RN-Mini H-Bridge SMD CHip löten

[jon2005]

...das hat nichts mit dem geannten Problem zu tun, denn die Gatespannungen sind ja nicht das Übel. Mehr Gatespannung
bedeutet nur, mehr ID Strom, aber nicht, daß der FET seinen Dienst quitiert, weil weniger Gatespannung vorhanden ist.

* IRF1010N ->ID nach dem Gate-to Source Diagramm Fig.3:
- Gate= 6,8 V DC ---> IDrain= 30 A
- Gate= 5 V DC ---> IDrain= 5,5 A
bei Tj= 25 °C

Wenn Du mal das Diagramm des IRF 1104 ansiehst, dann sind da ganz
andere Ströme möglich:

* IRF1104 ->ID nach dem Gate-to Source Diagramm Fig.3:
- Gate= 6,8 V DC ---> IDrain>= 100 A
- Gate= 5 V DC ---> IDrain= 11,5 A
bei Tj= 25 °C

...das ist ja alles klar, und braucht auch nicht länger diskutiert zu werden.
Wieso soll ein FET mit geringerer Gatespannung defekt werden ?

Dies war nicht meine Frage !

Gruß Jon

[Manf]

Wieso soll ein FET mit geringerer Gatespannung defekt werden ?

..., weil er als unvollständig geschlossener Schalter überhöhte Leistung aufnimmt.

Wenn das nicht die Lösung des Problems ist, dann muß man eben weitere Unterschiede finden. Ich kann dabei nur von genannten Fakten ausgehen.

Beispielsweise wird ein Port weniger Strom zum Umladen des Gates aufbringen und den Schaltvorgang zeitlich ausdehnen. Du hast sicher schon mal überschlagen wie hoch die Schaltverluste im Laststromkreis beim Umladen der Gateladung durch einen Port sind.
Manfred

[jon2005]

Hallo Manfred,
lies doch mal richtig, was ich schrieb:

Zitat:
Nun habe ich seit einiger Zeit PIC´s über die ich den gleichen MOSFET
ansteuere, nur, wenn ich 100% fahre, dann macht es klick und der
MOSFET fährt zur Hölle.

> Also bei der Höchstspannung vom PIC.

...Nach Deiner Ausage müsste der FET dann schon mit 4 V DC einen
vollen Defekt erleiden, denn das Diagramm geht von 4 - 10 V.
Der Hersteller IR und auch andere, würden die Entwickler böse über-
raschen, wenn ihr in Fig. 3 angegebenes Diagramm nicht stimmen
würde.

Ich fahre rein belastungslos, und mein Ampermeter zeigt
nicht mal einen 1/2 A an. Trotzdem dann der Ausfall über den PIC!
Mit dem Spezial PWM IC der 6,8 V bringt, und mit dem ich auch
die Gatespannung von 0 - 6,8 V hochfahre passiert überhaupot nichts.

Wenn Du mal das Bild unter Fig. 13b anschaust, dann siehst Du gut,
daß man mit diesem Testaufbau den gesamten Spannunsgbereich von
4-10 V Gatespannung durchfahren kann. Eine Prüfschaltung bei der
man absolut keine Angst haben braucht.

Gruß Jon

[Frank]

Hi Jon,

was die Zuleitungen betrifft, da hast du mich falsch verstanden. Ich meinte weniger die Leiterbahnen sondern die Kabel zum Board. Auf die schnelle nimmt man da manchmal etwas zu dünne beim ersten experimentieren. Die Leiterbahnen sind bei Mini-H-Bridge schon sehr kurz, zudem sind es große Flächen.Wegen des vorgesehenen und mitgelieferten kleinen Kühlkörpers gings kaum kürzer.

Zu deinem oberen Problem kann ich dir auch nicht mehr sagen als es Manfred schon getan hat. Da ich wenig mit FET´s mache, hab ich wenig Erfahrungswerte. User STUPSI ist eigentlich unser FET RN-Experte. Vielleicht hat er noch Tip für Dich.



Gruß Frank

[Manf]

Nach Deiner Ausage müsste der FET dann schon mit 4 V DC einen
vollen Defekt erleiden, denn das Diagramm geht von 4 - 10 V.

Die Arbeitspunkte in Fig 3 kennst Du ja, bei VDS=25V mit ID=6A bei 5V und ID = 30A bei 6,8V.
Die Einschaltdauer von 20µs ist im Diagramm auch mit angegeben.
(Mit der Schaltung im Bild 13b misst man nur die Gateladung.)

Bei Deinem Test mit 0,5A (“Ansonsten kann ich auch keine oszilloskopischen Unterschiede
erkennen,“) werden die Transistoren also zerstört?
Was begrenzt denn den Strom auf 0,5A? ist das der oben beschriebene Motor? Bei welcher Versorgungsspannung?
Manfred

[stupsi]

Ich bin zur Zeit im Urlaub in der sächsischen Schweiz, möchte mich daher nur kurz fassen.
Ihr habt ja ein wirklich schwieriges Thema. Um ein Bauteil zu zerstören, werden ja Grenzwerte überschritten.
Wenn der FET "klickt", ist die Ursache selten ein Verlustleistungsproblem. das merkt man auch an der Überhitzung.
Ich vermute eher eine Überspannung durch Resonanzen im Gatekreis. Dafür gibt es mehrere Ursachen. Ein Beispiel:
Die Ansteuerung mit einem PIC wird bei 100% PWM den Gatekreis möglicherweise nicht niederohmig abschließen, weil ja die Taktung nach Masse fehlt. So kann die Rückwirkungskapazität des Mosfet einen Impuls aufs Gate bringen, der die max. Gatespannung überschreitet. Erste Abhilfe: eine 12V-Z-Diode direkt am Gate anschließen.
Bei Erfolg die Ursache erforschen (Gate- und Drainspannung auf Überschwinger kontrollieren) und ein Dämpfungsglied einbauen.
Bei Miserfolg ist eine genaue Untersuchung des Lastkreises auf Überspannungen notwendig, und ein Snubber einzubauen.
@jon:
Für deine Leistungsklasse sollte immer ein Treiber verwendet werden. Wenn ein richtiger Treiber den den MOSFET ansteuert, ist das Gate sehr niederohmig beschaltet und dämpft so die möglicherweise auftretenden Schwingungen im Gatekreis. Hier keinen L293 verwenden (viel zu langsam), sondern z. B. den MC34151 (Conrad) oder ICL7667 (Reichelt)

... jetzt ab in die Berge, Gruß Stupsi

[jon2005]

@ stupsi

Also vielen Dank für Deine fachlichen Hinweise, die ich heute nachmittag an meiner Schaltung gleich gestetstet habe. Ich wünsche Dir einen angenehmen Urlaub, und vergiß Seil und Haken nicht.

Änderungen der Schaltung:
- ZPD 12 V von Gate des IRF1104 nach Masse.
IRF1104 -> DS=40 V / GS= +-20 V/ ID= 100 A/ RDSon= 9 mOhm/

PWM Regelung nur über PWM IC (ohne PIC)
----------------------------------------------------
Hochfahren eines 150 W DC 24 V Motors
- keine Probleme, keinen Ausfall
Hochfahren eines 1000 W DC 24 V Motors
- keine Probleme, keinen Ausfall
Alles ist hier wie schon ohne die Z-Diode !!!!!!!!!!

---

PWM Regelung nur über PIC
----------------------------------
Hochfahren eines 1000 W DC 24 V Motors
- zuerst schien alles gut
- dann abbremsen der Welle unter Beobachtung der Stromzunahme
- Strom langsam ansteigend bis 20 A
- MOSFETAUSFALL bei ca. 18 A
- Drain geht sofort nach Source zu 100% durch

Jetzt habe ich schon mehr als 10 neue Mosfet über die PIC-Ansteuerung
verloren, und mir geht so langsam der Hut hoch um an diesem Sche...
System weiter zu machen. Niemand weis so richtig Rat !

Was kann das nur für Ursachen haben, der FET verträgt doch 100 A
und trotzdem fällt er bei unter 20% mit der PIC-Ansteuerung einfach
aus. Mit der PWM IC habe ich keinen Ausfall gehabt, und kann belasten bis zum geht nicht mehr. Ich kann die ursache nicht einkreisen, weder mit dem Multimeter noch mit dem Oszilloskop. Wo ist da der Haken ????

Muß ich nun deshalb auf die hohe Flexibilität eines PIC verzichten ????

**** Nochmals ****:
- die PWM Frequenzen sind bei beiden Schaltungen gleich, 5 - 6 KHz
- die Gatespannungen nur um 1,8 V beim PWM IC höher
- PWM IC ->GS= 6,8 V max./ PWM PIC -> GS= 5 V max
- Ausfall beim PWM PIC bei ca. 4-5 V
- MOSFET-Schutz: GS-Strecke mit 12 V Zehnerdiode max. GS= +-20 V
- Drainschutzdiode parallel zum DC Motor ->30 A, 45 V
- Testspannung= 24 V DC der Schaltung

Wer diesen Fall löst bekommt ein Pils von mir, denn 10 Fet´s sind
schon 7 Pils !

Gruß Jon

[stupsi]

@uwe ... sorry, das wir deinen Thread für diese Diskussion misbrauchen.
@jon
Da gibt es Unstimmigkeiten bei deinen Ausführungen.
Der 120W-Motor hat 1,6 Ohm Wicklungswiderstand. ?? --> max. 15A bei 24V
Der 1000W-Motor hat 10 Ohm Wicklungswiderstand.?? --> max. 2,4A bei 24V
Wie hast du es geschafft, mit dem 10 Ohm - Motor die 20A zu entlocken ?????
Inzwischen vermute ich doch eine thermische Überlastung. Ist der FET auf einem Kühlkörper aufgebaut? mit welchem Rth?

Ich habe vorausgesetzt, das du ALLE Hinweise von Manf nachvollzogen hast !!!!!
Berechne dazu die auftretenden Verluste im Mosfet und vergleiche sie mit den Kühlkörperdaten.
Kannst du eine thermische Überlast -auch dynamisch- wirklich ausschließen?
Wenn die Last höhere Ströme zuläßt als in FIG.3 angegeben, funktioniert der FET als Stromquelle und wird an Überlast sterben.
Ein DC-Amperemeter zur Strombestimmung zeigt keine dynamischen Änderungen, sondern nur einen Mittelwert im Sekundenbereich. Hier wäre ein Oszillogramm am Strommessshunt interessant.
Erst, wenn all diese "Starktromeigenschaften" geklärt sind, gelten meine naseweisen Anmerkungen von oben. Die beschriebenen Gate-Probleme hat man selten. sie treten z.B. bei schlechtem Vesuchsaufbau auf.

auf dem Weg zum Pils, Stupsi

[jon2005]

@uwe, ebenso sorry wegen des hier besprochenen Problems
@ stupsi

Hey ich muß die Daten berichtigen

Wicklungs-Widerstände:
- 120 W 24 V DC Motor -> 7,5 Ohm
- 1000 W 24 V DC Motor -> 0,2 Ohm

Schaltungsaufbau:
- FET und Leistungs Schottkydiode sitzen auf einem Kühlkörper
(2,2 °C/ W), also alles 100% baugleich.
- PWM Signal Aufbereitung (ohne PIC)
- sitzt auf einer getrennten Platine
- PWM Signal Aufbereitung (mit PIC)
- sitzt auf einer getrennten Platine

Nehme ich jetzt die identischen Aufbauten her, und starte den Versuch,
dann wird bei der Schaltung ohne PIC nichts warm und nichts geht kaputt.
Alles läuft so super wie ich es mir wünsche.

Thermische Überlast in Folge von dynamischen Prozessen ?
Der FET wird auf dem Kühlkörper nicht die Bohne warm oder heiß,
egal welche Spannung am Gate anliegt respektive welche PWM %-Zahl gerade eingestellt ist.

Also von den Dimensionierungen ist alles bestens gelöst, nur der FET
stribt beim PIC ab. Schade, wenn ich nur mit ihm reden könnte. hi
Was da ab geht, kann ich momentan wegen meiner geringen FET
Erfahrung nichtmal ahnen, obwohl ich schon viel darüber gelesen habe.

Auch kann ich mir das einfach aufgrund der schnellen Abschalktung bzw
des Defekts nicht vorstellen, warum bei ca. 20% des DS Stroms der
FET sich von dannen macht.

Wenn ich den Versuch starte, schicke ich über den PIC langsam eine
PWM (5 Khz) raus, wohlbemerkt alles ohne Belastung (leerlaufstrom
ca. 0,5 A). Wenn ich dann auf 100% fahre, also da wo die PWM nur
noch eine Spannung (5 V)ist, dann verabschiedet sich der FET. Auch
wenn ich bei ca. 70% bin, und ich bremse per Hand der Motor ab, so
daß ich um die 15 oder 20A erreiche, stribt der FET auch sofort.
Die Versuchszeit ist vielleicht 2-5 sec. lang. Das ist doch nicht normal
für einen FET (oder war das die Werbung mit der Bank ?).!

Gruß Jon

[Manf]

Also noch mal zur Erklärung von Bild 3:

Das Schaltbild für diese Berechnung hier ist vereinfacht und besteht aus Fet mit 0,3 Ohm Arbeitswiderstand am Drain, gespeist von 24V.

Betrachtet wird nach Bild 3 nur den Strom im Abschnürbereich, in dem der Fet als Stromquelle arbeitet. Der Spannungsabfall im Widerstandsbereich, der ja beim Durchschalten kleiner wird, ist vernachlässigt. (Rechter Bereich, höhere Gatespannungen.)

Beim Durchfahren der Gatespannung entsprechend Bild 3 von 4V bis 8V steigt der Strom durch den Fet und den Widerstand an. Dabei fällt auch die Spannung am Fet.

Das Produkt aus beiden, die Verlustleistung im Fet steigt also von links nach rechts und fällt wieder ab.

Sie erreicht bei 5 bis 5,5V ein Maximum von 400W (475W bei 175°C) bei dem der Fet sich schnell erwärmt. Ab 6V ist der Spannungsabfall deutlich geringer. Die Leistung ist gemäß der linken Skala in W aufgetragen.

Die farbigen Kurven von blau nach orange gelten für den Parameter Temperatur von 25°C bis 175°C, wie auch an den Kurven für den Strom zu sehen ist laufen sie bei 6V zusammen.

Manfred