Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kurzschlusserkennung Mosfet


von Den (neugieriger)


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Hallo

Ich mache hier mal lieber ein neues Thema auf.

Ich habe ja bei meinem Scooterprojekt das Problem, dass sich der Mosfet 
immer in Rauch auflöst und somit eine Art Kurzschluss erzeugt. Da ich 
jetzt mehrmals einen Ausfall des FETs gehabt habe und ich nach so einem 
FAll keine Möglichkeit habe, den Motor von der Versorgung zu trennen, 
habe ich mir gedacht, dies per OP Schaltung automatisch zu erkennen und 
die Versorgung so mit einem FET in der Hauptleitung zu trennen.

Jetzt stellt sich mir die Frage, wie man so etwas erkennt ohne es zu 
verkomplizieren. Ich könnte jetzt einfach den FET in der Hauptleitung 
einbauen und mit einem Killswitch diesen manuell auslösen. ok.
Ich habe das aber trotzdem mal versucht mit einer OP Schaltung zu 
automatisieren, aber irgendwie habe ich schwer den Eindruck, dass das 
viel zu kompliziert ist und ich muss so irgendwie zuviel in meine 
Signale eingreifen, sodass sie letztendlich am Ausgang out das ausspuckt 
was sie soll..
Ihr seht das ja mit den ganzen Offsetspannungen und den Widerständen..

Das knifflige an der Sache ist ja, dass man einen Vergleichswert 
benötigt, sprich ich muss ja irgendwie die Gasgriffstellung (Duty Cycle) 
erkennen und daraus ableiten, ob der aktuell fliessende Strom einem 
Kurzschluss geschuldet ist oder der Fahrer nur Vollgas gibt.
Wenn ich aber umgekehrt in Vollgasstellung bin und der Mosfet in dem 
Moment einen Kurzschluss verursacht, erkennt die Schaltung dies eben 
nicht, weil es keinen Unterschied gibt. Nur wenn der Tastgrad von 100% 
immer weiter entfernt und kleiner wird, ist dann der 
Spannungsunterschied so gross, dass die Schaltung gerade erkennt, dass 
ein Kurzschluss erzeugt wurde.

Die Steuerspannung mit einem RC Tiefpass zu belasten, scheint auch nicht 
die Beste Idee zu sein.

Geht das einfacher und wie?

: Bearbeitet durch User
von Vorname N. (mcu32)


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Was genau killt den FET denn? Spannungsspitzen oder geht er thermisch 
durch weil zu hoher Strom?

von Jörg R. (solar77)


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Den schrieb:
> Ich mache hier mal lieber ein neues Thema auf.
>
> Ich habe ja bei meinem Scooterprojekt das Problem, dass sich der Mosfet
> immer in Rauch auflöst und somit eine Art Kurzschluss erzeugt.

Vielleicht hättest Du besser selbst auf den Thread verlinkt:

Beitrag "IRF1405PBF Mosfet wird zu heiss und verabschiedet sich"

Ist übrigens keine gute Idee. Jetzt wird zu quasi einem Problem in 2 
Threads diskutiert.

von Den (neugieriger)


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Vorname N. schrieb:
> Was genau killt den FET denn? Spannungsspitzen oder geht er
> thermisch
> durch weil zu hoher Strom?

Beitrag "IRF1405PBF Mosfet wird zu heiss und verabschiedet sich"
Wahrscheinlich eben die Spannungszusammenbruch 36V und 12V und der 
diskrete unausreichende GAtetreiber.
Zuerst wars denke ich die Temperatur und jetzt Spannungsspitzen.
Da bin ich aber aktuell am neuen Layout dran, weil ich die Optimierungen 
so nicht auf den bestehenden Print bringen kann.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Den schrieb:
> und ich nach so einem
> FAll keine Möglichkeit habe, den Motor von der Versorgung zu trennen,


Hallo,

eine Sicherung baust Du doch sowieso ein. Hinter der Sicherung einen 
dicken Thyristor einbauen, der einen fetten Kurzschluß erzeugt, damit 
die Sicherung feierlich durchbrennen kann. Schon ist alles aus. 
"thyristor crowbar"

Vollgas != Kurzschluß



Den schrieb:
> erkennen und daraus ableiten, ob der aktuell fliessende Strom einem
> Kurzschluss geschuldet ist oder der Fahrer nur Vollgas gibt.


Im Vollgasfall fließt ein zulässiger Strom, bei Kurzschluss ist er 
sicherlich unzulässig und nur noch durch den Aufbau begrenzt.
Der zulässige Strom ist bekannt und darauf legt man den Shunt aus.

mfg

: Bearbeitet durch User
von Klaus K. (Gast)


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Also üblich und deutlich besser für Überstrom wäre ein Gate Treiber mit 
desat Eingang zu verwenden. Wenn der MOSFET an ist muss die Drain Source 
Spannung unter einem definierten Wert sein, die Strommessung geschieht 
sozusagen über den Rdson Widerstand
Das kann man auch mit Doppeldiode und Kleinsignalthyrsitor diskert 
aufbauen. Dazu muss man sich aber gut damit auskennen, wenn nicht ist 
das mit dem Gate Treiber die bessere Wahl

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Den schrieb:

> Ich habe ja bei meinem Scooterprojekt das Problem, dass sich der Mosfet
> immer in Rauch auflöst und somit eine Art Kurzschluss erzeugt. Da ich
> jetzt mehrmals einen Ausfall des FETs gehabt habe und ich nach so einem
> FAll keine Möglichkeit habe, den Motor von der Versorgung zu trennen,
> habe ich mir gedacht, dies per OP Schaltung automatisch zu erkennen und
> die Versorgung so mit einem FET in der Hauptleitung zu trennen.

Sprich, du willst einen Defekt im Mosfet (ständig Durchgang) erkennen. 
Verständlich:-)

> Jetzt stellt sich mir die Frage, wie man so etwas erkennt ohne es zu
> verkomplizieren. Ich könnte jetzt einfach den FET in der Hauptleitung
> einbauen und mit einem Killswitch diesen manuell auslösen. ok.
> Ich habe das aber trotzdem mal versucht mit einer OP Schaltung zu
> automatisieren, aber irgendwie habe ich schwer den Eindruck, dass das
> viel zu kompliziert ist und ich muss so irgendwie zuviel in meine
> Signale eingreifen, sodass sie letztendlich am Ausgang out das ausspuckt
> was sie soll..
> Ihr seht das ja mit den ganzen Offsetspannungen und den Widerständen..

Sieht für mich schon ohne es nachzuvollziehen zu kompliziert aus.

Also: 1. Leistungs-Mosfet durch und Motor liegt auf Dauerspannung. 2. 
Motor hat Kurzschluss.

Das sind zwei verschiedene Fälle. Du scheinst messen zu wollen, wie der 
Dutycyle der Motorsteuerung ist und den Motorstrom messen und dann 
beurteilen, ob das eine zum anderen passt. Dürfte schwierig werden. Denn 
mit dem Dutycycle regelst du ja quasi die Spannung am Motor, der Strom 
durch den Motor ist aber darüber hinaus auch noch von der Drehzahl 
und/oder dem Drehmoment abhängig - und diese Größen kennst du nicht.

Vorschlag: Begrenze den Dutycycle den du am Gasgriff einstellen kannst 
auf z.B. 98%. Dann verlierst du nur 2% von dem, was theoretisch möglich 
wäre. Aber immer noch wird der Leistungsmosfet regelmäßig (20kHz) kurz 
abgeschaltet, was dazu führen sollte, dass die Drainspannung dieses 
Mosfets kurz auf 36V (+ Diodenspannungsfall) hochspringt und genau das 
erkennst du dann. Wenn diese kurzen 36V-Pusle nicht mehr da sind, ist 
der Mosfet durchgebrannt.

Gegen einen Kurzschluss im Motor hilft das natürlich nicht. Da hilft - 
wurde hier schon gesagt - eine Sicherung eventuell mit Crowbar und 
sowas. Aber bedenke: Bei den Strömen die du da hast, wirst du mit einem 
Messshunt vielleicht Probleme bekommen und der erfordert mindestens zwei 
mal nachdenken.

Gruß, Roland

von Michael B. (laberkopp)


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Den schrieb:
> Ausfall des FETs

Den schrieb:
> mit einem FET in der Hauptleitung zu trennen.

Wenn dein erster FET nichts taugte, warum glaubst du taugt der zweite 
was ?

Ein guter (Lithium)Akku hat ein BMS das im Kurzschlussfall trennt (und 
wenn nicht brennt halt die Sicherung im Akku durch).

Sicherung ist auch dein Stichwort. Die muss halt ausreichend sein um 
Spannung und Strom im Kurzschlussfall zu trennen.

Ansonsten: finde das Problem warum dein erste FET kaputt geht. Das musst 
du sowieso, denn dein zweiter würde an eben derselben Problematik 
verrecken.

von Jan S. (Firma: Eigenbau) (vox_equus)


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Am einfachsten wäre es, wenn Du mit einer alten 12V PKW- oder 
Motorradbatterie über eine 5-10A-Sicherung Deinen Motorcontroller direkt 
ausprobieren würdest.- Kein Step down, auch kein Schaltnetzteil. Nur 
einen 5V Linearregler für Mikrocontroller. So hast Du eine sichere und 
stabile Versorgung. Wenns die Sicherung verknallt, hast Du einen 
begrenzten Schaden.
Gruss Jan

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wenn versucht wird für die Schwingneigung die parasitären und realen C 
und L zu ergänzen, dann wäre so etwas, aber komplexer, als 
Ersatzschaltbild zu ergänzen. Zur Ermittlung der fiktiven Bauteilwerte, 
müßte die Last geöffnet werden und der Teil des Innenlebens 
nachvollzogen werden.

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