LED PWM@500Hz, EMV, surrende Spule und Flankensteilheit

[Sascha S. (excess)]

Moin moin,

ich habe einen Dimmer PWM gebastelt, der mit 500Hz arbeitet. Erzeugt 
wird das PWM-Signal via µC und von dort aus über einen MOSFET-Treiber 
(IRF7319) zu einem P-Kanal Mosfet (2 x Vishay SI7149ADP). Aus EMV 
Gründen ist eine Spule mit 4,7µF (SMD, Bourns SRP1250-4R7M) am MOSFET 
Ausgang und diese surrt nun. Ich vermute mal, dass es durch den 
Eisenkern der Spule kommt? Was würdet ihr mir empfehlen? Luftspule?

Außerdem wollte ich die Flanken abflachen um EMV-Effekten vorzubeugen. 
Dazu habe ich zwischen Treiber und Gate einen höheren Widerstand 
gepackt, wodurch die Flanke flacher wurde (ich weiß, der Sinn des 
Treibers - das Gate schnell Laden/Entladen - geht dabei verloren). 
Dabei ist deutlich zu spüren, dass der MOSFET viel wärmer wird und 
Energie verbraten wird. Wie Steil sollte so eine Flanke sein, damit es 
EMV-mäßig noch im Rahmen ist? Ich hatte mal was von 0,1ms gelesen, ab 
das ist bzgl. Wärmeentwicklung einfach zu lange.

Ach ja, mit dem Dimmer sollen 12V LEDs oder Glühbirnen/Halogen Lampen 
betrieben werden können und das bis zu 10A / 120W max. Last.

Danke für eure Tipps!
Sascha

[Conny G. (conny_g)]

Genao damit habe ich mich auch schon beschäftigt. :-)
Bei mir hat bei größerer Last (150W) das Netzteil gesummt.
Beitrag "PWM nach Schaltnetzteil"

Und ich auch schon das Abflachen von Flanken beim MOSFET untersucht:
Beitrag "PWM mit Mosfet, Ausschaltflanke abflachen für EM-Störungsreduktion"

Mit gefällt das langsame Schalten mit dem MOSFET am besten (vs. 
LC-Filter am Ausgang), hat halt den Nachteil dass sehr viel 
Verlustleistung anfällt und man um einen Kühlkörper nicht rumkommt.
Was mir u.a. am LC nicht gefiel: der C wurde sehr warm, das kann auf 
Dauer nicht gesund sein.

Bei dieser Schaltung:
Beitrag "Re: Review von Schaltung und Routing"
bedeutet das dann, dass die Platine gesamt 40A, pro Kanal 7A 
bewerkstelligen kann.

Bin gerade dabei sie umzustricken und die MOSFETs durch Smart Switches 
zu ersetzen, z.B. diesen hier:
http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BTS3256-DS-v01_00-en.pdf?fileId=db3a304320d39d590121a175cad77b78&ack=t

Vorteile:
- Logic Level-Ansteuerung, keine Gateladung zu beachten, der treibt das 
intern
- einstellbare Flankensteilheit, gerade für EMV-Optimierung
- sehr geringes R_ds_on, ich komme damit ohne Kühkörper aus
- Überlast- und Übertemperatur-Abschaltung
- mit Diagnose-Feedback dafür
- kostet genausoviel wie ein leistungsfähiger MOSFET + Kühlung

[dfg (Gast)]

Conny G. schrieb:
> kostet genausoviel wie ein leistungsfähiger MOSFET + Kühlung


Umso unverständlicher, dass keine breite Range von HighSide- und 
LowSide-Switches bei den üblichen Händlern (Reichelt, Conrad) vorhanden 
ist.

Hatte ich schon vor 1-2 Jahren bei Reichelt angemerkt, aber die kommen
nicht aus dem Quark.

[Sascha S. (excess)]

Hallo Conny,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort und den Hinweis auf deine 
Threads. Ich habe nun nochmal Ursachenforschung zum Pfeifton betrieben 
und festgestellt, dass dieser nicht von der Spule, sondern vom 
Kondensator aus dem LC-Glied hinter dem MOSFET kam. Nach dem Auslöten 
des C (auf PCB) war Ruhe im Karton - das war ein 4,7µF Keramik im 1206 
Gehäuse. Außerdem führte der C zum Überschwingen des Drains bei 
steigender Flanke (an einem 50 Watt Last-Widerstand). Ich habe dann 
einen THT-Elektrolyt mit identischer Kapazität probiert und damit gab's 
weder ein Überschwingen, noch das Pfeifen.

Auf der Steckplatine hatte übrigens nichts gehört, da ich dort nicht mit 
hohen Lasten testen kann. Bei paar mA für eine LED war da nichts zu 
hören.

Der Tipp mit dem Smart Switches ist sehr interessant, muss ich mal bei 
näher studieren. Letztendlich ist da ja wieder ein MOSFET drin, der bei 
flachen Flanken auch Wärme verbrutzelt und die Effizienz sinken lässt.

Es gibt soo viele LED Dimmer, dass muss ja auch mit herkömmlichen 
Mitteln EMV-konform zu bewerkstelligen sein.

Beste Grüße,
Sascha

[Wolfgang A. (Gast)]

Sascha S. schrieb:
> Es gibt soo viele LED Dimmer, dass muss ja auch mit herkömmlichen
> Mitteln EMV-konform zu bewerkstelligen sein.

Nirgendwo steht geschrieben, dass man die LEDs direkt per PWM in der 
mittleren Helligkeit steuern muss.
Das PWM-Signal kann man besser verwenden, um damit einen als KSQ 
geschalteten Step-Down Konverter zu steuern, nachdem man es mit einem 
Tiefpass geglättet hat. Dann flackern die LEDs auch nicht so und man hat 
auf den Leitungen keine steilen Flanken.

[Sascha S. (excess)]

Wolfgang A. schrieb:
> Das PWM-Signal kann man besser verwenden, um damit einen als KSQ
> geschalteten Step-Down Konverter zu steuern, nachdem man es mit einem
> Tiefpass geglättet hat.

Danke Wolfgang für den Hinweis. Hast du zufällig einen Tipp für mich, 
welche(r) KSQ/Step-Down Regler für 10A in Frage käme? LM317 kann ja 
bspw. nur 1,5A.

Nachtrag: Ich frage mich auch, ob eine KSQ für klassische Leuchtmittel / 
Halogenlampen geeignet ist - da fehlt mir die Erfahrung.

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

Sascha S. schrieb:
> das war ein 4,7µF Keramik im 1206
> Gehäuse. Außerdem führte der C zum Überschwingen des Drains bei
> steigender Flanke (an einem 50 Watt Last-Widerstand). Ich habe dann
> einen THT-Elektrolyt mit identischer Kapazität probiert und damit gab's
> weder ein Überschwingen, noch das Pfeifen.

Folienkondensatoren sind hier das Mittel der Wahl, da sie sehr kleine 
Verluste haben und nicht pfeifen. Dann kann die PWM-Frequenz ruhig auch 
etwas höher sein, was wiederum den Ripple vermindert und das sichtbare 
Flackern der LEDs verhindert.

[Guido Körber (Gast)]

Also PWM ist schon die richtige Methode um LEDs zu dimmen. Über den 
Strom zu dimmen hat den Nachteil, dass die LED dann vom Farbort weg 
läuft. Wenn die Konstantstromquelle dann auch noch linear arbeitet 
steigen die Verluste.

Das Glätten um die EMV zu erfüllen ist gut gemeint, führt aber nicht zu 
sehr viel positiven Effekten. Die LEDs leiten ja erst ab einer minimalen 
Vorwärtsspannung. Da die Leitung dann relativ abrupt einsetzt hat mal an 
der Stelle eine zusätzliche Schaltflanke. Was schlimmer ist, die 
Abstrahlung durch die Schaltflanke des Transistors oder die der Dioden, 
kann man eigentlich nur im EMV Labor nachmessen.

Ich würde dann im Zweifel die Leitungen schön kurz halten und dafür die 
musizierenden Bauteile einsparen…

[Sascha S. (excess)]

Guido Körber schrieb:
> Also PWM ist schon die richtige Methode um LEDs zu dimmen. Über den
> Strom zu dimmen hat den Nachteil, dass die LED dann vom Farbort weg
> läuft. Wenn die Konstantstromquelle dann auch noch linear arbeitet
> steigen die Verluste.
>
> Das Glätten um die EMV zu erfüllen ist gut gemeint, führt aber nicht zu
> sehr viel positiven Effekten. Die LEDs leiten ja erst ab einer minimalen
> Vorwärtsspannung. Da die Leitung dann relativ abrupt einsetzt hat mal an
> der Stelle eine zusätzliche Schaltflanke. Was schlimmer ist, die
> Abstrahlung durch die Schaltflanke des Transistors oder die der Dioden,
> kann man eigentlich nur im EMV Labor nachmessen.
>
> Ich würde dann im Zweifel die Leitungen schön kurz halten und dafür die
> musizierenden Bauteile einsparen…

Hallo Guido und vielen Dank für deinen Beitrag. Nun, die Leitungen auf 
der Platine sind relativ kurz zwischen µC <-> Treiber <-> MOSFET (ca. 
5-10 mm). Auf die Leitungslängen bis zum Leuchtmittel/LED habe ich 
keinen Einfluss, da der Dimmer hier und da verbaut werden soll. Da 
bleibt mir wohl doch nur der Gang in ein EMV-Labor?! Mit einem großen 
Kondensator am MOSFET Ausgang hat man eh das Problem, dass dadurch die 
LED-Dimmung beeinflusst wird, da dieser quasi (bei geringer Last) die 
Energierversorgung zwischen den Duty-Cycles übernimmt.

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

Sascha S. schrieb:
> Auf die Leitungslängen bis zum Leuchtmittel/LED habe ich
> keinen Einfluss, da der Dimmer hier und da verbaut werden soll. Da
> bleibt mir wohl doch nur der Gang in ein EMV-Labor?!

Alternativ kommt als Schätzeisen ein DVBT-USB-Stick und SDR-Sharp in 
Frage, wenn Du die abgestrahlten Störungen ab 30Mhz überprüfen willst.

[Conny G. (conny_g)]

Ausserdem halten Kondensatoren nur eine begrenzte Menge Ripple aus, wenn 
ich mich richtig erinnere. Hat das mit dem ESR und Erwärmung zu tun?

[Sascha S. (excess)]

Knut Ballhause schrieb:
> Alternativ kommt als Schätzeisen ein DVBT-USB-Stick und SDR-Sharp in
> Frage, wenn Du die abgestrahlten Störungen ab 30Mhz überprüfen willst.

Ah, das ist ja toll. Ich hatte schon überlegt mir einen Funkscanner 
zuzulegen, aber mit dem USB-Stick und SDR scheint es deutlich 
komfortabler (und günstiger) zu gehen. Dann werde ich mir mal so'n 
Dingle Dongle ordern. :-)
Danke für den Tipp!

[Sascha S. (excess)]

Conny G. schrieb:
> Hat das mit dem ESR und Erwärmung zu tun?

Das klingt verständlich und plausibel. Bei low ESR dürfte das Problem 
dann kleiner sein, oder?

[Conny G. (conny_g)]

Sascha S. schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Hat das mit dem ESR und Erwärmung zu tun?
>
> Das klingt verständlich und plausibel. Bei low ESR dürfte das Problem
> dann kleiner sein, oder?

Ich habe beim Experimentieren versucht die Flanken mit einem LC Glied zu 
verschleifen. Hat geklappt, aber der Elko wurde warm, ca. 40 Grad würde 
ich sagen. Ich meine mich zu erinnern, dass es zwischen dem Standardelko 
und dem Low ESR aber zu meiner Überraschung keinen spürbaren Unterschied 
gab.
Deshalb habe ich mich dann entschieden, dass mir langsam schalten mit 
dem Mosfet und ein Kühlkörper auf die lange Sicht sicherer sind.

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

Conny G. schrieb:
> Ich meine mich zu erinnern, dass es zwischen dem Standardelko
> und dem Low ESR aber zu meiner Überraschung keinen spürbaren Unterschied
> gab

Die Hersteller geben einen maximalen Ripplestrom und die dabei 
auftretende Erwärmung in ihren Datenblättern an. Es gibt da messbare 
Unterschiede von Typ zu Typ!

[Conny G. (conny_g)]

Knut Ballhause schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Ich meine mich zu erinnern, dass es zwischen dem Standardelko
>> und dem Low ESR aber zu meiner Überraschung keinen spürbaren Unterschied
>> gab
>
> Die Hersteller geben einen maximalen Ripplestrom und die dabei
> auftretende Erwärmung in ihren Datenblättern an. Es gibt da messbare
> Unterschiede von Typ zu Typ!

Ja, völlig klar. Ich wollte aber diese Lösung mit sich so stark 
erwärmenden Elkos gar nicht weiterverfolgen, also habe ich mich auch 
nicht länger damit beschäftigt. So bleibt die subjektive Erinnerung, das 
die beiden von mir getesteten Typen keinen großen Unterschied machen.
Das ist natürlich sehr unwissenschaftlich und muss genauer geprüft 
werden, wenn das jemand so machen möchte und die langfristige 
Haltbarkeit der Schaltung sicherstellen will.

[Conny G. (conny_g)]

Knut Ballhause schrieb:
> Sascha S. schrieb:
>> Auf die Leitungslängen bis zum Leuchtmittel/LED habe ich
>> keinen Einfluss, da der Dimmer hier und da verbaut werden soll. Da
>> bleibt mir wohl doch nur der Gang in ein EMV-Labor?!
>
> Alternativ kommt als Schätzeisen ein DVBT-USB-Stick und SDR-Sharp in
> Frage, wenn Du die abgestrahlten Störungen ab 30Mhz überprüfen willst.

Eine echt gute Idee für ein Poor Man's EMV-Labor! :-)

@Sascha S:
Berichte, wenn Du es probiert hast, interessiert mich auch sehr.
Ich hab schon mit DVBT-Stick und SDR-Sharp ein 868 Mhz-Signal 
untersucht, klappt prima.
Wenn ich meine erste Prototypen-Schaltung dieser Sorte fertig hab, werde 
ich das auch mal ausprobieren.

[Guido Körber (Gast)]

Sascha S. schrieb:
> Auf die Leitungslängen bis zum Leuchtmittel/LED habe ich
> keinen Einfluss, da der Dimmer hier und da verbaut werden soll. Da
> bleibt mir wohl doch nur der Gang in ein EMV-Labor?! Mit einem großen
> Kondensator am MOSFET Ausgang hat man eh das Problem, dass dadurch die
> LED-Dimmung beeinflusst wird, da dieser quasi (bei geringer Last) die
> Energierversorgung zwischen den Duty-Cycles übernimmt.

Da gehört zur Spezifikation des Produktes hat dazu, dass es an die LEDs 
gehört und nicht in den Zählerplatz.

Ich weiss, es ist vielen Leuten in der Lichtbranche fremd, aber es gibt 
nun mal technische und physikalische Grenzen. Wer die nicht einhält muss 
halt mit Murx leben.

Der Kondensator am Ausgang beeinflusst die Dimmung ganz erheblich. Das 
kann so weit gehen, dass es über weite Bereiche kaum einen sichtbaren 
Effekt gibt. Und dann bleibt nach wie vor das Problem, dass die Dioden 
ein Schaltverhalten haben, das wieder zur Erzeugung von HF Störungen 
führt. Also Finger weg von den Kondensatoren im Ausgang.

[Conny G. (conny_g)]

Ich habe gestern den Infineon BTS3256D Smart Switch getestet, bin sehr 
zufrieden damit, werde den für meine Dimmerbatterie einsetzen.

Anbei die Schaltflanken bei "Min Slew Rate" (kleinste Steilheit) und 
"Max Slew Rate" (größte Steilheit), er schaltet von 10µs bis 100µs (das 
SRP-Pin auf GND oder offen), dazwischen kann man (stufenlos?) einstellen 
über verschiedene Widerstandswerte nach GND.

Hab ihn mal 4A (50W Halogenbirne) mit 100µs Schaltzeit auf 1.5 kHz 
PWM'en lassen, was lt. Verlustleistungsrechnung wg. der vielen langsamen 
Schaltvorgänge zur Überhitzung führt und prompt hat er nach 1 Minute 
angefangen zu pulsen, d.h. alle paar Sekunden runterzuregeln (nicht 
durchzuschalten) und nach ein paar Sekunden wieder zu schalten.
Wird schon ordentlich heiss, das Flussmittel wurde anscheinend flüssig 
dabei, denn ich hatte mein Testplatinchen komplett gereinigt, aber es 
drückte etwas Flussmittel unter dem Chip raus.
Aber nachdem er die Junction-Temparatur überwacht würde ich mir keine 
Sorgen machen - was die Junction aushält ist für das Gehäuse allemal ok 
(175 Grad, Reflow-Löten passiert bei bis zu 250 Grad und das hält das 
Gehäuse auch aus).

Der Überlastschutz funktioniert also prima. Als nächstes werde ich noch 
das Diagnosefeedback testen, das man am Steuerpin abfragen kann.
Denn im Überlastschutz-Modus sollte man diese Dinger nicht lassen, 
sondern die Diagnose abfragen und die Ansteuerung abschalten.

[Sascha S. (excess)]

Conny G. schrieb:
> Ich habe gestern den Infineon BTS3256D Smart Switch getestet, bin sehr
> zufrieden damit, werde den für meine Dimmerbatterie einsetzen.

Hi Conny, danke für dein ausführliches Feedback. Das scheint für 
kleinere Lasten gut zu klappen. Für meine Bedürfnisse (10A) ist die 
Lösung eher nicht so geeignet, es sein denn, ich betreibe mehrere 
BTS3256D parallel - dann wird's aber schnell zu teuer. Mehr als 30°C 
Erwärmung wäre mir auch schon zu heiß, da bei mir alles in einem 
unbelüfteten Gehäuse steckt, welches die Wärme ja auch noch irgendwie 
nach draußen führen muss. ;-)

Bzgl. "Poor Man's EMV-Labor" bin ich leider noch nicht weiter. Der 
ebay-Verkäufer hat wohl vergessen, das Paket abzuschicken. Sobald ich 
dazu neue Erkenntnisse habe, poste ich hier noch was.

VG, Sascha

[Conny G. (conny_g)]

Sascha S. schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Ich habe gestern den Infineon BTS3256D Smart Switch getestet, bin sehr
>> zufrieden damit, werde den für meine Dimmerbatterie einsetzen.
>
> Hi Conny, danke für dein ausführliches Feedback. Das scheint für
> kleinere Lasten gut zu klappen. Für meine Bedürfnisse (10A) ist die
> Lösung eher nicht so geeignet, es sein denn, ich betreibe mehrere
> BTS3256D parallel - dann wird's aber schnell zu teuer. Mehr als 30°C
> Erwärmung wäre mir auch schon zu heiß, da bei mir alles in einem
> unbelüfteten Gehäuse steckt, welches die Wärme ja auch noch irgendwie
> nach draußen führen muss. ;-)

Also bei mir sollen die 7A können ohne Überhitzung. Mit 4A hab ich 
getestet und musste auf 1-2 kHz PWM-Frequenz gehen um überhaupt genug 
Schaltverluste zusammenzubekommen, damit er im Test überhitzt.
Bei 4A/250 Hz habe ich ihn 10min laufen lassen und er wurde nur 
"handwarm" (direkt an der Drain-Fahne fühlt es sich heiss = 50 Grad an, 
wenige mm weg war das Pad nur noch "warm").
Ich hab ihn (sh Foto) auf einem 225qmm Kühlpad mit dem Drain und nur 
35µm Kupfer. Wenn man hier 400qmm macht (2x2cm) und 70µm Kupfer, dann 
geht der Wärmewiderstand nochmal um 20-30% runter und der Spielraum nach 
oben steigt.
Ich würde deshalb sagen, dass meine 7A schon so gehen, wie ich es gerade 
habe, würde aber noch 400qmm Kühlpad machen, 70µm Kupfer mache ich 
sowieso wg. der 20A Zuleitung zu den Switches.

Mit 10A und 250 Hz PWM-Frequenz auf einem solltest Du kein Problem 
haben.

Die Frage ist, mit welcher anderen Lösung bei 10A und flachen 
Schaltflanken Du weniger Wärme produzieren würdest. Von LC-Filter halte 
ich wg. der Erwärmung des C nix. Und da hast ja auch wieder Wärme.
M.E. geht das Problem nicht weg, das Gehäuse muss belüftet sein im Sinne 
von Löcher nach aussen, nicht komplett geschlossen.

> Bzgl. "Poor Man's EMV-Labor" bin ich leider noch nicht weiter. Der
> ebay-Verkäufer hat wohl vergessen, das Paket abzuschicken. Sobald ich
> dazu neue Erkenntnisse habe, poste ich hier noch was.
>
> VG, Sascha

[sgg (Gast)]

Conny G. schrieb:
> Aber nachdem er die Junction-Temparatur überwacht würde ich mir keine
> Sorgen machen

Genau hier sollte man sich Sorgen machen.

Die passende Diagnose- und Fehlerstrategie verhindert das fortlaufende
zyklische In-den-Überlast-Fall-Fahren.

Auch wenn die Strategie "Temperatur-Gradient" in fast allen modernen
Smart-Switches endlich umgesetzt ist.

Wenn schon optische Veränderungen an der Platine/Lötung erkennbar sind,
war die Temperatur ja schon erheblich und der Switch hatte wohl 
letztendlich
wegen Übertemperatur Tj>150°C abgeschaltet.
Also volle Kanone :-) in den schlimmstmöglichen Zustand gefahren.

Die Temperatur-Gradienten-Abschaltung sollte eigentlich genau das
verhindern und wenn man dann nicht einfach den Chip machen lässt,
dann erfolgt auch keine nennswerte weitere Temperaturerhöhung mehr.

Die Platine wird geschont, die das sonst nicht lange mitmachen wird
(Material, Glastemperatur). Untersuchungen von Infineon und ST haben
außerdem gezeigt, dass es in diesem Fall zu einer schleichenden
Verschlechterung des MOSFETs führt, was in einem Totalausfall
enden kann.

Daher: IMMER eine passende Diagnose- und Fehlerstrategie wählen.

Ein Smart-Switch ist auch heute nicht dafür da, ihn ständig gegen die
Wand zu fahren.

[Conny G. (conny_g)]

sgg schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Aber nachdem er die Junction-Temparatur überwacht würde ich mir keine
>> Sorgen machen
>
> Genau hier sollte man sich Sorgen machen.
>
> Die passende Diagnose- und Fehlerstrategie verhindert das fortlaufende
> zyklische In-den-Überlast-Fall-Fahren.

Deshalb schrieb ich ja noch: als nächstes wird das Diagnose-Pin 
getestet, damit meine Schaltung im Fehlerzustand auch abschaltet.
Ich hatte nicht vor ihn im Fehlerzustand "hängen zu lassen".

> Auch wenn die Strategie "Temperatur-Gradient" in fast allen modernen
> Smart-Switches endlich umgesetzt ist.
>
> Wenn schon optische Veränderungen an der Platine/Lötung erkennbar sind,
> war die Temperatur ja schon erheblich und der Switch hatte wohl
> letztendlich
> wegen Übertemperatur Tj>150°C abgeschaltet.
> Also volle Kanone :-) in den schlimmstmöglichen Zustand gefahren.

Klar, war in diesem Test volle Absicht. Will ja kennenlernen, wie das 
genau aussieht.
Und genau das mit dem Flussmittel und die Tatsache, dass ich nicht mehr 
mit dem Finger auf den Switch fassen kann (geschätzt über 100 Grad am 
Gehäuse) sagt mir: das soll der nicht auf Dauer machen.

> Die Temperatur-Gradienten-Abschaltung sollte eigentlich genau das
> verhindern und wenn man dann nicht einfach den Chip machen lässt,
> dann erfolgt auch keine nennswerte weitere Temperaturerhöhung mehr.
>
> Die Platine wird geschont, die das sonst nicht lange mitmachen wird
> (Material, Glastemperatur). Untersuchungen von Infineon und ST haben
> außerdem gezeigt, dass es in diesem Fall zu einer schleichenden
> Verschlechterung des MOSFETs führt, was in einem Totalausfall
> enden kann.
>
> Daher: IMMER eine passende Diagnose- und Fehlerstrategie wählen.
> Ein Smart-Switch ist auch heute nicht dafür da, ihn ständig gegen die
> Wand zu fahren.

Das ist der Plan. Deshalb hatte ich auch bei meinem vorherigen Entwurf 
der Dimmerbatterie einen PTC am Kühlkörper vorgesehen. Nur fand ich die 
Lösung dann doch zu gurkig.

[sgg (Gast)]

Conny G. schrieb:
> Nur fand ich die
> Lösung dann doch zu gurkig.

Und unnötig kompliziert in der Umsetzung.

Wer weiß denn dann, welcher Chip wie warm geworden ist?

Und wieviel Kelvin Differenz wischen Tj und dem Sensor
ist?

Nene, die Lösung mit den SmartSwitches ist da logischerweise
irgendwie eleganter :-)

Infineon war übrigens die Firma mit dem "kleinen" 
HighSide-Switch-Problem...
Die hatten nämlich zu der Zeit noch nicht einmal die 
Temperatur-Gradienten-Abschaltung implementiert, sonst wäre das 
wahrscheinlich auch niemandem
aufgefallen.

So hab ich Fotos gesehen von Testschränken (Infineon, als auch ST), in 
denen
'zig HighSides ständig in die Übertemperatur gefahren wurden, um den
Effekt erklären und eine Abstellmaßnahme finden zu können.

Infineon hatte tatsächlich HighSides im Angebot, die nach wenigen 
(~50-1000)
Überlastfällen zerstört waren. Und das passiert ganz schnell, wenn man
mit dem PKW im Überlastfall durch die Gegend fährt und das Steuergerät
den HighSide nicht abschaltet bzw. sinnvoll drauf reagiert.

[Conny G. (conny_g)]

Ich habe anscheinend den ersten BTS3256D gestern bei den Tests 
gehimmelt, er wollte nicht mehr durchschalten.
Das ist möglicherweise der Beweis, dass man ihn nicht im 
Overheat-Protection-Modus laufen lassen darf. :-)
Er lief ca. 3x für 1-2 Minuten an dieser Stelle, d.h. er scheint an 
diesem Punkt schon eher empfindlich zu sein und man muss auf jeden Fall 
das Diagnose-Feedback auslesen und die Ansteuerung abschalten im 
Fehlerfall.

Es ist allerdings nicht 100% eindeutig, denn ich lies auch tlw. die 
Ansteuerung weiterlaufen (die 5V auf's IN-Pin) und hatte die 
Versorgungsspannung (12V auf Vs) abgeschaltet - es ist auch denkbar, 
dass er einfach das nicht mag.
Wobei das in der Praxis eigentlich nicht vorkommt, weil üblicherweise 
die 5V der Ansteuerung von den 12V der Leistungsstromversorgung 
abgeleitet sind und dann die 5V nicht weiterlaufen, wenn die Schaltung 
stromlos ist.

Hatte dann eine spannende erste Erfahrung bei dem Versuch das 
TO252-Gehäuse mit Heissluft von dem Kühlpad abzulöten zu versuchen.
Selbst die Plastikteile der Header schmolzen mir schon davon und alles 
Lötzinn daran lief herunter, die Platine verfärbte sich dunkel, das 
Kupfer ebenfalls - aber der BTS3256D wollte nicht von seiner Platine.
Entweder hat er sich "festgeschweisst", oder die Haftkraft des 
Lötzinnfilms unter der großen Drain-Fahne ist so gross oder das Kühlpad 
zieht einfach die Wärme ab - jedenfalls war der nicht abzubekommen.
Beim Versuch während des Beföhnens mit 300 Grad mit dem 
Minischraubendreher unter die Pins zu hebeln zerbröselte dann das 
Gehäuse und die Pins brachen ab :-)
Musste dann ein komplett neues Breakout-Board machen, das alte kann man 
wegwerfen.

Wichtig zu wissen, dass man diese Switches auf Kühlpad nicht wirklich 
gut tauschen kann und besser die Ansteuerung von vornherein so macht, 
dass sie den Fehlerfall überleben.
Oder ich hab mich nur dumm angestellt, hab das auch noch nicht so oft 
versucht.

Anbei ein Foto, wie der Spass dann aussieht :-)
... "300 Grad, die Frisur hält!"

[Sascha S. (excess)]

Conny G. schrieb:
> Die Frage ist, mit welcher anderen Lösung bei 10A und flachen
> Schaltflanken Du weniger Wärme produzieren würdest. Von LC-Filter halte
> ich wg. der Erwärmung des C nix. Und da hast ja auch wieder Wärme.
> M.E. geht das Problem nicht weg, das Gehäuse muss belüftet sein im Sinne
> von Löcher nach aussen, nicht komplett geschlossen.

Hi Conny,

hierzu nochmal ein Statement von mir. Ich habe nun sämtliche 
Filter-Komponenten (Spule + Kondensator) am Ausgang entfernt und 
stattdessen die Flankensteilheit mit reduziertem Gate-Strom flacher 
gemacht. Genau gesagt sind Trise=50µs und Tfall=150µs, vielleicht 
optimiere ich das noch in Richtung jeweils 100µS.

Kann man eigentlich anhand von Trise und Tfall die potentiell gestörten 
Frequenzen ermitteln? Gestörte Frequenz = 1/t? Oder 
Fourier-Transformation?

Beim Thema EMV-Messung mittels SDR habe ich keine Ergebnisse erzielen 
können. Radio konnte ich zwar empfangen, aber Störungen durch PWM konnte 
ich nicht erkennen.

Bei 10A habe ich nun ca. 10-15 °C Erwärmung, was thermisch locker im 
Rahmen sein sollte.

Soviel erst mal von mir zum Thema.

VG,
Sascha

[Falk B. (falk)]

@ Sascha S. (excess)

>und festgestellt, dass dieser nicht von der Spule, sondern vom
>Kondensator aus dem LC-Glied hinter dem MOSFET kam. Nach dem Auslöten
>des C (auf PCB) war Ruhe im Karton - das war ein 4,7µF Keramik im 1206
>Gehäuse. Außerdem führte der C zum Überschwingen des Drains bei
>steigender Flanke (an einem 50 Watt Last-Widerstand). Ich habe dann
>einen THT-Elektrolyt mit identischer Kapazität probiert und damit gab's
>weder ein Überschwingen, noch das Pfeifen.

Das ist das allgemeine Problem der hochkapazitiven Keramikkondensatoren, 
diese haben einen starken Piezoeffekt. Bei 100kHz hört man das nicht, 
ausserdem ist die Amplitude da kleiner. Aber bei niederfrequenten Pulsen 
hat man ein parasitären Pieper auf dem Board!