DC/DC Wandler defekt durch Low-Side Switch?

[(unknown) (Gast)]

Hallo liebe Forengemeinde,

ich habe hier leider ein Problem bei welchem ich alleine leider nicht 
weiterkomme.
Es sind nun schon 2 DCDC Wandler vom Typ TSRN 1-2450 5V 1A abgeraucht :(
Da die Dinger nicht umsonst sind, frage ich hier lieber einmal nach 
bevor ich den 3 opfere.

Der Wandler wird mit ca. 39V aus 3 Bleigel Akkus versorgt.
Sekundärseitig wird ein ACS714 gespeist.
DCDC Wandler sowie ACS714 werden durch einen Low-Side Switch geschalten.
Der Switch ist in diesem Falle zu Testzwecken erstmal ein Taster.

Fehlerbeschreibung:

Nach Tasten des Tasters stellt der DCDC Wandler seine 5V bereit und der 
damit gespeiste IC arbeitet einwandfrei.
Nach mehrfachen Schaltvorgängen macht es leise „klick“ und das wars ;D

Hat jemand eine Idee was dort schief läuft?
Mag der Wandler keinen Low-Side Switch?

Im Anhang der Schaltplan.

Grüße aus Hamburg

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Mirco S. schrieb:
> DCDC Wandler sowie ACS714 werden durch einen Low-Side Switch geschalten.
Das ist üblicherweise eine ganz schlechte Idee, denn fast alle Pegel und 
Signale im Datenblatt sind auf GND bezogen. Und wenn du den 
wegschaltest, dann erhältst du ganz eigenartige und bisweilen 
überraschende Pegel und daraus resultierende Strompfade.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Aber es stirbt nicht aus, zu verlockend :-)
Es gibt immer wieder mal Fälle, wo das tatsächlich geht, meist geht es 
aber eher ins Auge. Man muss schon sehr genau wissen was man tut und was 
evtl. an externen Verbindungen dazu kommt.

[Toxic (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> Das ist üblicherweise eine ganz schlechte Idee

In seinem Falle haette ich es wahrscheinlich genau so gemacht.Es sollte 
eigentlich keine Rolle spielen ob ich nun zuerst den Pluspol der 
Batterie oder den Minuspol abklemme.

Wie er die Schaltung aufgebaut hat,hat er uns nicht wissen lassen,aber 
er geht spannungsmaessig so ziemlich an die Grenzen des Machbaren:
42V max. Wandler / 40V max MosFet.
Ich kann hier leider nur theoretisieren,aber wenn die Schaltung unter 
Last per S1 geschaltet wird,waere denkbar, dass eine kleine induzierte 
Spannung an ueberlangen Leitungen plus Batteriespannung die 42V fuer den 
Wandler uebersteigen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Wenn man davon absieht, daß das mit dem Ansteuern des L-Side MOSFET mal 
recht schwierig werden wird - ob der Taster in der (+) oder (-) Leitung 
des Akkus liegt, ist hier herzlich egal.

Wenn der DC/DC Wandler stirbt, dann am ehesten, weil du seinen 
Eingangsspannungsbereich sehr weit ausreizt. Dazu noch das harte 
Schalten einer niederohmigen Spannungsquelle - vielleicht haut es ja 
einen Tantal-Kondensator im DC/DC Wandler durch? Mach mal spaßeshalber 
einen Widerstand von vielleicht 10R vor den Eingang des Wandlers.

Daß die Schaltung so keinen großen Sinn hat, ist dir klar? Der 
Eingangsstrom des Wandlers ist so klein, da kriegst du mit einem 
Stromwandler mit wenigstens +/-5A Meßbereich kein verwertbares Signal 
heraus.

[(unknown) (Gast)]

Es handelt sich hier nur um einen Teil der Schaltung. Den Rest habe ich 
nicht dargestellt, da er noch garnicht angeschlossen ist und das Problem 
bereits Auftritt.
Es wird ein Verstärker als Last den Akkus  betrieben.
Der IRF 1404 wird durch einen 1405 ersetzt, den habe ich schon hier 
liegen.

Bei Reichelt habe ich leider keinen besser geeigneten DCDC Wandler 
gefunden. Dieser soll mit 12 - 40 V betrieben werden können und ca 500- 
1000mA liefern.
Im Grunde möchte ich meine Last ohne eine Belastung der Akkus im aus 
Zustand schalten.
Ich möchte ungerne ein Relais verbauen, da es mir um jedes mA ankommt. 
Einen Schalter will ich eben so wenig benutzen. Es bleibt High side ... 
Habe aber bereits festgestellt, dass viele Lösungen mit 40v nicht klar 
kommen...

Ok das Harte schalten und damit verbundene Spannungsspitzen könnte ich 
ja unterbinden, indem ich mit dem Taster den MOSFET über einen Elko 
langsam öffne?


Ich merke langsam das Low side nur theoretisch ganz toll ist :D

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Mirco S. schrieb:
> Es handelt sich hier nur um einen Teil der Schaltung.
> Es wird ein Verstärker als Last den Akkus  betrieben.

OK

> Bei Reichelt habe ich leider keinen besser geeigneten DCDC Wandler
> gefunden. Dieser soll mit 12 - 40 V betrieben werden können und ca 500-
> 1000mA liefern.

Prinzipiell scheint der Wandler die Spannung ja auszuhalten. Allerdings 
könnte es sinnvoll sein, den Wandler nur aus einem der 3 Akkus zu 
versorgen.

> Ich möchte ungerne ein Relais verbauen, da es mir um jedes mA ankommt.

Vielleicht ein bipolares Relais?

> Ok das Harte schalten und damit verbundene Spannungsspitzen könnte ich
> ja unterbinden, indem ich mit dem Taster den MOSFET über einen Elko
> langsam öffne?

Dann hast du eine Leistungsspitze am MOSFET. Auch nicht clever. Was du 
im wesentlichen brauchst, ist eine Begrenzung des Eingangsstroms für den 
Wandler beim Einschalten. Denn dann wird ein entladener Kondensator 
(vermutlich wegen Baugröße und ESR ein Tantal-Elko) hart an drei in 
Reihe geschaltete Akkus gelegt, die locker zweistellige Stromspitzen 
liefern. Mit dem MOSFET als Schaltelement wäre das vielleicht gar nicht 
erst passiert, weil der von sich aus schon den Strom begrenzt.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Toxic schrieb:
> Es sollte eigentlich keine Rolle spielen ob ich nun zuerst den Pluspol
> der Batterie oder den Minuspol abklemme.
Offenbar gibt es aber noch eine zweite "Masse", die nicht abgeschaltet 
wird und worauf sich D0 bezieht: den Minuspol der Batterie.

Mirco S. schrieb:
> Ich merke langsam das Low side nur theoretisch ganz toll ist :D
Eher sogar andersrum: wenn man sich die Theorie mal zu Gemüte geführt 
hat, dann kommt man gar nicht mehr auf die Idee, einem IC seinen 
Bezugspunkt zu nehmen...

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Lothar M. schrieb:
> Toxic schrieb:
>> Es sollte eigentlich keine Rolle spielen ob ich nun zuerst den Pluspol
>> der Batterie oder den Minuspol abklemme.
> Offenbar gibt es aber noch eine zweite "Masse", die nicht abgeschaltet
> wird und worauf sich D0 bezieht: den Minuspol der Batterie.

Aber nur darum, weil T1 verkehrt herum eingezeichnet ist. Sein Source- 
Anschluß muß natürlich an GND. So wie jetzt eingezeichnet, würde die 
Body-Diode permanent leiten.

Die Frage ist halt, woher man die Spannung zum Ansteuern des MOSFET 
nehmen will. Vom Akku nicht, denn der ist ja von GND getrennt ...

[(unknown) (Gast)]

Axel S. schrieb:

> Aber nur darum, weil T1 verkehrt herum eingezeichnet ist. Sein Source-
> Anschluß muß natürlich an GND. So wie jetzt eingezeichnet, würde die
> Body-Diode permanent leiten.

Nach meiner Meinung ist T1 so richtig herum, habe ihn ja auch so 
eingelötet.
Getestet habe ich ihn auch.
Rechts von Akku 1 ist Masse links von Akku 3 sind 40V.


> Die Frage ist halt, woher man die Spannung zum Ansteuern des MOSFET
> nehmen will. Vom Akku nicht, denn der ist ja von GND getrennt ...

Die Spannung kommt von einem µC welcher von dem DCDC Wandler versorgt 
wird.
Der Plan ist den µC durch tasten zu booten und dieser danach durch D0 in 
Selbsthaltung geht.


> Prinzipiell scheint der Wandler die Spannung ja auszuhalten. Allerdings
> könnte es sinnvoll sein, den Wandler nur aus einem der 3 Akkus zu
> versorgen.

Hm... das möchte ich ungerne machen, da noch mehrere Lasten an den DCDC 
Wandler kommen und ich die Akkus nicht Unsymmetrisch belasten will.


> Vielleicht ein bipolares Relais?

Oh je... wusste gar nicht das es so etwas gibt.
ok das werde ich umsetzen.
Prinzipiell würde dieses ja genauso Schalten wie mein Taster,
nur High-Side.
Es besteht also immer noch Gefahr, dass der Wandler stirbt.

Vor Spannungsspitzen könnte ich diesen ja mit einer P6KE 51CA Schützen.
Leider gibt es diese nur in 43,6V oder 40,2V.
Bei einer Ladeschlussspannung von 13,8V bin ich aber bei 41,4V...
Reicht hier eine mit 43,6V aus?^^
Wird die Diode einfach nur vor den Wandler gesetzt und gut?



Axel S. schrieb:
> Dann hast du eine Leistungsspitze am MOSFET. Auch nicht clever. Was du
> im wesentlichen brauchst, ist eine Begrenzung des Eingangsstroms für den
> Wandler beim Einschalten.

OK wie kann man sowas realisieren?
einfach dauerhaft 10R davor zu schalten ist ja keine dauerhafte Lösung.

Schon einmal vielen Dank für euer Feedback.
Ich weiß das es wesentlich mehr Sinn ergeben würde den ganzen Schalplan 
zu posten, aber dann würdet ihr mir auch alle anderen Fehler aufzeigen.
Ich will und muss diese aber selber lösen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Mirco S. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>
>> Aber nur darum, weil T1 verkehrt herum eingezeichnet ist. Sein Source-
>> Anschluß muß natürlich an GND. So wie jetzt eingezeichnet, würde die
>> Body-Diode permanent leiten.
>
> Nach meiner Meinung ist T1 so richtig herum, habe ihn ja auch so
> eingelötet.

Hmm. Irgendwie war ich da nicht ganz auf der Höhe. Ja, der MOSFET ist 
richtig herum. Allerdings hast du dann halt das Problem, daß sein Source 
irgendwo unter GND herumfloatet und du erstmal eine Gatespannung mit 
passendem Bezug irgendwoher bekommen mußt.

>> Vielleicht ein bipolares Relais?

<seufz> Die Dinger heißen bistabil. War echt nicht mein Tag.

>> Was du
>> im wesentlichen brauchst, ist eine Begrenzung des Eingangsstroms für den
>> Wandler beim Einschalten.
>
> OK wie kann man sowas realisieren?
> einfach dauerhaft 10R davor zu schalten ist ja keine dauerhafte Lösung.

Warum nicht? In Schaltnetzteilen macht man das auch so. Statt eines 
Festwiderstands kommt manchmal ein niederohmiger NTC zum Einsatz. Die 
Verluste sind gar nicht so hoch. Immerhin hast du vor dem Wandler ja 
entsprechend weniger Strom. Bei 36V rein und 5V raus fließt am Eingang 
nur ca. 1/7 des Ausgangsstroms. Bei 700mA auf der 5V Seite und 10R hast 
du gerade mal 100mW extra Verlust. Wahrscheinlich reicht ja schon 1R.