MOSFET schaltet durchgehend und brennt durch

[Steffen B. (lellle)]

Hi,

erstmal zu meiner Schaltung:
Grundidee ist es, mit Hilfe eines Microcontrollers erst einen 
Kondensator C3 zu laden und dann den Kondensator durch eine Spule L1 zu 
entladen. Das ganze soll mehrmals wiederholt werden.
uCon_logic1/2 ist der Microcontroller, der die ganze Schaltung steuern 
soll und gibt entweder 0V oder 3,3V aus.

Nun zu meinem Problem:
Q8 brennt mir durch, weil er nicht so schaltet wie ich möchte. Dadurch, 
dass die Steuerspannung am Gate entweder 0V oder max. 12V ist und an 
Source aber 30V anliegen, schliesst Q8 nie und überhitzt trotz Kühlung 
nach kurzer Zeit.

Gibt es einer Möglichtkeit dies zu beheben?
Vielleicht nen Pullup Widerstand? Und wenn ja, wo müsste der hin und wie 
groß muss er etwa sein.
Oder muss ich Vdd auch auf 30V laufen lassen? Dann müsste ich allerdings 
meine ganze Schaltung ändern, damit meine Bauteile nicht sterben.

Leider bin ich nicht vom Fach und habe deswegen wenig Ahnung was es 
alles gibt, das mir vielleicht helfen könnte.

Danke schonmal im Voraus.

[MaWin (Gast)]

Steffen B. schrieb:
> erstmal zu meiner Schaltung

Was soll die Schwachsinns-Schaltung ?

Was soll die hirnrissige Idee, mit Q9 irgendwas abschalten zu wollen ?

Wie kommt man auf die Idee, mit Q9 30V schalten zu wollen mit VDD von 
12V am Gate ?

Was sollen die ganzen langsamen Netzgleichrichterdioden dort ?

Wieso glaubst du, wird für D1 nicht 1A überschritten ?

Steffen B. schrieb:
> bin ich nicht vom Fach

Dir fehlen so viele Grundlagen zu Elektronik und deren Bauteilfunktion, 
dass du erst mal noch 2 Jahre lernen solltest, bevor du bastelst.

[MaWin (Gast)]

> mit Q9 30V schalten

Das war Q8

[Xerxes (Gast)]

HI.
Die Ursache beschreibst du schon selber.
Die Spannung zwischen Gate und Source sind 30V. Das kann das Bauteil 
nicht . Max. 20V sind erlaubt.

[Bernd K. (bmk)]

Nachdem der TO eigeninitiativ geworden ist und um Hilfe gefragt hat,
könnte man ihm statt "so nicht" ein wenig "so besser" zukommen lassen.

Da kommt mir ein Schaltungskniff in den Sinn, der den oberen Teil seiner 
Schaltung ersetzt:
Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"

Und bei Ansteuerung 0V/3,3V einfach den 330 durch 220 ersetzen.
Und wenn du erkennst, warum Ugs auf 0 - 12V begrenzt wird, bist du einen 
guten Schritt weiter.

[re (Gast)]

Steffen B. schrieb:
> Gibt es einer Möglichtkeit dies zu beheben?

Freilich.

Gib Q8 eine passende Ansteuerung, mit die die benötigten Gate-Spannungen 
eingehalten werden und die Maximum-Ratings nicht überschritten werden.
Link dazu hat der Voirredner ja schon gebracht.

Dazu gibt es für sehr kleines Gels auch fertige ICs nur dazu gemacht 
wurden und die dann auch locker die für einige Mikrosekunden benötigten 
Gateströme von einigen Ampere aufbringen können. Viele davon sind im 
Moment sogar lieferbar.


Hinweis: Wenn Du (U_D > U_GS_max) hast, dann ist es meist eine gute 
Idee, dann auch die High-Side als N-Channel auszuführen. Mach die Sache 
oft insgesamt einfacher, obwohl man dann die Gatespannung per Bootstrap 
oder DC/DC erzeugen muss. Muss aber nicht.

Was aber muss, sind getrennte Ansteuerungen von Q8 und Q9, weil sonst 
die maximum ratings von U_GS überschritten werden.



Aber:  als nächstes wird D1 sterben, weil der im Gegensatz zum 
High-Side-FET nur bis 30A (non-repetitive) kann. Du hast keinerlei 
Maßnahmen dagegen.

Also lass Q9 ganz weg, der ist in dieser Schaltung sowieso völlig 
sinnbefreit, dann brauchst Du auch keine D1 und sparst eine Ansteuerung.



my2ct
(re)

[Zeno (Gast)]

Xerxes schrieb:
> HI.
> Die Ursache beschreibst du schon selber.
> Die Spannung zwischen Gate und Source sind 30V. Das kann das Bauteil
> nicht . Max. 20V sind erlaubt.
Nach seiner Schaltung liegt Source auf GND, womit die maximale UGS Vdd 
also 12V beträgt. Wenn der IRF max. 20V kann, dann ist das nicht die 
Ursache.

Kann natürlich auch sein, das er das Ding falsch herum eingelötet hat.

Allerdings muß man auch nicht mehr dazu sagen, denn wie MaWin schon 
bemerkte, sollte sich der TO erst mal mit Schaltungstechnik befassen 
(Tietze-Schenk wäre da z.B. empfehlenwert), dann erst mal erprobte 
Schaltungen nach bauen, weil das übt, und wenn er dann immer noch Lust 
auf Elektronik hat, dann kann er ja mal ne eigene Schaltung entwerfen.

[Xerxes (Gast)]

Zeno schrieb:
> Xerxes schrieb:
>> HI.
>> Die Ursache beschreibst du schon selber.
>> Die Spannung zwischen Gate und Source sind 30V. Das kann das Bauteil
>> nicht . Max. 20V sind erlaubt.
> Nach seiner Schaltung liegt Source auf GND, womit die maximale UGS Vdd
> also 12V beträgt. Wenn der IRF max. 20V kann, dann ist das nicht die
> Ursache.

Ist ein P-Kanal.
Source liegt auf +30V, Gate auf GND

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

Xerxes schrieb:
> Ist ein P-Kanal.
Und wird mit Ugs = -18V für "aus" und Ugs = -30V für "ein" angesteuert.
Fazit: Wenn er nicht durch die zu hohe Ugs kaputt geht, dann leitet er 
trotzdem immer.

Bernd K. schrieb:
> Nachdem der TO eigeninitiativ geworden ist und um Hilfe gefragt hat,
> könnte man ihm statt "so nicht" ein wenig "so besser" zukommen lassen.
Es gibt fertige Gatetreiber für Low- und High-Side. Das ist dann 1 
Bauteil in einem SO8 Gehäuse und fertig.

[Dieter (Gast)]

Der Q9 ist überflüssig. Gatespannung von Q8 auf 10V Differenz begrenzen.

[Dieter (Gast)]

Q9 durch Freilaufdiode ergänzen.

[Stefan F. (Gast)]

Steffen B. schrieb:
> Gibt es einer Möglichtkeit dies zu beheben?

Ja

> Vielleicht nen Pullup Widerstand?

Deine Treiberschaltung muss mit 30V versorgt werden. Allerdings brauchst 
du auch MOSFET die 30V am Gate vertragen.

Ich würde den oberen Teil der Schaltung eher nach Kapitel 3.4.4.1 
aufbauen. In deinem Fall hast du oben die 30V und du musst den 
Spannungsteiler anpassen. Mehr Infos dazu im PDF:

http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf

[igor (Gast)]

Eigentlich wird ja nur Q7, L1, D2 und Gatetreiber mit EN gebraucht.

[H. H. (Gast)]

igor schrieb:
> Eigentlich wird ja nur Q7, L1, D2 und Gatetreiber mit EN
> gebraucht.

Ziemlich wenig für eine Rube-Goldberg-Maschine.

[Zeno (Gast)]

Xerxes schrieb:
> Ist ein P-Kanal.
> Source liegt auf +30V, Gate auf GND
Ja hast recht - ich war bei Q7 und nicht bei Q8.

[Carsten-Peter C. (carsten-p)]

Hallo, vielleicht kannst Du Deine Mosfets  so oder so ähnlich schützen. 
Die beiden Z-Dioden begrenzen die Gate- Spannung.
Gruß Carsten

[Dieter (Gast)]

Übrigens wenn 30mF auf 30V aufgeladen werden sollen geht Q8 über den 
Jordan, wenn es kein Typ mit DC-Kennlinie ist und keine Begrenzung durch 
einen Widerstand erfolgt.

[re (Gast)]

H. H. schrieb:
> igor schrieb:
>> Eigentlich wird ja nur Q7, L1, D2 und Gatetreiber mit EN gebraucht.
> Ziemlich wenig für eine Rube-Goldberg-Maschine.

oh, Danke! So hat der Thread ja doch noch etwas zum Dazulernen gebracht.

Ich vermute aber mal, auch C3 ist noch wesentlicher Bestandteil der Show 
und soll wohl die Energie, die durch L1 fließt, sowohl begrenzen als 
auch zwischenspeichern.

Sofern Steffen B. noch mitliest, wäre es ja ganz nett, dazu mal ein Wort 
zu verlieren, auch wenn's nix zur Sache tut.



Dieter schrieb:
> Übrigens wenn 30mF auf 30V aufgeladen werden sollen geht Q8 über den
> Jordan, wenn es kein Typ mit DC-Kennlinie ist und keine Begrenzung durch
> einen Widerstand erfolgt.

MaWin schrieb im zweiten Beitrag des Threads
> [sinngemäß das gleiche über D1]

Naja, die 125 mOhm, die für die Begrenzung auf 260A notwendig sind, 
finden sich wohl schon irgendwo im Aufbau ;-).

Das führt aber zum grundsätzlichen Problem, dass genau die Energiemenge, 
die in C3 gespeichert werden soll, auch zusätzlich noch irgendwo in den 
Widerständen dieser Lademimik um (und einschließlich) Q8 verbraten 
werden muss, wenn man keine zusätzliche Speicherinduktivität benutzt 
("geschaltete KSQ") benutzt.

Allerdings sind knapp 13 Joule hier nun auch nicht die Welt.


(re)

[Aye, Captain - was immer Du sagst. (Gast)]

re schrieb:
> "geschaltete KSQ"

Das wäre ja PRAKTISCH - somit das Gegenteil einer RGM.
(Na ja, zumindest bzgl. Aufladung/C.)

Steffen B. schrieb:
> Grundidee ist es, mit Hilfe eines Microcontrollers

Warum?/Wozu? Geht viel einfacher.

> C3 zu laden und dann durch L1 zu entladen

Zu welchem Zweck?

> Das ganze soll mehrmals wiederholt werden.

Zu welchem Zweck?


Wozu (und wie) sollte man eine Schaltung (zielgerichtet!)
"optimieren", deren tatsächlicher Zweck unbekannt ist?

Und sei der Zweck noch so simpel: Evtl. geht es ja allein
darum, "Aufladung C und Entladung durch L zu spielen" -
aber egal, SAGE das bitte konkret(er), lieber Steffen...

[Steffen B. (lellle)]

Aye, Captain - was immer Du sagst. schrieb:
> Zu welchem Zweck?

Ich möchte durch die Spule ein Metallgewicht bewegen und durch die 
dadurch entstehende Schwerpunktverschiebung auf einer Schaukel, die 
Schaukel antreiben. Um den richtigen Zeitpunkt für das Bewegen des 
Gewichts zu ermitteln, benutze ich einen Mikrocontroller und einen 
Sensor.
Die Schaltung hat funktioniert, wenn Vdd auch an Q8 geschaltet ist und 
die ganze Schaltung auf 12V läuft. Leider brauche ich mehr als 12V, 
damit ich das Gewicht weit genug bewegen kann, deswegen habt ich ein 
zweites Netzteil mit 30V an Q8 geschaltet, dadurch kam aber das Problem, 
dass Q8 durchgängig leitend ist und die Spannung nicht aushält.
Und mehrmals will ich das ganze laden und feuern, weil ich die Schaltung 
2 mal habe und das Gewicht immer hin und her schiessen will, damit die 
Schaukel weiter schwingt.

re schrieb:
> Aber:  als nächstes wird D1 sterben, weil der im Gegensatz zum
> High-Side-FET nur bis 30A (non-repetitive) kann. Du hast keinerlei
> Maßnahmen dagegen.

Leider habe ich die Dioden, die ich verbaut habe nicht im Programm 
gefunden, deswegen habe ich nicht die richtigen im Schaltbild, aber ich 
habe welche, die den Strom aushalten können.

Da ich bisher nicht wirklich eine Lösung für das Problem finde, dass Q8 
durchgängig leitet, muss ich wohl die ganze Schaltung auf 30V umbauen. 
Kann mir jemand einen MOSFET empfehlen, der die 30V aushält?

Die neue Schaltung würde so aussehen, natürlich müsste Q8 noch durch 
einen stabileren MOSFET ersetzt werden. Und kann mir jemand sagen, ob 
ich wegen der höhere Spannung jetzt auch andere Bauteile austauschen 
muss?

[re (Gast)]

Steffen B. schrieb:
> Kann mir jemand einen MOSFET empfehlen, der die 30V aushält?

Der IRF-4905 hält bis zu 55V aus, das ist nicht das Problem.

Das eine Problem ist die Gate-Ansteuerung.
Die sollte auf +/-10V oder so begrenzt sein.
Wenn einem gar nichts besseres einfällt, dann eben durch eine Z-Diode 
zwischen Gate und Source.

Das andere Problem ist die fehlende Strombegrenzung beim Laden. Da muss 
irgendwas hin, was den Ladestrom auf 260A begrenzt. Schlimmstenfalls ein 
150mOhm-Widerstand.


Steffen B. schrieb:
> Leider habe ich die Dioden, die ich verbaut habe nicht im Programm
> gefunden, deswegen habe ich nicht die richtigen im Schaltbild,

(a) Und welche wären das dann?
(b) Wozu hast Du die überhaupt drin? IMHO ist D4 völlig unnötig.


(re)