Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM-Schaltung verbessern?


von Thomas (kosmos)


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Ich habe hier einen defekten PWM-Leistungssteller vor mir, im Prinzip 
wie auf dem Bild nur das bei mir das ganze 4 mal statt 3 mal parallel 
aufgebaut ist und statt der 2 70HFL60-S02 Dioden sinds bei mir 3. 
Geschaltet werden 260A statt 230A

Endtransistoren sind gesperrt es kommt also keine Leistung zum Brenner, 
wenn Sie durch wären würde ich ein dauerleiten vermuten und heiße 
Kühlkörper, diese sind aber kalt. Deswegen könnte es an der Ansteuerung 
liegen. Vor den Transistoren liegen 32V an diese sind stabil also 
nochmal ein Hinweis das die Transistoren nicht leitent sind.

Ich wollte mal fragen wie könnte man Ansteuerung verbessern 
(Schaltflanken)?
Den BC141 gegen etwas stärkeres mit mehr Verstärkung austauschen um dann 
evtl. jeweils 2 BD249C parallel ansteuern zu können, damit die BD250C 
dann etwas mehr Strom auf die Basis bekommen? Wo seht ihr den Hinkefuß 
in dieser Schaltung.

BC141-16 NPN/60V/1A/0,8W/Verstärkung 100 bis 250
BD249C NPN/100V/25A/Verstärkung 5
BD250C PNP/100V/25A/125W/Verstärkung 5
HFL60-S02 Fastrecovery Dioden 600V/70A

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas O. schrieb:
> Ich wollte mal fragen wie könnte man Ansteuerung verbessern

Die ganze Schaltung ersetzen.

Das ist Murks von 1970.

Direkt parallel geschaltete Bipolartransistoren: Der Strom verteilt sich 
niemals gleichmässig, mit Pech bekommt einer Alles und die anderen 
Nichts.

Sehr niederohmige Basis-Emitter Widerstände soll schnell abschalten, 
verheizt aber viel Leistung.

Und vor dem BC141 ist sicher noch ein Basisvorwiderstand.

Ersetze besser durch MOSFETs. Die wurden in den letzten 50 Jahren 
nämlich erfunden.

Bei parallelen MOSFETs im Schaltbetrieb bekommt aber jeder seinen 
eigenen Gate-Widerstand da sie unterschiedliches Miller-Plateau haben.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.2

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael B. schrieb:
> Ersetze besser durch MOSFETs. Die wurden in den letzten 50 Jahren
> nämlich erfunden.

Full ACK, das war auch das erste, was ich gedacht habe. Man nehme 5-6 
Stück IRFB3205/3207 und treibe sie aus einem kleinen Highside Netzteil 
und ein paar Gatetreiber Optokopplern.
Will man sich das Highside Netzteil sparen, sucht man sich kräftige 
P-Kanal, wobei das schwieriger ist.

von Thomas (kosmos)


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für 100V 25A P-MOSFETs wird die Auswahl aber schon recht dünn und teuer.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Thomas O. schrieb:
> für 100V 25A P-MOSFETs wird die Auswahl aber schon recht dünn und teuer.

Sage ich ja. Es sind allerdings nur 32V, die wir hier haben.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Ich habe hier einen defekten PWM-Leistungssteller vor mir, im Prinzip
> wie auf dem Bild nur das bei mir das ganze 4 mal statt 3 mal parallel
> aufgebaut ist und statt der 2 70HFL60-S02 Dioden sinds bei mir 3.
> Geschaltet werden 260A statt 230A

Naja, die chaltung hätte man besser zeichnen können. Zuviele 
Transistoren stehen auf dem Kopf, da kriegt man ja Knoten im Hirn.

> Endtransistoren sind gesperrt es kommt also keine Leistung zum Brenner,

Was für ein "Brenner" soll das sein?

> wenn Sie durch wären würde ich ein dauerleiten vermuten und heiße
> Kühlkörper, diese sind aber kalt. Deswegen könnte es an der Ansteuerung
> liegen. Vor den Transistoren liegen 32V an diese sind stabil also
> nochmal ein Hinweis das die Transistoren nicht leitent sind.

Das sollte sich leicht finden lassen, ist ja diskret und überschaubar 
(wenn man's mal gescheit zeichnet.

> Ich wollte mal fragen wie könnte man Ansteuerung verbessern
> (Schaltflanken)?

Was macht man mit den 260A? Einfach nur heizen? Oder schweißen?

> Den BC141 gegen etwas stärkeres mit mehr Verstärkung austauschen um dann
> evtl. jeweils 2 BD249C parallel ansteuern zu können, damit die BD250C
> dann etwas mehr Strom auf die Basis bekommen? Wo seht ihr den Hinkefuß
> in dieser Schaltung.

Was soll sie denn machen? Was machen die Alu - und Messingplatte? 
Heizmatte oder Kühlkörper?

> BC141-16 NPN/60V/1A/0,8W/Verstärkung 100 bis 250
> BD249C NPN/100V/25A/Verstärkung 5
> BD250C PNP/100V/25A/125W/Verstärkung 5
> HFL60-S02 Fastrecovery Dioden 600V/70A

Spannungsmäßig "leicht" überdimensioniert. Bei 32V kann man über 
Schottkydioden nachdenken. Was machen die hier? Freilaufdioden?

von Thomas (kosmos)


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Ja aber so nah an die Grenze wollte ich nicht unbedingt gehen.

Die Teile hängen zw. Alu und Messing vielleicht sorgt das für den 
Widerstand damit einzelne Transistoren nicht so davon laufen.

Falls ich die Teile tauschen sollte, habe ich noch folgendes gefunden

TIP36C https://www.mouser.de/datasheet/2/389/tip35c-1852460.pdf

2SA1943 
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/2SA1943_INCHANGE.pdf
diese 230V / 15A und mehr Verstärkung

was haltet ihr davon im direkten Vergleich?

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Wo seht ihr den Hinkefuß
> in dieser Schaltung.

Naja. Wenn bei BRENNER wirklich 260A rauskommen sollen und T1-T8 
WIRKLICH minimal Stromverstärkung 5 haben, müßte T11 52 A schalten. Kann 
er nicht wirklich. Also lebt die Schaltung davon, daß die 
Stromverstärkung MINDESTEND um Faktor 2-3 besser ist, also eher 10-15. 
Immer noch mies, aber so ist das nun mal. R3 erscheint mir zu hochohmig, 
da würde ich eher in Richtung 100 Ohm gehen. T9 ist hier eher fehl am 
Platz, wurde wahrscheinlich benutzt, weil er schon vorhanden ist. Aber 
OK, bei 1,5A hat er min. 25fache Stromverstärkung. Passt. An T10 kann 
man nix optimieren, der ist nur der Pegelwandler für T9.

Wenn man es reparieren will und nicht alles neu machen will, so weit wie 
möglich 1:1 ersetzen.

von Thomas (kosmos)


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danke für den Schaltplan Falk,

als MOSFET hätte ich noch diesen hier gefunden
IRF5210 -100 V, -40 A,RDS(on) 0,06 Ohm
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRF5210_IR.pdf

Das ganze ist nach T9 4 mal aufgebaut jede Platine muss nur 65A 
schalten, das könnte mit der Verstärkung und dem Basisstrom hinhauen

Jemand ne Vermutung mit welcher Frequenz das ganze maximal laufen kann?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Falk postet den gleichen Scheiß. Parallele Bipolartransistoren brauchen 
mindestens einen Widerstand zur Stromgegenkopplung und wenn die 
niederohmig sein sollen, dann wäre es nicht die schlechteste Idee, die 
Transistoren zu matchen. Ansonsten holt sich der heißeste Transistor 
(beginnend mit der besten Stromverstärkung) den meisten Strom und wird 
noch heißer, kriegt noch mehr Strom und irgendwann platz ihm 
verständlicherweise der Arsch.

von Falk B. (falk)


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Ben B. schrieb:
> Falk postet den gleichen Scheiß. Parallele Bipolartransistoren brauchen
> mindestens einen Widerstand zur Stromgegenkopplung

Ich habe den IST-Zustand gezeichnet, KEINE Empfehlung gegeben das exakt 
SO zu machen!

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> danke für den Schaltplan Falk,
>
> als MOSFET hätte ich noch diesen hier gefunden
> IRF5210 -100 V, -40 A,RDS(on) 0,06 Ohm
> https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRF5210_IR.pdf

Kann man was mit anfangen. Viel parallel können 65A schalten, macht ~15W 
Verlustleistung/MOSFET. Man braucht auch keine Symmetrierungsmaßnahmen, 
denn MOSFETs im Schaltbetrieb machen das allein durch den positiven 
Temperaturkoeffizienten von R_DS_ON.

> Das ganze ist nach T9 4 mal aufgebaut jede Platine muss nur 65A
> schalten, das könnte mit der Verstärkung und dem Basisstrom hinhauen

Ach so, das klingt schon anders!

> Jemand ne Vermutung mit welcher Frequenz das ganze maximal laufen kann?

Irgendwas um die 10-20kHz vielleicht. Oder meinst du eine 
Ersatzschaltung mit MOSFETs? Die schafft deutlich mehr, wenn man weiß 
was man tut.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Was soll das werden, Senkerodierung?
Gibts dafür keine bereits erprobten Schaltungen?

von Thomas (kosmos)


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irgendwie haben Sie es ja hinbekommen, habe mich heute nicht weiter mit 
beschäftigt, außer die Kabel (PWM-Leitung und Masseleitung) zum BC141 
auszubauen und unter Belastung gemessen. War aber ok, morgen löte ich 
die R-Sense Leitungen ab um die kleine Platine mit dem BC141 
rauszunehmen und zu testen.

Vielleicht sorgen die Aluplatten für genügend Widerstand zum Ausgleich 
zw. den Transistoren.

Ich meinte mit welcher Frequenz diese Schaltung so gearbeitet haben 
könnte.

Das soll nichts neues werden, das Teil sitzt in einem Schweißgerät 
welches nicht mehrere Trafoanschluße hat, sondern auf der Sekundärseite 
per PWM geregelt wird. Aber im Moment tut sich nichts mehr. De PWM-Block 
aus 32 BD250C schaltet nicht mehr durch.

Und ja ich denke das sollen Freilaufdioden sein.

Meint ihr das eine 55V Ausführung wirklich reicht, den dann gäbe es 
schon bessere Typen die man auswählen kann bezügl. RDS(on)

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Meint ihr das eine 55V Ausführung wirklich reicht, den dann gäbe es
> schon bessere Typen die man auswählen kann bezügl. RDS(on)

Denke ich schon. Dazu 60V Schottkydioden und gut.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Keine Angst vor N-Kanal in der Highside. Das einzige, was du extra 
brauchst, ist ein kleines 12V Netzteil mit Bezugspunkt auf den +32V.

: Bearbeitet durch User
von Helge (Gast)


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In der Originalschaltung ist ausschalten gebremst, weil die Dioden so 
lahm sind. Trotzdem wurden 100V-Transistoren eingebaut. In der Kiste 
gibts wohl genug Fluß, der in den Verbindungen gespeichert ist.

Kommt die Gleichspannung aus einem gewöhnlichen Trafo? Zum Nmos 
ansteuern brauchst Hilfsspannung, läßt sich aus Trafospannung leicht 
erzeugen.

Meine Wahl wäre 8x IRFB4110 + eine high side Ansteuerung statt der 4 
Ansteuerplatinen und der vielen PNP. Für die Dioden 8x 40CPQ100 oder so.

von Thomas (kosmos)


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Welche Gleichspannung meinst du?

Das Gerät hat einen 3 Phasen Schweißtrafo auf einen B6 Gleichrichter 
danach kommen 10x 470µF Elkos parallel.

Ansonsten gibt einen Steuertrafo der 9V und 28V liefert und auf der 
Steuerplatine selbst ist nochmal ein kleiner Trafo aus dem eine 
stabilisierte 12V Versorgung erzeugt wird.

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas O. schrieb:
> Ich meinte mit welcher Frequenz diese Schaltung so gearbeitet haben
> könnte.

unter 20kHz.

> Meint ihr das eine 55V Ausführung wirklich reicht, den dann gäbe es
> schon bessere Typen die man auswählen kann bezügl. RDS(on)

Wie wäre IRFP4468.

Ja, ich weiss, N-Kanal, also braucht man +10V über VCC, aber es werden 
3(4) Stück statt 3(4) x 8 Stück tun.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Welche Gleichspannung meinst du?

Die 32V, welche deine PWM speisen.

> Das Gerät hat einen 3 Phasen Schweißtrafo auf einen B6 Gleichrichter
> danach kommen 10x 470µF Elkos parallel.

Eben die.

> Ansonsten gibt einen Steuertrafo der 9V und 28V liefert und auf der
> Steuerplatine selbst ist nochmal ein kleiner Trafo aus dem eine
> stabilisierte 12V Versorgung erzeugt wird.

Und dazu brauchst du noch einen Trao oder eine frei Sekundärwicklung, 
die ca. 12-15V nach einem Gleichrichter ausspuckt. Damit kann man 
potentialfrei den Treiber für die N-Kanal MOSFETs speisen. Siehe Anhang. 
Der braucht wenig Strom, so 10-50mA, je nach Taktfrequenz und 
Gatekapazität.

von Visitor (Gast)


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Wenn die Schaltung wie vermutet aus den frühen 70igern ist und bis jetzt 
funktioniert hat, dann mag sie trotz des antiquierten Aufbaus robust und 
zuverlässig gearbeitet zu haben. Die müsste ein hipper Neuaufbau erstmal 
beweisen! Hier gibt es wider den Konflikt alt gegen neu. Helft dem TO 
doch lieber erstmal bei dem was er hat.

von Thomas (kosmos)


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ich denke auch wenn das Ding nun 30 Jahre gehalten hat kann es so 
schlecht nicht gewesen sein. Die Frage ist nur ob die die BJT selektiert 
haben oder reichte der Widerstand der Aluplatten auf den Sie geschraubt 
waren. Vielleicht ist es aber auch hilfreich gewesen die 260A auf 32 
Transistoren aufzuteilen vielleicht ist dieses davonlaufen bei 
geringeren Strömen nicht so ausgeprägt. Hier kenne ich mich aber zu 
wenig aus.

Ich würde jetzt schon gerne bei P-Kanal bleiben um nur die Transistoren 
auszutauschen und ggf. die kleine Ansteuerplatine.

Folgende Teile wären günstig zu bekommen, würdet ihr eher auf den 
niedrigeren RDS (on) Wert legen oder lieber auf einen höhere 
Spannungsfestigkeit.

IRF 5210 MOSFET, P-Kanal, -100 V, -40 A,RDS(on) 0,06 Ohm, TO-220AB
IRF 4905MOSFET, P-Kanal, -55 V, -74 A, RDS(on) 0,02 Ohm, TO-220AB

Ich gehe jetzt mal zum Gerät und messe mal etwas durch und kontrolliere 
ob überhaupt noch ein PWM Signal ausgegeben wird.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> ich denke auch wenn das Ding nun 30 Jahre gehalten hat kann es so
> schlecht nicht gewesen sein. Die Frage ist nur ob die die BJT selektiert
> haben oder reichte der Widerstand der Aluplatten auf den Sie geschraubt
> waren.

Nein. Wenn ein Modul 65A schaltet, sind das ~8A/Transistor. Bei der 
ohmschen Symmetrierung rechnet man mit ca. 1V Abfall am 
Emitterwiderstand, macht ~ 120mOhm. Soviel hat eine massive Aluplatte 
sicher nicht. Da geht es eher darum, die Transistoren thermisch gut zu 
koppeln, damit sie nahezu die gleiche Temperatur haben und dadurch im 
Wesentlichen symmetriert werden.

> Vielleicht ist es aber auch hilfreich gewesen die 260A auf 32
> Transistoren aufzuteilen vielleicht ist dieses davonlaufen bei
> geringeren Strömen nicht so ausgeprägt.

Da ist das Problem eher größerer, denn je kleiner die Ströme, umso 
kleiner die Wirkung der Symmetrierwiderstände.

> Ich würde jetzt schon gerne bei P-Kanal bleiben um nur die Transistoren
> auszutauschen und ggf. die kleine Ansteuerplatine.

Naja, kann man machen.

> Folgende Teile wären günstig zu bekommen, würdet ihr eher auf den
> niedrigeren RDS (on) Wert legen oder lieber auf einen höhere
> Spannungsfestigkeit.
>
> IRF 5210 MOSFET, P-Kanal, -100 V, -40 A,RDS(on) 0,06 Ohm, TO-220AB
> IRF 4905MOSFET, P-Kanal, -55 V, -74 A, RDS(on) 0,02 Ohm, TO-220AB

55V reichen bei 32V Betriebspannung aus. Die haben nur 1/3 R_DS_ON, 
sparen also deutlich an Verlustleistung bzw. man braucht weniger. Rechne 
mal mit ca. 20W / MOSFET, das kriegt man noch ohne riesigen Aufwand gut 
gekühlt.

P = I^2 * R
I = SQRT(P/R) = SQRT(20W/20mR) ~ 30A

Sagen wir 25A/MOSFET und alles ist gut. Macht 10 Stück für deine 
Schaltung.

> Ich gehe jetzt mal zum Gerät und messe mal etwas durch und kontrolliere
> ob überhaupt noch ein PWM Signal ausgegeben wird.

Gute Idee.

von sonnenschein (Gast)


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Falk B. schrieb:
>
> Nein. Wenn ein Modul 65A schaltet, sind das ~8A/Transistor. Bei der
> ohmschen Symmetrierung rechnet man mit ca. 1V Abfall am
> Emitterwiderstand, macht ~ 120mOhm. Soviel hat eine massive Aluplatte
> sicher nicht.

Habe nicht den ganzen Thread gelesen, aber mir fehlt jetzt irgendwie die 
Vorstellungskraft, wie die Emitter von TO3 Transistoren mittels einer 
massiven Aluplatte verbunden sein können. Ist das wirklich so?

von H. H. (Gast)


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sonnenschein schrieb:
> Habe nicht den ganzen Thread gelesen, aber mir fehlt jetzt irgendwie die
> Vorstellungskraft, wie die Emitter von TO3 Transistoren mittels einer
> massiven Aluplatte verbunden sein können. Ist das wirklich so?

Ist ja auch nicht so. Einfach nochmal anschauen.

von Thomas (kosmos)


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Also nach dem Gleichrichter sieht die Spannung absolut sauber aus, denke 
das trotz der Elkos, eine defekte Diode auffallen würde.

PWM ist vorhanden. Die kleine Platine mit dem BC141-16 habe ich 
ausgelötet und mal schnell wie folgt getestet. 30V an den 470 Ohm 
Widerstand der zum Kollektor des Transistor, Emitter an Masse, die Basis 
habe ich dann mit 1k an die 30V gelegt sind 30mA Basisstrom und die 
Spannung ist nach dem Widerstand zusammengebrochen.

Anbei mal ein paar Bilder wie das ganze aufgebaut ist, von diesem 
Platten gibt es eben 4 Stück.

von H. H. (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Anbei mal ein paar Bilder wie das ganze aufgebaut ist, von diesem
> Platten gibt es eben 4 Stück.

Da wäre es ja kein Problem angemessene Stromverteilwiderstände 
nachzurüsten.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Anbei mal ein paar Bilder wie das ganze aufgebaut ist, von diesem
> Platten gibt es eben 4 Stück.

Einer der Transistoren ist gesprengt, der 2. oben links. Steuer das Ding 
doch einfach mal mit PWM 10kHz, 10% an und miss mit dem Oszi die paar 
Punkte. Da findet man schnell raus, wo es hakt. Kann man auch statisch 
mit 100% PWM machen, einfach einen ausreichend großen Lastwiderstand an 
den Anschluss brenner klemmen, so das 1-2 A fließen. Dann kann man sogar 
mit dem Multimeter messen.

Vermutlich schließt der defekte Transistor die Basen seiner Brüder kurz 
und  verhindert damit das durchschalten. Test. Basen einzeln ablöten und 
durchmessen.

von Thomas (kosmos)


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so aus der Erfahrung raus, hattet ihr schonmal PNP Bipolare Transistoren 
die nicht mehr geleitet haben, viel wahrscheinlicher bei einem Defekt 
ist doch das sie Dauerleiten oder?

Habe mir nochmal die Originalschaltung angesehen ohne Kontakt zum 
Werkstück kann der NPN BD249 nicht die Basis der PNPs BD250 runterziehen 
so das die leiten. Kontakt zum Werkstück ist da aber es tut sich nichts, 
ich vermute es liegt deswegen am ersten BD250 oder an den 4 BD249. 
Deswegen könnte ich auch nichts messen.

@Falk: Ja habe deine Antwort auch gerade gesehen, du meinst T9 oder T11

von H. H. (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> so aus der Erfahrung raus, hattet ihr schonmal PNP Bipolare Transistoren
> die nicht mehr geleitet haben,

Ja.


> viel wahrscheinlicher bei einem Defekt
> ist doch das sie Dauerleiten oder?

Ja.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> @Falk: Ja habe deine Antwort auch gerade gesehen, du meinst T9 oder T11

Ich meine einer der T1-T8.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Das Problem bei der alten Schaltung ist, das die Transistoren am besten 
alle aus einer Charge kommen. Ist einer kaputt, findet man nur sehr 
schwer einen, der exakt genauso ist und damit ist der nächste Ausfall 
schon programmiert.

Das passiert bei MOSFets nicht, weil du die ja sowieso immer voll in die 
Sättigung fährst, damit gibt es schon mal keine 
BE-Spannungsunterschiede.
Dann kommt es nur noch drauf an, das alle etwa den gleichen 
Kanalwiderstand haben - bei Markenware sollte das der Fall sein.
So wie sich die Endstufe präsentiert, sollte man die auch leicht auf 
TO220 umbauen können. Drain bleibt Kollektor und die beiden anderen muss 
man nur anders rum anschliessen. (Emitter und Basis werden resp. Gate 
und Source).
Ein und Ausgang so einer Endstufe sind bei N-Kanal vertauscht, bei 
P-Kanal nicht.

Wenn man das ganze mit einem kräftigen HCPL3180/3120 antreibt und 10 Ohm 
in jedes Gate legt, sollte das klappen.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Das Problem bei der alten Schaltung ist, das die Transistoren am besten
> alle aus einer Charge kommen.

Jain.

> Ist einer kaputt, findet man nur sehr
> schwer einen, der exakt genauso ist und damit ist der nächste Ausfall
> schon programmiert.

Naja, kann sein, muss nicht.

> Das passiert bei MOSFets nicht, weil du die ja sowieso immer voll in die
> Sättigung fährst, damit gibt es schon mal keine
> BE-Spannungsunterschiede.

Auch die Bipolartransistoren sind in der Sättigung. Und wenn man ins 
Datenblatt schaut, haben die VERDAMMT viel Spannungsabfall, ca. 1,8V bei 
IC=15A und IB=1A!

> Dann kommt es nur noch drauf an, das alle etwa den gleichen
> Kanalwiderstand haben - bei Markenware sollte das der Fall sein.

Bipolare haben keinen Kanalwiderstand. Den haben nur MOSFETs. Und die 
haben einen positiven Tk, darum kann man sie im SCHALTbetrieb direkt 
ohne Zusatzmaßnahmen parallel schalten. Da muss man auch nix ausmessen.

> So wie sich die Endstufe präsentiert, sollte man die auch leicht auf
> TO220 umbauen können.

TO247 ist besser. Soviel "Luxus" sollte sein.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Bipolare haben keinen Kanalwiderstand. Den haben nur MOSFETs.

Ach?! Genau das habe ich doch geschrieben. Wenn ich von Kanalwiderstand 
rede, sind immer MOSFets gemeint.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
>> Bipolare haben keinen Kanalwiderstand. Den haben nur MOSFETs.
>
> Ach?! Genau das habe ich doch geschrieben. Wenn ich von Kanalwiderstand
> rede, sind immer MOSFets gemeint.

Das war aus deiner Satzkonstruktion nicht so eindeutig erkennbar. Und 
außerdem falsch.

von Thomas (kosmos)


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ich habe mir jetzt auch nochmal die Mühe gemacht und es mal so 
gezeichnet wie es für mich am einfachsten zum Durchsteigen ist. 
Vielleicht kann mir jemand helfen da hier für mich ein paar 
Merkwürdigkeiten drin sind.

Eine positive PWM Flanke und der BC141 zieht die Basis vom BD250C runter 
wodurch dieser auch durchsteuert, nun geht ein unbegrenzter Basisstrom 
(fehlender Widerstand) durch den BD249C bzw. passiert das erst wenn der 
Draht das Werkstück berührt und dann schaltet die ganze BD250C Batterie 
durch. Auch an diesen Transistoren gibt es keine Basisstrombegrenzung. 
Oder sehe ich das falsch?

Welcher Strom fließt durch R2? 0,7V / 47 Ohm?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
>> Ach?! Genau das habe ich doch geschrieben. Wenn ich von Kanalwiderstand
>> rede, sind immer MOSFets gemeint.
>
> Das war aus deiner Satzkonstruktion nicht so eindeutig erkennbar. Und
> außerdem falsch.

Was soll falsch sein?

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> ich habe mir jetzt auch nochmal die Mühe gemacht und es mal so
> gezeichnet wie es für mich am einfachsten zum Durchsteigen ist.

Was ist daran anders als an meinem Schaltplan, außer daß du explizit die 
8 Elkos gezeichnet hast und die Drossel dabei ist?

> Eine positive PWM Flanke

Ein positiver Pegel. Das Ding ist nicht flankensensitiv wie ein 
FlipFlop.

> und der BC141 zieht die Basis vom BD250C runter

Nein. Er läßt Strom durch die Basis fließen. R4 begrenzt den Basisstrom 
von Q9.

> wodurch dieser auch durchsteuert, nun geht ein unbegrenzter Basisstrom
> (fehlender Widerstand) durch den BD249C

Nenn die Bauteile beim NAMEN, nicht Wert!
Und nein, es fließt KEIN unbegrenzter Basisstrom, denn Q10 arbeitet in 
Kollektorschaltung bzw. Emitterfolger. Damit stellt sich automatisch der 
optimale Basisstrom ein, denn die Last wirkt als Stromgegenkopplung.

> bzw. passiert das erst wenn der
> Draht das Werkstück berührt und dann schaltet die ganze BD250C Batterie
> durch.

Stimmt.

> Auch an diesen Transistoren gibt es keine Basisstrombegrenzung.

Doch, denn Q10 ist nicht unendlich niederohmig bzw. hat keine extrem 
kleine Sättigungsspannung. Im Gegenteil, die ist recht hoch und begrenzt 
damit den Kollektorstrom, welcher das Basisstrom von Q1-Q8 ist.

> Oder sehe ich das falsch?

Ja. Die Schaltung ist etwas komplizierter und auch cleverer, als es auf 
den ersten Blick aussieht. Q10 geht durch die Kollektorschaltung nie in 
Sättigung, was das Ausschalten beschleunigt.

von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> Das Problem bei der alten Schaltung ist, das die Transistoren am besten
> alle aus einer Charge kommen. Ist einer kaputt, findet man nur sehr
> schwer einen, der exakt genauso ist und damit ist der nächste Ausfall
> schon programmiert.

Prinzipiell richtig, wenn gleich bei Bipolartransistoren MIT 
Emitterwiderstand unkritisch. Der fehlt aber in der Schaltung.

> Das passiert bei MOSFets nicht, weil du die ja sowieso immer voll in die
> Sättigung fährst, damit gibt es schon mal keine
> BE-Spannungsunterschiede.

MOSFETs haben keine BE-Spannung, bestenfalls Gate Source Spannung. 
Außerdem liegt das Problem woanders. Bipolartransistoren haben einen 
negativen TK der BE-Spannung und würden bei direkter Parallelschaltung 
ohne Zusatzmaßnahmen thermisch weglaufen. MOSFETs haben das Problem 
nicht, denn deren Kanalwiderstand R_DS_ON hat im SCHALTBETRIEB einen 
positiven TK, damit ist die Gegenkopplung schon eingebaut. Im 
Linearbetrieb ist das NICHT so, denn dann wirkt wieder der negative TK 
der Gates-Source Spannung, und der ist mit ca. -5mV/K doppelt so groß 
wie bei Bipolartransistoren mit ca. -2mV/K.

> Dann kommt es nur noch drauf an, das alle etwa den gleichen
> Kanalwiderstand haben - bei Markenware sollte das der Fall sein.

Auch nicht so tolle Markenware kann man direkt ohne Zusatzmaßnahmen 
parallel schalten, auch die 08/15 MOSFETs sind gleich genug.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Falk B. schrieb:
>> Dann kommt es nur noch drauf an, das alle etwa den gleichen
>> Kanalwiderstand haben - bei Markenware sollte das der Fall sein.
>
> Auch nicht so tolle Markenware kann man direkt ohne Zusatzmaßnahmen
> parallel schalten, auch die 08/15 MOSFETs sind gleich genug.

Ich vermute mal eher, Matthias wollte auf z.B. "nicht gefaked" raus.

Klar kann man identische Mosfets (auch billigste) im Schaltbetrieb
immer parallelisieren.

Visitor schrieb:
> Wenn die Schaltung wie vermutet aus den frühen 70igern ist und bis jetzt
> funktioniert hat, dann mag sie trotz des antiquierten Aufbaus robust und
> zuverlässig gearbeitet ... haben.

Dem widersprach auch glaube ich gar keiner, und sofern man entspr.
Emitterwiderstände ergänzte, könnte man sie auch so belassen.

> Die müsste ein hipper Neuaufbau erstmal beweisen!

"Hip"? ;-) Witzig.

> Hier gibt es wi-E-der den Konflikt alt gegen neu.

Nö, eher die Aussage "das geht mit den richtigen Mosfets (besonders
falls N-Channel Highside) sehr viel verlustärmer". Und die stimmt -
und so aufwändig wäre das nicht (man hätte diverse Aufbauoptionen).

von Thomas (kosmos)


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Falk B. schrieb:
> Einer der Transistoren ist gesprengt, der 2. oben links.

Ich habe hier fremde Bilder benutzt. Könnte aber sein das es bei mir den 
gleichen Fehler gibt. Habe bei mir die Platten noch nicht zerlegt. Am 
Wochenende zerleg ich das Teil mal komplett.

Was ich noch etwas komisch finde, das wenn der Schweißdraht das 
Werkstück nicht mehr berührt, die Schaltung den Strom unterbricht. Was 
könnte das für einen techn. Vorteil haben, ein normales Schweißgerät 
schaltet einen Schütz sobald man die Brennertaste betätigt oder meint 
ihr das soll etwas der Sicherheit dienen, das es nur Strom am Brenner 
gibt wenn der Schweißdraht das Werkstück berührt.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Was ich noch etwas komisch finde, das wenn der Schweißdraht das
> Werkstück nicht mehr berührt, die Schaltung den Strom unterbricht.

Was ist daran komisch? Wenn der Stromkreis unterbrochen ist, fließt kein 
Strom mehr. Dein Lichtbogen ist der Schalter.

> Was
> könnte das für einen techn. Vorteil haben, ein normales Schweißgerät
> schaltet einen Schütz sobald man die Brennertaste betätigt oder meint
> ihr das soll etwas der Sicherheit dienen, das es nur Strom am Brenner
> gibt wenn der Schweißdraht das Werkstück berührt.

Du bist nicht Thomas Mann, als lass das mit den Ketten- und 
Schachtelsätzen.
Warum suchst du nach einem Problem, wo keins ist? Dein Schweißgerät hat 
mal gut funktioniert, wird es auch wieder, wenn du es reparierst. Wo 
liegt das Problem? Vermißt du noch ein paar Schütze in dem Ding? Zu 
leicht? Zu leise? Zu neu?

von Thomas (kosmos)


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Meine Frage war, wieso da nicht ein Dauer-Ein verwirklicht wurde, das 
sieht für mich so aus als ob da ein bestimmter Grund dahintersteckt, den 
Emitter von Q10 auf den Brenner zu legen wo der Lichtbogen von ständig 
kurzen Unterbrechungen ausgesetzt ist, anstatt es auf einen dauerhaften 
Massepunkt zu legen.

Ich möchte kein Schütz einbauen, wollte nur den Unterschied darlegen das 
bei manchen anderen Schweißgeräten bei Tastendruck immer Saft am 
Schweißdraht anliegt. Ein Grund könnte vielleicht sein das so die 
Kondensatoren Zeit haben sich wieder aufzuladen, wenn die Abnahme immer 
kurz unterbrochen wird.

Jetzt nochmal zum Verständnis für mich: R2 sorgt dafür das die 
Transistoren Q1-Q8 sicher(schneller) sperren. Im Grundzustand fließt 
hier aber keine Strom da an Pin 1 und 3 die gleiche Spannung anliegt.

wenn jetzt Q10 durchschaltet, fällt die Spannung an der Basis (Q1-Q8) 
unter VCC-0,7V und es fließt ein Strom von Q1-Q8 (Pin3) über Q10 
abzüglich der Sättigungsspannung von 0,7V gegen Masse. Wie wird der 
Strom hier begrenzt? Sorgen die Verluste von Q10 dafür.

Welche Spannung würde sich zw. der Basis (Q1-Q8) und dem Kollektor Q10 
einstellen. 0,7V?

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Meine Frage war, wieso da nicht ein Dauer-Ein verwirklicht wurde,

Das Ding HAT Dauer-EIN!

> das
> sieht für mich so aus als ob da ein bestimmter Grund dahintersteckt, den
> Emitter von Q10 auf den Brenner zu legen wo der Lichtbogen von ständig
> kurzen Unterbrechungen ausgesetzt ist, anstatt es auf einen dauerhaften
> Massepunkt zu legen.

Erstens nicht nötig und 2. würde dann schon ganz ordentlich Strom 
(Basisstrom von (Q1-Q8) sinnlos nach Masse fließen, anstatt durch die 
Last. Und last but not least würde dann auch über Q10 die volle 
Betriebsspannung abfallen! Viel Spaß beim Kühlen!

Nein, die Schaltung ist so wie sie ist schon praktisch perfekt.

> Jetzt nochmal zum Verständnis für mich: R2 sorgt dafür das die
> Transistoren Q1-Q8 sicher(schneller) sperren.

Ja.

> Im Grundzustand fließt

AUS-Zustand.

> hier aber keine Strom da an Pin 1 und 3 die gleiche Spannung anliegt.

Ja.

> wenn jetzt Q10 durchschaltet, fällt die Spannung an der Basis (Q1-Q8)
> unter VCC-0,7V und es fließt ein Strom von Q1-Q8 (Pin3) über Q10
> abzüglich der Sättigungsspannung von 0,7V gegen Masse.

Nö, in Richtung L1 zum Ausgang!

> Wie wird der
> Strom hier begrenzt?

Indirekt.

>Sorgen die Verluste von Q10 dafür.

Nein. Der ist als Kollektorschaltung bzw. Emitterfolger geschaltet. 
Dessen Emitterspannung ist gleich Basisspannung - 0,7V.
Ok, das Ganze funktioniert allerdings nur so lange, wie kein harter 
Kurzschluss bzw. eine zu geringe Last am Ausgang angeschlossen wird. 
Denn dann raucht die Endstufe ab. Das wird aktiv verhindert, nämlich mit 
der PWM und der Strommessung. Ist die kaputt, geht deine Endstufe 
kaputt.

> Welche Spannung würde sich zw. der Basis (Q1-Q8) und dem Kollektor Q10
> einstellen. 0,7V?

Hää? Die sind doch direkt verbunden, da gibt es keinen Spannungsabfall.

von Thomas (kosmos)


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Falk B. schrieb:
>> wenn jetzt Q10 durchschaltet, fällt die Spannung an der Basis (Q1-Q8)
>> unter VCC-0,7V und es fließt ein Strom von Q1-Q8 (Pin3) über Q10
>> abzüglich der Sättigungsspannung von 0,7V gegen Masse.
>
> Nö, in Richtung L1 zum Ausgang!

Ja das meinte ich, Masse war hier das falsche wort.

>> Wie wird der
>> Strom hier begrenzt?

>Indirekt

kannst du mir genauer erklären.

>> Welche Spannung würde sich zw. der Basis (Q1-Q8) und dem Kollektor Q10
>> einstellen. 0,7V?

>Hää? Die sind doch direkt verbunden, da gibt es keinen Spannungsabfall.

ohne Spannungsabfall schalten die Transistoren doch nicht durch. An der 
Basis muss doch 0,7V weniger als VCC anliegen.

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
>>> Wie wird der
>>> Strom hier begrenzt?
>
>>Indirekt
>
> kannst du mir genauer erklären.

Das hab ich doch schon mehrfach versucht.

>>> Welche Spannung würde sich zw. der Basis (Q1-Q8) und dem Kollektor Q10
>>> einstellen. 0,7V?
>
>>Hää? Die sind doch direkt verbunden, da gibt es keinen Spannungsabfall.
>
> ohne Spannungsabfall schalten die Transistoren doch nicht durch. An der
> Basis muss doch 0,7V weniger als VCC anliegen.

Ja sicher. Pack die Schaltung in LTspice und schau dir die 
Arbeitspunkte an. Siehe Anhang. Q1 steht für Q1-Q8 in der 
Originalschaltung. Es sind zwar nicht die Originaltypen im 
Simulationsmodell, für das Verständnis des Prinzips reicht es.

von Thomas (kosmos)


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danke, muss mal schauen welchen Linux Programm ich hierfür verwenden 
kann.

Habe heute den R5 am Q10 ausgelötet und gemessen, hier scheint es einen 
Fehler im ursprünglichen Plan zu geben oder jemand hatte hier schon 
einen Reperaturversuch mit falschen Wert unternommen. Er hat nämlich nur 
3,9 Ohm.

Was meint ihr was da reingehört 3,9 oder 3,9 kOhm

Orange, Weiß, Schwarz =390 und Silber = 0,01 Multiplikator

von Falk B. (falk)


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Thomas O. schrieb:
> Habe heute den R5 am Q10 ausgelötet und gemessen, hier scheint es einen
> Fehler im ursprünglichen Plan zu geben oder jemand hatte hier schon
> einen Reperaturversuch mit falschen Wert unternommen. Er hat nämlich nur
> 3,9 Ohm.

Gemessen oder abgelesen. 3,9 Ohm sind definitiv zu wenig, auch 39 Ohm 
wären an der Stelle arg niederohmig.

> Was meint ihr was da reingehört 3,9 oder 3,9 kOhm

Naja, 3,9k sind wieder recht viel, 390 Ohm klingt eher nach einem 
gescheiten Wert. Ist aber an der Stelle auch egal, denn der Transistor 
arbeitet ungesättigt.

von sonnenschein (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Thomas O. schrieb:
>> Habe heute den R5 am Q10 ausgelötet und gemessen, hier scheint es einen
>> Fehler im ursprünglichen Plan zu geben oder jemand hatte hier schon
>> einen Reperaturversuch mit falschen Wert unternommen. Er hat nämlich nur
>> 3,9 Ohm.
>
> Gemessen oder abgelesen. 3,9 Ohm sind definitiv zu wenig, auch 39 Ohm
> wären an der Stelle arg niederohmig.

Sorry, aber 3,9 Ohm sind vollkommen in Ordnung.
Der Widerstand dient dem schnellen Abschalten von Q10 und muß daher 
schon niederohmig sein.
Wird Q10 angesteuert, fließen deutlich unter 0,2A durch R5, was an 
dieser Stelle kein Problem darstellt (Pv < 0,15W).
Leistungselektronik mit Bipolartransistoren ist, an heutigen Maßstäben 
gemessen, auf den ersten Blick immer etwas gewöhnungsbedürftig...

von Falk B. (falk)


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sonnenschein schrieb:
> Sorry, aber 3,9 Ohm sind vollkommen in Ordnung.
> Der Widerstand dient dem schnellen Abschalten von Q10 und muß daher
> schon niederohmig sein.

Quark. Der arbeitet als  Emitterfolger == Kollektorschaltung 
UNgesättigt, der schaltet auch alleine SCHNELL ab!
Außerdem gibt es, wenn es denn WIRKLICH 3,9 Ohm wären, eine massive 
Diskrepanz zu den Arbeitstieren Q1-Q8, die sich mit einem "hochohmigen" 
47 Ohm Widerstand zur Abschaltung zufrieden geben müssen.

von Thomas (kosmos)


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irgenwie sind für mich eure Aussagen widersprüchlich. Ich beginne 
nochmal von vorne, ob ich das richtig sehe. die -0,7V jeweils habe ich 
unberücksichtigt gelassen.

Wenn Q11 durchschalten haben wir einen Spannungsteiler aus 39 und 470 
Ohm was um die 29,5V an der Basis von Q9 bedeuted. Durch Q11 fließen 
32V/507 Ohm = 62mA * 32V = 2W also Q11 wird nicht überlastet.

Nun schaltet Q9 als Emitterfolger durch (Spannungsverstärkung < 1, 
Stromverstärkung bin ich mal von 10 ausgegangen) Basisstrom ist ja 32V / 
470 Ohm = 68mA. Also sollte dann der Basisstrom durch Q10 680mA sein und 
der Kollektorstrom 6,8A den sich dann durch 8 teilt so das Q1-8 jeweils 
mit einem Basistrom von 850mA angesteuert werden.

Die 3,9kOhm die ja 8mA abführen sind dann eher dazu evtl. Überschwinger 
an den Flanken zu verhindern. Da sie sich bei 680mA kaum bemerkbar 
machen.

von Peter M. (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Was ich noch etwas komisch finde, das wenn der Schweißdraht das
> Werkstück nicht mehr berührt, die Schaltung den Strom unterbricht. Was
> könnte das für einen techn. Vorteil haben, ein normales Schweißgerät
> schaltet einen Schütz sobald man die Brennertaste betätigt oder meint
> ihr das soll etwas der Sicherheit dienen, das es nur Strom am Brenner
> gibt wenn der Schweißdraht das Werkstück berührt.

Gute Schweißgeräte machen das so, dass beim betätigen der Brennertaste
der Drahvorschub mit langsamer Geschwindigkeit startet. Erst bei Kontakt 
mit dem Werkstück wird der volle Schweißstrom geliefert und der Vorschub 
auf den eingestellten Wert erhöht.
Vorher sind es so um die 10-20A je nach Hersteller bzw. Einstellung.
Das nennt man in der Fachwelt:
Einschleichen.
Das Zündverhalten wird dadurch erheblich verbessert.
Ich nehme an, dass über den Strom der über den Shunt fließt entschieden 
wird,
wann der Drahtvorschub auf den eingestellten Wert erhöht wird.

von Thomas (kosmos)


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das muss ich wenn das Teil wieder läuft, mal mit dem Oszi prüfen, da es 
mich eh stört das der Drahtvorschub nicht etwas verzögert startete so 
das auf jedenfall ausreichend Gas an der Düse ist. Das fällt bei 
längeren Pausen extrem auf, das zu Beginn ein klein wenig Gas fehlt.

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