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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT schaltet ohne Anlegen einer GE-Spannung durch


Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Hallo,

für mein Projekt - Geschwindigkeitsregelung eines DC-Reihenschlussmotors 
- möchte ich eine Gleichspannung steuern. Dafür benutze den IGBT 
SGP02N60. Der Motor befindet dich im Collektor-Zweig

Angesteuert wird dieser durch Pulse aus dem Optokoppler TLP250.

Nun meine eigentliche Frage:

Wenn ich nichts am Gate anschließe und eine Spannung zwischen Collector 
(Motor) und Emitter anlege fließt Strom - ebenfalls etsteht eine 
Spannung zwischen Gate und Emitter.

Ich habe den IGBT getauscht, gleiches Ergebniss.

Woran kann das liegen? Leider lässt sich durch diesen Effekt gar nichts 
steuern.

Für Anregungen bin ich dankbar!
MQ

Autor: Dennis (Gast)
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Leg das Gate mal auf Masse. (Pulldown.)

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Danke Dennis!

Werde ich morgen gleich mal ausprobieren. Sollte ich der Schaltung auch 
noch einen Pulldown-Widerstand spendieren? Wie dimensioniere ich diesen?

Der Optokoppler treibt bei einem Tastverhältniss von eins (immer High) 
mit ca 18V, der IGBT hat als maximalen Spannungsbereich V_GEmax = +- 20V 
und als threshold volage V_GE(th) = 4-5V, bei I_C = 150 uA (mit V_CE = 
V_GE ????).

Ich hoffe das klappt mit den Pulldown.

Cheers!

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Jap, den Widerstand zwischen Gate und Emitter würd ich auf jeden Fall 
machen,  da sich dann die Gatekapazität besser entladen kann (schneller 
xP).

Und zum IGBT testen: Gate an GND und dann dann messen. Wenn ein Strom 
zwischen Emitter und Kollektor fließt -> Polung beachten! Wenn dies auch 
geschehen und es fließt trotzdem Strom: Kaputt ^^


lg

Autor: Thomas Forster (Gast)
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Ein PullDown am Gate schadet nie. Bei einem Kabel- oder 
Leiterplattenbruch soll das Gate ja nicht in der Luft hängen und so die 
Last unkontrolliert 
loslaufen/brennen/irgendwas-anderes-unkontrolliertes-machen.

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Hallo,

danke erstmal für die Tips!

@ Jürgen: Ist wirklich ein Widerstand zwischen Gate und Emitter gemeint? 
Oder doch ein Widerstand zwischen Gate und Masse?

Der Sinn solcher Widerstände ist mir noch nicht ganz klar:
Der Pulldown sorgt dafür, dass sich das Gate entlädt und der IGBT 
sperrt?
Was macht dann der GE-Widerstand?

lg

Autor: yalu (Gast)
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Der IGBT sperrt, wenn die GE-Spannung 0 ist. Dies ist dann sicher der
Fall, wenn G und E direkt verbunden sind, oder wenn G und E über einen
Widerstand verbunden sind, durch den kein Strom fließt.

Deswegen ist ein Widerstand zwischen G und E richtiger. Oft liegt (bei
einem n-Kanal-IGBT) E sowieso (evtl. über einen kleinen Shunt-Wider-
stand) an Masse. In diesem Fall ist es praktisch das Gleiche, ob der
Widerstand mit E oder mit Masse verbunden wird.

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Wie groß sollte ich denn den Widerstand dimensionieren? Ich habe es mit 
nem 2kO (habe keinen anderen zur Hand, weil meine Labormanager noch im 
Urlaub ist) ausprobiert - vergebens, der IGBT schaltet immer noch durch.

Ich habe noch eine andere Frage: Den Optokoppler habe ich an einem 
reguliertem Netzteil (N) angeschossen, den IGBT / Motor an einem 
riesigen DC-Gleichricher (DC). Nur passen die Niveaus gar nicht 
zusammen, egal welches Potential ich messe -
(+)_N - (-)_DC,
(-)_N - (+)_DC,
(+)_N - (+)_DC...
- es ergibt sich immer eine Spannung von 0V. Auch mit einem 
unregulierten tut sich nix.

Und wenn ich dann die Schaltung (
  Opto am 18V Netzteil (- gibt PWM Muster mit 18V Differenz gegen Masse 
Netzteil aus);
  Ausgang vom Opto am Gate und mit R am Emitter;
Plus vom Gleichrichter am Motor, dieser wiederum am Collector
Emitter gegen Masse (Minus vom Gleichrichter)
  )
passiert leider nichts, als dass mir die Sicherungen rausfliegen. Wo 
könnte der Fehler liegen? Bin leider mit meinen Lateien am Ende.

Schaltung ist angehängt.

Vielen Dank! Was würde ich ohne das Forum machen ;-)

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Verbinde mal die Massen !
Also - vom Gatetreiber (Pin 5) mit - vom Lastteil.
Eventuell noch einen Widerstand (ca. 5-20 Ohm) zwischen Treiberausgang 
(6,7) und Gate vom IGBT.

Unklar ist noch die flüge Sicherung...
Sollte da nicht der Motor "anspringen" ? Selbst wenn der IGBT defekt ist 
???
Oder ist das schon eine grössere Maschine ?

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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Werde ich morgen machen (Zeitverschiebung). Aber überlaste ich damit 
nicht eventuell das Netzteil? Ist nur für 500mA ausgelegt (so ein 
Standart Teil für den Haushaltsgebrauch). Der Motor zieht aber bis 1.5 A 
- fließt die Ladung dann über den Gelichrichter ab? Von impedanzen der 
Stromversorgung habe ich nur eine wage Ahnung - aber ich probiers 
einfach mal.

Den Widerstand werde ich auch einfügen.

Und die Sicherung ist genau in dieser Schaltung rausgeflogen. Ohne den 
Widerstand zwischen Gate und Emitter dreht sich der Motor abhängig von 
der Spannung im Motorkreis - ohne Einfluss des Treibers.

Die Maschine hat 0.1 PS (bis 110V, 1.4A, 10.000 U/Min) - ist also eher 
klein.

LG

Autor: yalu (Gast)
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> Wie groß sollte ich denn den Widerstand dimensionieren? Ich habe es
> mit nem 2kO (habe keinen anderen zur Hand, weil meine Labormanager
> noch im Urlaub ist) ausprobiert - vergebens, der IGBT schaltet immer
> noch durch.

Normalerweise würde ich so um die 100k nehmen, weil damit die Funktion
genauso gut erfüllt ist und der Optokopplerausgang etwas weniger
belastet wird. Aber auch mit 2k sollte es funktionieren.

> (+)_N - (-)_DC,
> (-)_N - (+)_DC,
> (+)_N - (+)_DC...
> - es ergibt sich immer eine Spannung von 0V. Auch mit einem
> unregulierten tut sich nix.

Das ist klar (siehe Post von Snt Opfer): Verbinde die Massen der
beiden Spannungsquellen. Sonst sind beide Quellen (wahrscheinlich)
potenzialgetrennt, und die von dir gemessenen Spannungen sind
undefiniert bzw. werden durch den Innenwiderstand des Voltmeters zu
Null zusammengezogen. Es kann auch keine positive GE-Spannung
enstehen, so dass der IGBT eigentlich nie durchschalten dürfte (aber
dazu weiter unten mehr).

> Aber überlaste ich damit nicht eventuell das Netzteil?

Nein. Jede der beiden Spannungsquellen nimmt an ihrem Minuspol
(Masseleitung) genauso viel Strom auf, wie aus dem Pluspol
herausströmt.

Der IGBT sollte aber ohne die Masseverbindung erst recht sperren, da
die Verbindung vom Gate zum Optokoppler auf Grund der Potezialtrennung
praktisch nicht besteht und der Widerstand die GE-Spannung zu Null
macht. Leitet er trotzdem, ist der Widerstand zu wackelig
angeschlossen, der IGBT falsch angeschlossen (im Bild ist's richtig,
aber ist der Aufbau genauso?) oder der IGBT kaputt.

Kaputt könnte deswegen gegangen sein, weil parallel zum Motor und der
zusätzlichen Induktivität (wozu soll die und der in Reihe geschaltete
Widerstand überhaupt gut sein?) keine Freilaufdiode geschaltet ist.
Die einzige Diode, die ich sehe, geht vom Emitter zum Kollektor.
Richtig wäre es, wenn sie zwischen Kollektor und Pluspol der
Versorgung liegen würde. Sie sollte groß genug sein, dass sie den
Motorstrom (1,5 A) aushält. Wenn das Ganze mit PWM betrieben werden
soll, muss sie außerdem aureichen schnell sein, um beim Einschalten
des IGBT hohe Stromspitzen durch die evtl. noch nicht sperrende Diode
und den IGBT zu vermeiden.

> Opto am 18V Netzteil (- gibt PWM Muster mit 18V Differenz gegen
> Masse Netzteil aus);

Am Optokopplereingang hast du wahrscheinlich einen Vorwiderstand von
ca. 3k3 gehabt, um den Strom durch die interne LED zu begrenzen. Sonst
fließen zu hohe Ströme, und die LED ist jetzt kaputt.

> passiert leider nichts, als dass mir die Sicherungen rausfliegen.

Wo fliegen die Sicherungen raus? Am der 18-V-Netzteil, am großen
Gleichrichter oder sonst wo?

Hast du vielleicht noch einen unbenutzten IGBT, den du mal im
Trockenen (d.h. bei moderater Spannung und ohne induktive Last
(statt dem Motor vielleicht ein Glühläpchen)) testen kannst?

> Die Maschine hat 0.1 PS

PS? Ist das ein Moped-Motor? ;-)

Autor: Mathias Quetschlich (paolo_pinkel)
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> Kaputt könnte deswegen gegangen sein, weil parallel zum Motor und der
> zusätzlichen Induktivität (wozu soll die und der in Reihe geschaltete
> Widerstand überhaupt gut sein?) keine Freilaufdiode geschaltet ist.

Das sind sind Ersatzwiderstand und -induktivität des Motors, also alle 
R´s und L´s zusammengefasst.

> Die einzige Diode, die ich sehe, geht vom Emitter zum Kollektor.
> Richtig wäre es, wenn sie zwischen Kollektor und Pluspol der
> Versorgung liegen würde.

Pardon ist falsch eingezeichnet, aber richtig angeschlossen.

> Wenn das Ganze mit PWM betrieben werden
> soll, muss sie außerdem aureichen schnell sein, um beim Einschalten
> des IGBT hohe Stromspitzen durch die evtl. noch nicht sperrende Diode
> und den IGBT zu vermeiden.

Ist definitiv schnell genug und hät auch den Strom aus.


> Am Optokopplereingang hast du wahrscheinlich einen Vorwiderstand von
> ca. 3k3 gehabt, um den Strom durch die interne LED zu begrenzen. Sonst
> fließen zu hohe Ströme, und die LED ist jetzt kaputt.

Jepp, das funktioniert auch, der Optokoppler gibt das Pulsmuster mit der 
Amplitude seiner Versorgungsspannung aus.

> Wo fliegen die Sicherungen raus? Am der 18-V-Netzteil, am großen
> Gleichrichter oder sonst wo?

Leider sonst wo, dh. am Sicherungskasten - scheinbar wird zu viel Strom 
gezogen. Allerdings ist im Motorkreis noch eine schnelle 1.5A Sicherung, 
die nicht rausfliegt.

> Hast du vielleicht noch einen unbenutzten IGBT, den du mal im
> Trockenen (d.h. bei moderater Spannung und ohne induktive Last
> (statt dem Motor vielleicht ein Glühläpchen)) testen kannst?

Wird nachher gemacht...

>> Die Maschine hat 0.1 PS
>
> PS? Ist das ein Moped-Motor? ;-)

Moped mit 0.1PS?? Na ist so auf dem Datenschild des Motors angegeben, 
ist ein älteres US Fabrikat (Bodine NSE-12), daher auch die 110V 
maximaler Spannung.

Autor: yalu (Gast)
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> Moped mit 0.1PS??

Naja, ein etwas gedrosseltes eben :)

> Na ist so auf dem Datenschild des Motors angegeben, ist ein älteres
> US Fabrikat (Bodine NSE-12), daher auch die 110V maximaler Spannung.

Ist das dann die elektrische oder die mechanische Leistung? Bei
letzterer könnte ich die Wahl der Einheit noch eingermaßen verstehen.

PS: Witzigerweise gab es auch schon mal einen hochfidelen
Audioverstärker, dessen Ausgangsleistung auf einem eingebauten
Zeigerinstrument ebenfalls in PS angezeigt wurde.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
>Allerdings ist im Motorkreis noch eine schnelle 1.5A Sicherung,
>die nicht rausfliegt
Kann es sein das dein Motor einen Masseschluss hat und mit PE verbunden 
ist?
>den IGBT / Motor an einem riesigen DC-Gleichricher (DC).
Das würde jedenfalls dazu passen wenn da kein Trafo dazwischen ist.
Deinen DC-Kreis darfst du übrigens nirgens erden, es sei denn du hast 
einen Trafo oder Einweggleichrichtung.
>ist ein älteres US Fabrikat (Bodine NSE-12), daher auch die 110V
>maximaler Spannung.
Du schaltest aber 230V drauf, hält das die Isolation wirklich ab?

Viel Erfolg, Uwe

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