Hallo, ich habe die letzten Tage über eine Schaltung aufgebaut um einen Motor per Raumzeigermodulation zu betreiben. Der Motor ist zwar für deutlich mehr als 24V ausgelegt, aber da er schon ab 12V gut arbeitet habe ich eine Schaltung entworfen, die ihn mit 24V betreibt (was auch erstmal sicherer ist). Als Besonderheit ist es nötig, dass die Schaltung die High-Side dauerhaft (mehrere Sekunden) lang an lassen kann. Deshalb habe ich zusätzlich zur normalen Bootstrap-Beschaltung, auch einen NE555 eingebaut der als Ladungspumpe arbeitet. Die Mosfets sind jeweils 2 nMOS (IRF3205), die halten bis zu 55V DS-Spannung und 110A (bzw. 75A) aus. RdsON liegt bei 8mOhm. Maximale Gatespannung ist 20V. Die Bodydiode hält >100A aus. Der Treiber ist ein IR2110. Die Deadtime der Mosfets wird von einer (externen) Steuereinheit erzeugt, die auch die Mosfet-an-aus Signale generiert. Frequenz ist ca. 15KHz. Versorgt wird der Treiber von 5V (78L05) auf der Logikseite und 12V (7812) auf der Lowside. Die Highside wie beschrieben über den Bootstrapkondensator+NE555. Die NE555 sind per Zenerdiode so abgesichert, dass sie nicht mehr Spannung als erlaubt bekommen (Der Schaltplan ist aus einer Application Note). Das ist soweit getestet und funktioniert auch sehr gut. Die Gates haben 25Ohm Vorwiderstände, das Gate selbst ist per 15V Zenerdiode gegen Source abgesichert. Antiparallel zu den FETs befinden sich noch jeweils TVS-Dioden mit 30V. Da der Motor 3 Anschlüsse hat, sind diese Schaltungen natürlich auch 3 mal nebeneinander vorhanden. Als ich es ohne Motor getestet habe, hat alles sehr gut funktioniert. Dann habe ich ein 24V, 6A Netzteil und den Motor angeschlossen. Das Tastverhältnis war sehr gering (<10%), die Regelung nicht aktiv. Der Strom ist angestiegen auf irgendwas zwischen 1-2A (Mittelwert) (wie erwartet). Dann hats nach kurzer Zeit allerdings angefangen elektronisch zu riechen und Bauteile wurden sehr warm. Man konnte sie aber noch stets problemlos anfassen! Habe dann nachgemessen und bemerkt: Der 7812 leitet die kompletten 24V zur Ausgangsseite durch (kurzschluss). Die Mosfettreiber halten das (gerade noch so) aus, die gehen bis 25V. Aber von denen waren ebenfalls mind. 2 von 3 defekt. Sie leiten jetzt unter anderem zwischen Gate-Low-Out und Mosfet-Low-GND, und zwischen High-Out und Mosfet-High-GND. Die NE555 haben soweit ich sehen kann überlebt, genauso wie alle Dioden und die Mosfets selbst. Der 78L05 lebt auch noch. Zu den Verbindungen: Die Treiber sind direkt neben den Mosfets plaziert auf der Unterseite der Platine. Kürzer gehts kaum... Was ist denn da der Grund dafür? Suche jetzt schon Stunden herum... - Ein Kurzschluss von V+ nach GND über die Mosfets hätte keine schlimmeren Folgen gehabt, das kann ich ausschließen (eher gehen noch die Kabel kaputt). Netzteil schaltet auch früh genug ab. - Schaltung irgendwie fehlerhaft: Hat ohne Motor auch funktioniert... - Überspannung durch den Motor? Könnte sein, aber wo kommt sie her? Müssten die TVS-Dioden sie nicht ableiten? Oder ist es ein Problem, dass sich irgendwie das +24V Potential nach oben verschieben kann durch die TVS-Dioden? Zum Schaltplan: Hab mal die relevanten Bereiche zusammenkopiert: - Mosfets mit Dioden - 1 Treiberstufe mit NE555 - 1 Treiberstufe auf der Platine Danke schonmal für die Hilfe!
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Wieso heißen deine Massen einmal AGND und einmal GNDA? Soll das das selbe sein?
Danke für deine Antwort, irgendwas passt da zwar mit den Bezeichnungen auf dem Schaltplan nicht, aber die GND sind natürlich verbunden.
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irgendwie siehr diese Booststrap Schaltung seltsam aus. Ist VS mit dem Mittelabgriff der Brücke verbunden? Muss hinter die NE555 Schaltung nicht eine Diode? Wieso muss für die RZM überhaupt die H-Side für meherer Sekunden leiten? Axel
Dein NE555 arbeitet so nicht als Ladungspumpe, und ich sehe nirgends einen Pufferelko für die 24V. So kann die Schaltung also nicht funktionieren.
bootstrap ist in ordnung. läd (ohne ne555) auf ca. 11.5V auf. wenn dann high eingeschaltet wird, kommen die 24 V vom Mittelabgriff zum ne555. das funktionierte bereits! wo erwartest du eine diode? zur RZM: falls man z. B die position zwischen den zeigern 011 und 010 halten muss. kann man evtl. auch anders machen, aber der ne555 sollte nicht stören... elko: schaltung hängt direkt am netzteil, das hat große elkos. werde sie aber dennoch mal nachrüsten. könnte dies einer der fehler für das problen sein?
Hab mir soeben noch mit nem anderen Bastler unterhalten der sich das ganze auch nicht erklären konnte. Besonders der geschossene 7812 ist merkwürdig. Noch eine Info die mir eingefallen ist: Ich hatte zuvor schonmal den Motor versucht mit 3A Strombegrenzung zu betreiben an meinem Labornetzteil, was aber daran gescheitert ist, dass es zu wenig Power hatte. Das machte noch kein Problem obwohl dort auch schon Peaks aufgetreten sein müssten. Könnte es auch folgendes sein? Ich habe beim Testen das Leistungsnetzteil direkt ein und ausgeschaltet. Also ohne explizit die Ansteuerung zuerst zu deaktivieren, sondern einfach direkt strom weg. Auf den Motorspulen müsste auf jeden Fall noch Strom gewesen sein. Kann es dann im Worst-Case vorkommen, dass die Restenergie in den Spulen letztendlich die Schaltung umpolt und somit den 7812 schrottet? Das würde auch die Schäden an den Treibern erklären. Die NE555 hätte es nicht erwischt, da diese noch die Dioden haben. Danke erstmal für die Antworten, ich werde dann mal weiterbasteln. Ersatzteile sind bestellt und werde ich im Laufe der nächsten Woche bekommen. Was ich vorhabe: - zusätzlichen Pufferkondensator nachrüsten (evtl. bringts ja was...) - Schutzdiode über den 7812 löten bzw. gleich eine TVS verwenden. - Kerkos vergrößern - NE555 erstmal deaktivieren und so testen mal schaun obs was bringt...
Jeweils an die 12V eines IR eine 15V-Transildiode. Alle Leiterbahnen (v.A. Gnd) so dick (und bei den Ausgängen auf TOP und BOTTOM parallel legen) wie möglich machen, auch die der Steuerseite. 24V ohne Stütz-Cs war das KO, mache Dich darauf gefasst, dass Du beim Umschalten pro cm Leiterbahn 1V induziert bekommst, d.h. der C im Netzteil ist völlig nutzlos. Die Ansteuerleitungen der IR sind viel zu lang und führen an den Powerleitungen vorbei --> dicke Transformation und Potentialverschiebingen. Tut mir leid, ich fürchte, Du musst das Layout nochmal machen. Der IR hat doch extra schön die Eingänge auf der einen und die Ausgänge auf der anderen Seite. An die Stelle der 555 sollte die Ansteuerung, damit die Verbindung dorthin kurz wird. Mir gefällt die HIP4080-Serie wegen der eingebauten Ladungspumpe ganz gut. Wie die mit dem 555 funktionieren soll, habe ich auf die Schnelle auch nicht verstenden. Was soll denn die Verbindung zum Reset (Pin
eProfi schrieb: > 24V ohne Stütz-Cs war das KO, mache Dich darauf gefasst, dass Du beim > Umschalten pro cm Leiterbahn 1V induziert bekommst, d.h. der C im > Netzteil ist völlig nutzlos. ok danke, der Kondensator ist schon bestellt! :-) eProfi schrieb: > Die Ansteuerleitungen der IR sind viel zu lang und führen an den > Powerleitungen vorbei --> dicke Transformation und > Potentialverschiebingen. Die Leitungen laufen nur über kurze Strecken parallel, das meiste ist senkrecht zu den Leistungsleitungsbahnen. dI/dt wäre auch gar nicht mal so groß, da die Spulen im Motor sehr große Induktivität haben. Naja ich werds aber auf jeden Fall mal nachmessen wieviel das ausmacht, aber danke für den Hinweis!
Düsendieb schrieb: > Wieso muss für die RZM überhaupt die H-Side für meherer Sekunden leiten? Würde mich auch mal interessieren. Entweder hat der TE das Prinzip nicht ganz verstanden oder es handelt sich um einen Designfehler, der IR2110 ist dafür einfach nicht gedacht. Für einen 24 Volt Motor würde es ja dann ausreichen, den Highside Treiber aus den 24 Volt zu speisen, da erledigt sich das Ladungspumpenproblem von alleine.
Matthias Sch. schrieb: > Düsendieb schrieb: >> Wieso muss für die RZM überhaupt die H-Side für meherer Sekunden leiten? > > Würde mich auch mal interessieren. Entweder hat der TE das Prinzip nicht > ganz verstanden oder es handelt sich um einen Designfehler, der IR2110 > ist dafür einfach nicht gedacht. > Für einen 24 Volt Motor würde es ja dann ausreichen, den Highside > Treiber aus den 24 Volt zu speisen, da erledigt sich das > Ladungspumpenproblem von alleine. - erklärung siehe oben. - auch ein ir2110 kann das, mit externer ladungspumpe. chips die das von sich aus können haben die ladungspumpe eingebaut. da gibts praktisch keinen unterschied. - kann es sein dass Matthias nicht ganz versteht wie ein Mosfet arbeitet? Wenn mein Output von 0 bis 24V geht, dann kann ich mit 24V keinen nMOS ansteuern. Da hab ich eine GS-Spannung von genau 0V, wenn ich 24V ausgeben will und 24V am Gate anlege. Da braucht man mindestens 10V zusätzlich. Nicht umsonst gibts Bootstrap-Kondensatoren und Ladungspumpen.
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