsch läuft.
Die Mosfet sind mit ihren grade mal 40V für meinen Geschmack zu sehr an 
der Grenze ausgelegt. Besonders, wenn mal sowas passieren könnte:
- Beitrag "Überschwinger beim Verbinden der Stromversorgung"

Und da hilft dann eine TVS-Diode, die ggfs. erst bei 40,6V  1mA 
durchlässt nicht mehr sooo arg viel.

Maurice S. schrieb:
> mit IRF9014. Funktioniert prima.
Der hätte wenigstens schon mal 60V...

[Reinhard (reinhard_k118)]

Lothar M. schrieb:
> Und da hilft dann eine TVS-Diode, die ggfs. erst bei 40,6V  1mA
> durchlässt nicht mehr sooo arg viel.

Maximal 40.6 bei minimaler VDS Spannung. Aber richtig danke für den 
Hinweis. Werde dann eher die 30CA nehmen..

[Reinhard (reinhard_k118)]

Es ist mal bestimmt der V24V Schrittmotor Zweig. Wenn ich diesen trenne 
klappt es. Alles andere (R kurzschließen usw) hat nichts gebracht. Die 
1,5V die ich am Netzteil sehe würden auch dafür sprechen, dass es die 
internen Body Dioden der Controller leiten. Weil es 3 Chips sind, werden 
auch die 5W einigermaßen verkraftet. Aber warum sperrt der FET dann 
trotzdem nicht?

[Maurice S. (wiminisse)]

Über Deine 1.5 V hatte ich auch schon nachgedacht.

Klar, die kommen von den unvermeidbaren Bodydioden.
Ich hatte auch schon überlegt, ob die sehr niedrige Thresholdspannung 
deines Fets (-1 V min, -2.5 V max) damit zu tun haben.

Ist aber eigentlich nicht möglich, denn im Verpolungsfall liegt das Gate 
1.5 V höher als die Source. Warum sollte der dann leiten?

Wenn das Auslöten vom RK10 und gleichzeitiges Brücken von DZ1 nichts 
bewirkt (also Gate hart auf Source), dann würde ich mittlerweile stark 
davon ausgehen, dass der FET durchlegiert ist.
Denn wenn es normal wäre, dass ein P-Fet mit Gate und Source verbunden 
noch leitet (abgesehen von Miller-Effekten), dann würde das Universum 
kollabieren. Meines jedenfalls.

Hast Du mehrere Platinen mit gleichem Verhalten?

Auf einer meiner Platinen ist gleiche Schaltung ebenfalls mit 1 x 
Schrittmotortreiber A3979 und gleichzeitig 3 x IFX007. Da gibt es auch 
in Summe 7 Halbbrücken mit den entsprechenden Bodydioden.
Der bei mir eingesetzte Fet hat aber eine höhere Thresholdspannung (min. 
2.5 V)

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Reinhard schrieb:
> Aber warum sperrt der FET dann trotzdem nicht?
Kaputt.

Maurice S. schrieb:
> dass der FET durchlegiert ist.
Das kann man ausmessen. Denn ein üblicher durchlegierter Mosfet hat in 
beide Richtungen Druchgang. Bei einem funktionierenden Mosfet leitet nur 
die Body-Diode in eine Richtung.

[Reinhard (reinhard_k118)]

So habe jetzt endlich an einer "neuen" Platine testen können. Reicht die 
LED durch 0R zu ersetzen. Dann klappt es wie es soll und der reverse 
current durch die LED ist doch zu gering bzw. kommt wahrscheinlich gar 
nicht zum Fließen.
thx an alle