Unerklärbare Spikes in LTspice - Woher kommen die?

[Thomas (Gast)]

Hi,

bin gerade am Verzweifeln, vielleicht kann mir jemand helfen:

Habe folgende Simulation:

Ein Laderegler (Eingang ist hier einfach eine Spannungsquelle mit 24 V, 
in real sind es Solarmodule)läd einen Akku PW-moduliert. (100 Hz, 
Tastverhältnis 0,99) Der Akku ist zwar nicht in der Simulation, dafür 
aber einfach eine ohmsche Last mit 500 Watt.

Es in der Simulation darum, herauszufinden ab welcher Frequenz die 
dynamischen Umschaltverluste an den Mosfets so groß sind, dass sie nicht 
mehr vernachlässigbar sind.

Da ich P-Kanal Mosfets habe, dachte ich mir dass ich nun einfach an Gate 
und Source eine Rechteckquelle anlege und den "Series Resistance" dieser 
Rechteckquelle schrittweise höher mache. Das hat ja zur Folge dass sich 
die Kapazitäten am Mosfet langsamer umladen können...

So weit so gut, wenn ich diesen "Series Resistance" unter 50 Ohm lasse 
bekomme ich eine schöne Kurve mit Drainstrom, der Uds-Spannung und 
eingezeichnet und der Verlustleistung(grün). Siehe "Plot1"

Sobald ich aber den "Series Resistance" z.B. 200 Ohm mache, bekommt 
meine Kurve für die Mosfet-Leistung unerklärbare Spikes, teilweise bis 
ein paar Megawatt (Je nachdem, wenn ich 200,1 Ohm wähle kanns schon 
wieder anders sein) Zudem rechnet LTspice 5 minuten lang...Siehe 
Screenshot

Kann sich das jemand erklären? Kann das irgendwie an einer 
Rechenungenauigkeit von LTspice liegen? Oder wo ist mein Denkfehler?

Danke schonmal!! Gruß

[Dennis X. (Gast)]

Gewöhne dir in Zukunft mal deine Knoten Namen zu geben. So dauert es 
Ewigkeiten für einen Ausenstehenden die Formel überhaupt ansatzweise zu 
verstehen. Das nur mal nebenbei.

[Thomas (Gast)]

@Dennis X,
ok Danke für den Tip, bin leider noch kein Experte in LTspice, habe es 
erst die letzten Tage angefangen..

[Zeitgeist (Gast)]

Als Hinweis:
Schau dir mal den Ströme an den Transistoren an. Hier treten 
Kurzschlussströme auf. an M4 und M3 fließen fast ständig ca. 2kA.

[Paul B. (paul_baumann)]

Zeitgeist stellte entsetzt fest:
>an M4 und M3 fließen fast ständig ca. 2kA.

Man muß sich wundern, daß das Netzteil des Simulationsrechners das 
hergibt.
;-)
MfG Paul

[Thomas (Gast)]

Zeitgeist schrieb:
> an M4 und M3 fließen fast ständig ca. 2kA

Da hast Du tatsächlich recht, habs gerade überprüft und gesehen, dass 
ich eine Verbindung falsch gezeichnet hatte!! (Siehe Anhang)

Habs jetzt nochmal durchlaufen lassen, die Spikes sind kleiner, aber 
trotzdem  immer noch ein paar kW irgendwas stimmt nicht...

[Sven P. (Gast)]

Thomas schrieb:
> Habs jetzt nochmal durchlaufen lassen, die Spikes sind kleiner, aber
> trotzdem  immer noch ein paar kW irgendwas stimmt nicht...

Hast du mal einen Spike aufintegriert? Nur weil der hoch ist, muss da 
nicht auch viel Energie umgesetzt werden.

[Zeitgeist (Gast)]

Ich habe mal die Schaltung vereinfacht und umgezeichnet. M3 und M4 sind 
parallel, M1 und M2 sind parallel, also habe ich da je einen 
weggelassen.

Ist die Schaltung so, wie du sie haben willst? Überprüfe das nochmal. 
Und korrigier mich, wenn ich etwas falsch abgezeichneit habe ... Kann 
auch passieren ;-)

[Thomas (Gast)]

Zeitgeist schrieb:
> Ist die Schaltung so, wie du sie haben willst?

@Zeitgeist, ja ich habs mir angeschaut das passt so!
Wir haben eben 2 Mosfets parallel geschaltet, da wir einen hohen Strom 
von 27 Ampere schalten müssen und das ein Mosfet allein nicht kann.
So wie in deiner Schaltung könnte ja man wiederum den Lastwiderstand von 
0,86 Ohm verdoppeln, dann hätte man für einen Mosfet-Strang wieder die 
13,5 Ampere die wir im Betrieb zulassen wollen..

Vielen Dank für Deine Mühe, den ersten Fehler bei mir ist ja schon 
gefunden :-;

[Thomas (Gast)]

Sven P. schrieb:
> Hast du mal einen Spike aufintegriert? Nur weil der hoch ist, muss da
> nicht auch viel Energie umgesetzt werden.

Habe es jetzt gerade nochmals bei meiner korrigierten Schaltung 
ausprobiert (Da ist über einen Zeitraum von 5 Perioden nur ein einziger 
Peak jetzt aufgetreten. Aufintegriert hat der etwas mit 10 nanoJoule 
Energie, also vermutlich wirklich vernachlässigbar. Ich frage mich nur 
woher diese Spitzen kommen. Zeitlich sind die auch so kurz, dass ich in 
LTspice gar nicht mehr näher ranzoomen kann (siehe Anhang)...

[Achim S. (Gast)]

wenn die FETs ausgeschaltet sind floaten ihre Sourcen und damit auch die 
Gates, die über die Rechteckquelle auf die Source bezogen sind. Solche 
hochohmigen Knoten können der Simulation evtl. Probleme machen.

Schalte doch mal versuchsweise eine kleine Kapazität zwischen Source und 
Masse. In der realen Schaltung ist die über den Rechteckgenerator ja 
wohl auch gegeben.

[Thomas (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Schalte doch mal versuchsweise eine kleine Kapazität zwischen Source und
> Masse.


...habe ich gerade gemacht. Ich hoffe ich hab dich richtig verstanden 
wie der Kondensator eingebaut werden soll (Siehe Anhang)? Meinst du dass 
der Rechteckgenerator in real über den Schutzleiter auch mit Masse der 
Schaltung verbunden ist und es so zu der Kapazität zwischen Source und 
Masse kommt? Oder wie muss ich das verstehen?

Wir haben den Versuch schon mal in real aufgebaut mit einer Testplatine, 
da hatten wir den Rechteckgenerator allerdings extra an einen Trenntrafo 
gehängt (Weil wir sonst einen Kriechstrom übers Oszi gehabt hätten)

...nur scheint mein LTspice nun völlig überfordert zu sein und rechnet 
mir mit 12 fs/s die Simulation aus, das werd ich wohl nicht mehr erleben 
:-)
Ich geb Bescheid wenns durch ist!

@Zeitgeist: Konntest Du noch etwas herausfinden?

[Thomas (Gast)]

@Achim S.

..ok inzwischen ist die Simulation durch, der Peak ist kleiner geworden 
aber immer noch da.
Siehe Anhang,
grün=Verlustleistung am Mosfet
blau=Ugs-Spannung

[Zeitgeist (Gast)]

Ändere mal bei deinem Rechteckgenerator den internen Rser von 500 Ohm 
auf 10 Ohm - damit geht
1) die Simulation sehr viel schneller
2) ich habe bei meinem Aufbau keine Spikes mehr ;-)