Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet's rauchen ab


von Jens H. (nase71)


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Hallo Allerseits,

ich Bitte erst einmal um Entschuldigung für das PDF, aber andere Formate 
bekomme ich nicht gebacken.
Also entweder kann ich keine Datenblätter mehr lesen, oder ich übersehe 
etwas Grundlegendes.
Ich habe hier eine Weiche mit zwei Spulen, die intern mit einen 
Umschalter mechanisch Verbunden sind.(Das Teil oben rechts)
Der Widerstand der Spulen beträgt ca. 25 Ohm, die Induktivität kenne ich 
leider nicht.
Als Schaltspannung habe ich 24V= genommen (Vorgesehen sind 16V~), da 
sich das --,so dachte ich jedenfalls,-- mit LOGIK-FET's leicht 
realisieren lässt.
Die eingesetzten Freilaufdioden sind 1N4148 und nicht die, im Schaltplan 
angegebenen Dioden.
Die Wicklungen werden jeweils mit Impulsen von ca.2/10sek. und Pausen 
von mindestens ca.5sek. angesprochen. Es rauchte mir immer mal wieder 
einer der Transen ab, deshalb habe ich diese schon gegen 30V/3A-Typen 
getauscht - ohne Erfolg.
Hat eventuell jemand eine Idee, woran es liegen könnte?

: Verschoben durch Admin
von Floh (Gast)


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Mir würden die Pulldown-Widerstände vor dem Gate fehlen.
Oder kannst du garantieren, dass die der Controller immer vor den 24 V 
da ist?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Wechselspannungsspulen für 16V - da sollte man mit 12V Gleichspannung 
auf der sicheren Seite sein, nicht 24V.
Die Freilaufdioden sind wahrscheinlich dein Problem.
24V, 25Ohm, es fleissen also ca. 1A. Und die fliessen im Abschaltmoment 
auch durch die Diode. Scheint mir etwas zuviel :-)

von oszi40 (Gast)


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Woooooo sind die Freilaufdioden über den Induktivitäten? Das Übel sollte 
immer an der Quelle (Spule) bedämpft werden.

von oszi40 (Gast)


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Jens H. schrieb:
> habe ich 24V= genommen (Vorgesehen sind 16V~)
Kennst Du Unterschied von Gleichstrom und Wechselstromwiderstand?
Dann miß mal den aktuellen Strom bei 24V= huuuuu

von Markus (Gast)


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Ich würde die Freilaufdioden direkt (Anschluss 4-3 und 2-1) über den 
Spulen  anschliessen, ohne den Umschalter dazwischen.

von Thomas (kosmos)


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Die Diode müssen antiparallel zur jeweiligen Spule geschalten werden. So 
wie sie drin hängen haben sie keine Funktion. Wenn an jedem Anschluss 
der Diode 24V anliegen, wo soll dann der Strom hin fließen?

Außerdem ist die Spannung sehr hoch, hier evtl. mit einem Widerstand 
etwas die Spannung auf etwa 12V DC drücken oder auf kurze 
Einschaltzeiten achten, denke es handelt sich hier um ein bistabiles 
Relais also nur kurz eine der beiden Spulen bestromen und dann kann man 
den Strom unterbrechen. Wenn das der Fall ist sehe ich auch bei 24V DC 
kein Problem. Allerdings tut eine niedrige Spannung der Diode auch gut, 
da die Induktionsspannung dann auch niedriger ausfällt und so weniger 
Strom durch die Diode muss.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Jens H. schrieb:
> Hallo Allerseits,
>
> ich Bitte erst einmal um Entschuldigung für das PDF, aber andere Formate
> bekomme ich nicht gebacken.
> Also entweder kann ich keine Datenblätter mehr lesen, oder ich übersehe
> etwas Grundlegendes.
> Ich habe hier eine Weiche mit zwei Spulen, die intern mit einen
> Umschalter mechanisch Verbunden sind.(Das Teil oben rechts)
> Der Widerstand der Spulen beträgt ca. 25 Ohm, die Induktivität kenne ich
> leider nicht.
> Als Schaltspannung habe ich 24V= genommen (Vorgesehen sind 16V~), da
> sich das --,so dachte ich jedenfalls,-- mit LOGIK-FET's leicht
> realisieren lässt.
> Die eingesetzten Freilaufdioden sind 1N4148 und nicht die, im Schaltplan
> angegebenen Dioden.
> Die Wicklungen werden jeweils mit Impulsen von ca.2/10sek. und Pausen
> von mindestens ca.5sek. angesprochen. Es rauchte mir immer mal wieder
> einer der Transen ab, deshalb habe ich diese schon gegen 30V/3A-Typen
> getauscht - ohne Erfolg.
> Hat eventuell jemand eine Idee, woran es liegen könnte?

Nun, ca 25W ist schon eine ziemlich hohe Leistung. Die Freilauf-
dioden sind vermutlich schon beim ersten Schalten durchgebrannt.
Die FETs wurden verm. ungekühlt verwendet. Da ist eine Menge,
die ein Versagen Deiner Schaltung wahrscheinlich macht.
Gruss
Harald

von Jens H. (nase71)


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Ich Danke allen für die Hinweise.

Allerdings denke ich, dass ich da noch etwas Erläutern sollte:
Es handelt sich um Weichen mit integrierter Endlagenabschaltung.
Der Schaltplan ist eventuell etwas Verwirrend dahingehend gezeichnet, da 
an der Weiche nur die drei linken Anschlüsse herausgeführt sind.

Zu den Spannungen:
Ich habe mehrere Versuche mit Spannungen von 12V bis 24V durchgeführt.
Eine Akzeptable "Schaltsicherheit" stellte sich erst ab ca.18,5V ein, 
sodass ich die nächst höhere "Standardspannung" als Schaltspannung 
gewählt habe.

Zur Diodenfunktion:
Diese haben, wie richtig erkannt nicht in jedem Falle eine Funktion.
Auch bei 24V kommt es sporadisch vor, dass die Weichen nicht umschalten. 
Diesen Zustand habe ich bei der Schaltungserstellung berücksichtigt.
Wenn die Weiche Umgeschaltet hat, wird der Stromkreis ja über den 
internen Wechsler unterbrochen - das kann ich leider nicht Ändern.

Diodenauswahl:
Das werde ich mir noch einmal genauer ansehen.
Der max. angegebene Impulsstrom von 2A für die Dauer von 1µs ist wohl 
etwas "knapp bemessen", wobei die Dioden noch in Ordnung sind.

Bei den PullDown-Widerständen ging ich davon aus, dass diese bei 
Logiklevel-FET's nicht notwendig sind.
Floh schrieb:
> Oder kannst du garantieren, dass die der Controller immer vor den 24 V
> da ist?
Nein, das kann ich nicht. - In diesem Falle schaltet die Weiche mit 
ca.20Hz (durch die mechanische Trägheit) um.

Das bringt mich aber gerade zu der Vermutung, dass die Transen in diesem 
Zustand dem "Hitzetod" erliegen.

Gerade kam noch Harald's Beitrag an, also scheint es dann wohl die 
thermische Belastung der FET's zu sein.
Hmmmm  ---  bleibt wohl nur größere Dioden und Transistoren nehmen.

Danke nochmals für die Hilfestellungen

Gruß Jens

von Thomas (kosmos)


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das Gate eines Fets ist wie ein kleiner Kondensator, gibt du Spannung 
drauf fließt für einen kurzen Moment ein sehr hoher Strom(das könnte zur 
Überlastung des Portpins führen) der dann mit der Zeit abnimmt. Deswegen 
hier ein kleiner Widerstand z.B. 1 kOhm.

Wenn man jetzt die Leitung zw. µC und Gate auftrennt bleibt der Fet 
leitend weil das Gate noch geladen ist. Dann heißt es also warten bis 
das Gate sich entlädt (so lange konnte ich aber nicht warten) deswegen 
kommt da ein hochohmiger Pulldown rein der das im Notfall übernimmt z.B. 
10 kOhm.

Am µC braucht man den Pulldown allerdings nicht da ja der Portpin 
entweder Spannung liefert oder gegen Masse durchschaltet wodurch das 
Gate dann auch entladen wird und der Fet sperrt.

Was hast du genau für ein Problem mit den Bildformaten? Einfach in ein 
Bildbearbeitungsprogramm einfügen und ein Format zu Speichern wählen.

von Markus (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> (das könnte zur
> Überlastung des Portpins führen) der dann mit der Zeit abnimmt. Deswegen
> hier ein kleiner Widerstand z.B. 1 kOhm.

Nein, sicher kein 1k zum Gate.
Optional höchstens etwa 100 Ohm vom uC in Serie zum Gate (um den Port im 
Fehlerfall zu Schützen)

Aber 100K von G zu S.
Standardbeschaltung siehe:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern#Schaltstufe_f.C3.BCr_kleine_Lasten

Thermisch kann es ja kein Problem sein bei nur etwa 4% Einschaltzeit.

Es wird wohl sein, dass es auf den 24V keinerlei Abblock-Kondesatoren 
hat, die sehr nahe der Dioden und des FET sind, und dadurch zu hohe 
Spannungsspitzen entstehen.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Jens H. schrieb:

> ich Bitte erst einmal um Entschuldigung für das PDF, aber andere Formate
> bekomme ich nicht gebacken.

Auch das Windowseigene "Paint" Programm ist da geeignet.

> Ich habe hier eine Weiche mit zwei Spulen, die intern mit einen
> Umschalter mechanisch Verbunden sind.

Kannst Du die Weiche denn öffnen und Freilaufdioden 1N400x
direkt an den Spulen anlöten? Du hättest so wesentlich
weniger Störungen allerdings sind die Weichen für den reinen
Wechselstrombetrieb dann nicht mehr geeignet. Du solltest
auch etwas mit der Schaltzeit Deines uP experimentieren.
Der Strom sollte schon ausgeschaltet sein, wenn der weichen-
eigene Umschalter betätigt wird.
Gruss
Harald

von Jens H. (nase71)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Kannst Du die Weiche denn öffnen und Freilaufdioden 1N400x
> direkt an den Spulen anlöten? Du hättest so wesentlich
> weniger Störungen allerdings sind die Weichen für den reinen
> Wechselstrombetrieb dann nicht mehr geeignet.
Leider nicht, da die Weichen bzw. die gesamte Anlage fertig ist.
Umrüstung einer "alten Analoganlage" mit neuer Steuerung

> Du solltest auch etwas mit der Schaltzeit Deines uP experimentieren.
> Der Strom sollte schon ausgeschaltet sein, wenn der weichen-
> eigene Umschalter betätigt wird.
> Gruss
> Harald

Das wäre noch ein Ansatzpunkt, jedoch mus ich in diesem Fall dann auch 
dafür sorgen, dass die 24V erst "Zugeschaltet" werden, wenn das "System" 
stabil Läuft.
Werd's mal testen.......

von Anja (Gast)


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Markus schrieb:
> Aber 100K von G zu S.
> Standardbeschaltung siehe:

Die 100K sind allerdings zu hochohmig wenn man einen Prozessor (z.B. 
PIC12C508) mit Pull-Ups (20-50K) am Port hat die während der Reset-Phase 
des Prozessors aktiv sind.

Da würde ich nicht über 2K2 gehen um sicherzustellen daß der LL-FET aus 
ist.

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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Jens H. schrieb:
> Leider nicht, da die Weichen bzw. die gesamte Anlage fertig ist.
> Umrüstung einer "alten Analoganlage" mit neuer Steuerung

Da wirst Du Z-Dioden parallel zu den FETs brauchen. (oder du nimmst 
geschützte FETs wie z.B. den VND10N06 oder ähnlich).

Gruß Anja

von Harald Wilhelms (Gast)


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Jens H. schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Kannst Du die Weiche denn öffnen und Freilaufdioden 1N400x
>> direkt an den Spulen anlöten? Du hättest so wesentlich
>> weniger Störungen allerdings sind die Weichen für den reinen
>> Wechselstrombetrieb dann nicht mehr geeignet.
> Leider nicht, da die Weichen bzw. die gesamte Anlage fertig ist.
> Umrüstung einer "alten Analoganlage" mit neuer Steuerung

Du solltest irgendwie versuchen, die Freilaufdioden so dicht
wie möglich an die Weichen zu bekommen, auch wenn Du da unter
die Anlage krabbeln musst. Eine "etwas teurere" Alternative
ist, die Weichen weiterhin mit Wechselspannung zu betreiben
und diese mit zwischengeschalteten Relais zu schalten.
Alternativ könnte man vielleicht auch einen MOC30xx nehmen.

>> Du solltest auch etwas mit der Schaltzeit Deines uP experimentieren.
>> Der Strom sollte schon ausgeschaltet sein, wenn der weichen-
>> eigene Umschalter betätigt wird.

> Das wäre noch ein Ansatzpunkt, jedoch mus ich in diesem Fall dann auch
> dafür sorgen, dass die 24V erst "Zugeschaltet" werden, wenn das "System"
> stabil Läuft.
> Werd's mal testen.......

Es geht darum, das der Weichenkontakt jetzt Gleichstrom statt
Wechselstrom schaltet. Das belastet ihn wesentlich stärker.
Deshalb sollte dieser Kontakt möglichst stromlos schalten.
Gruss
Harald

von John (Gast)


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Jens H. schrieb:
> Hmmmm  ---  bleibt wohl nur größere Dioden und Transistoren nehmen.

Hast Du mal versucht die Weichen mit der vorgesehenen Wechselspannung zu 
betreiben und mit TRIACs zu schalten?

Gruß
John

von M. B. (mbarwig)


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Wieso sollten die Freilaufdioden eigentlich möglichst nahe an der Spule 
sitzen? Aus EMV-Gründen könnte ich das noch halbwegs verstehen, damit 
der Strom nicht "quer durch den Raum" fließt. Aber aus der Sicht des 
Mosfets, den es vor Überspannung zu schützen gilt, würde ich die Diode 
möglichst nahe am Drain-Anschluss des Mosfets platzieren.

von Jens H. (nase71)


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Jens H. schrieb:
> Bei den PullDown-Widerständen ging ich davon aus, dass diese bei
> Logiklevel-FET's nicht notwendig sind.
> Floh schrieb:
>> Oder kannst du garantieren, dass die der Controller immer vor den 24 V
>> da ist?
> Nein, das kann ich nicht. - In diesem Falle schaltet die Weiche mit
> ca.20Hz (durch die mechanische Trägheit) um.
>
> Das bringt mich aber gerade zu der Vermutung, dass die Transen in diesem
> Zustand dem "Hitzetod" erliegen.

Ich habe die Ursache schlussendlich mit rein Ohm'scher Last nachweisen 
können. Es war tatsächlich das "schwebende Gatepotential" während des 
Prozessor-Resets bzw. abgeschalteter Prozessor-Versorgungsspannung.
Zwei ausrangierte Weichen laufen nun seit ca. 16h mit allen möglichen 
"Modellbau-bastel-Fehlern" im Dauertest -bisher ohne "gegrillte" 
Bauelemente.
Eine sogar mit deutlich Verkürzten Schaltzyklen von 0,5 sek.

Klingt fast wie in 'nem alten "Wählersaal"

Danke nochmal's für die Tipps

Gruß Jens

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