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Thema: MosFET - Überdimensioniert und doch ständig kaputt?

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    MosFET - Überdimensioniert und doch ständig kaputt?

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    Hallo,
    ich habe folgendes MosFET hier liegen: http://www.datasheetcatalog.com/data...TW20NM50.shtml. 500V 20A 200W.

    Schön. Es ist nicht das erste, das mir zum Opfer gefallen ist. Es ist das dritte. Und ich habe noch nichtmal ansatzweise verstanden, WARUM.

    Also, die Sache ist die (ich habe keinen Schaltplan, da Crocodlie Clips sowieso nicht die Bauteile hat, die ich will, außerdem denke ich, der Grundaufbau ist leicht zu verstehen): Ich habe das Mosfet. Ich schließe es mit der Source an den Minuspol von ca. 325 Volt geglätteter Gleichspannung an. Ich schließe an das Drain den einen Pol eines 100W Motors an. Der andere Pol des Motors kommt an den Pluspol der 325 Volt geglätteter Gleichspannung. Gut. Das Gate wird über einen 100k Widerstand ständig auf ca. + 17 Volt geglätteter Gleichspannung gezogen, dessen Minuspol mit dem Minuspol der 325 Volt geglätteter Gleichspannung verbunden ist. Klare Sache: Anschalten des Motors: Nix tun. Ausschalten des Motors: Über 10k Widerstnd Gate auf Minus ziehen, der 100k Widerstand bleibt dran. Super. Das Ganze habe ich an einen uC gehängt und erstmal den Motor in Sekundenabständen aus- und einschalten lassen (ca. 1 Minute). Klappt super. MosFET wird auf Kühlkörper + Wärmeleitfolie + Lüfter nicht warm. Dann Optokoppler an einen Port des uC gehängt (zur galvanischen Trennung) und versucht, MosFET über Optokoppler ein-auszuschalten. Fazit: Nix mehr. Nochmal das erste Programm mit simplem an- ausschalten probiert: Nix. Keine Verformung am MosFET, keine Wärme, Strecke zwischen Drain und Source dauerhaft leitend, auch beim ziehen des Gates auf Masse. WAS ist da los? Anlaufstrom zu hoch? Aber der Motor braucht nur ne Sekunde zum anlaufen. Bitte helft mir. So langsam häufen sich die Rückschläge.

    MFG Manuel

  2. #2
    Benutzer Stammmitglied
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    Hi,

    100kΩ als Gate Widerstand sind verdammt viel. Was kommen da den für Einschaltzeiten zustande?
    Wenn das zu lange dauert kann der Transistor durchaus zerstört werden ohne das er sich äußerlich nennenswert erwärmt. Das Gehäuse hat ja eine gewisse Wärmekapazität.

    Hast du eine Freilaufdiode?

    edit: ich bin mir nicht sicher ob ich deine Beschreibung richtig verstehe. Vielleicht malst du doch mal ein Bild..

    gruß,
    kounst

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Hallo,
    danke für die schnelle Antwort. Der MosFET hat eine integrierte Freilaufdiode, wenn ich das Datenblatt richtig gedeuted habe. Das mit dem 100k Gatewiderstnd ist interessant. Kannst du das nochmal genauer erklären? Also wenn der Widerstand zu groß ist, geht das MosFET kaputt? Die Einschaltzeiten waren eigentlich okay, aber wie gesagt, ich konnte nur den Motor in ca. 2 Sekunden abständen ein- ausschalten. Da kann ich das natürlich nicht genau beurteilen. Der Motor hat auf jeden Fall reagiert. Was würdesst du denn als Gatwiderstand vorschlagen?

    MFG Manuel

  4. #4
    Benutzer Stammmitglied
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    Der MosFET hat eine integrierte Freilaufdiode, wenn ich das Datenblatt richtig gedeuted habe
    Jein. Das ist eine Parasitäre Diode die beim Herstellungsprozess entsteht. Sie hat dementsprechen bescheidene Eigenschaften. Allerdings wird sie häufig als Freilaufdiode missbraucht und ich glaube eigentlich nicht das es daran liegt.

    Das Gate des Mosfets hat eine gewisse Kapazität. Diese Kapazität muss beim Einschalten aufgeladen werden. Während dem Einschalten ist der Widerstand und damit die Verlustleistung sehr groß. Deshalb muss das sehr schnell geschehen. Im bereich von µs!

    Im Datenblatt steht die Gateladung Q. Mit Q = i * t kannst du den notwendigen Strom abschätzen.

    gruß,
    kounst

  5. #5
    Benutzer Stammmitglied
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    Hallo,
    aha. Sorry, aber das sagt mir jetzt nicht so wirklich viel. Ich habe irgendwie im Datenblatt nix dazu gefunden. Würde es vielleicht reichen, wenn ich zukünftig einen 5k6er Widerstand nach + nehme und dann, um nach Minus zu schalten einen 3k3er nehme?

    MFG Manuel

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo

    @ manu418

    Wenn es mit dem MOSFET direkt am µC laut deiner Beschreibung wunderbar klappt, muss man einfach "nur" am Gate des MOSFET's vom Optokoppler das gleiche Signal erzielen.

    Übrigens, es geht genauso ohne 325 V.

    MfG

  7. #7
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    Hallo,
    wie meist du das genau? Ich denke, es liegt nicht am Optokoppler oder am uC, der MosFET geht einfach nach einer gewissen Zeit an irgendwas, vielleicht an zu hohem Gatewiderstand? kaputt.

    Vielleicht noch was wichtiges: Die Gate-Sourcespannung kommt von einem Trafo, der an die Netzspannung angeschlossen wird und auf der Sekundärseite um die 12 Volt Wechselspannung liefert. Die werden gleichgerichtet, geglättet und der Minuspol mit dem Minuspol der direkt vom Netz gleichgerichteten 325 Volt verbunden. Ich hatte das Ganze schonmal mit einer 9 Volt Batterie probiert, da hatte ich auch noch ein Gehäuse aus Holz (jetzt ist es ein altes Netzteilgehäuse wegen der Sicherheit), da hat es schon gut und auch länger funktioniert. Allerdings hatte ich da auch ein stärkeres MosFET mit anderen Daten, glaube ich. Kann es sein, dass es am Trafo liegt?

    MFG Manuel

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Mit dieser Widerstandkombination braucht der Mosfet ca. 200ms zum Umschalten. Während dieser Zeit verändert er seinen Widerstand von sehr klein nach sehr groß. Und im mittleren Bereich entsteht besonders viel Verlustleistung. Darum sollte man ihn so schnell wie möglich umschalten lassen. Der Gatewiderstand wird deutlich kleiner gewählt, üblich sind ca. 10 bis 100 Ohm (bei so einem dicken Mosfet eher 10 Ohm).
    Und dann muss dafür gesorgt werden, dass der Umladestrom möglichst seine volle Höhe erreicht. Dafür nimmt man Treiberbausteine, die teilweise mehrere Ampere Strom liefern können. Gibt es als fertiges IC, lässt sich aber auch aus ein paar Transistoren aufbauen. Im Prinzip eine einfache Gegentaktstufe, die entweder die 17V oder Masse auf das Gate schaltet.
    (es gibt da unzählige Typen. Bei Reichelt hab ich spontan mal den MCP1407-Ep gefunden, der macht 6A und würde deinen Mosfet in unter 10ns schalten... wenn du nicht extra was bestellen willst, aber noch ein paar Standardtransistoren rumliegen hast, käme auch ein diskreter Aufbau in Frage. Braucht bloß etwas mehr Platz als ein Spezial-IC).

  9. #9
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    Erstmal schneller schalten. Als richtwert wären so max. 10µs. Dann seventuelll noch eine Z-Diode (ca. 450 Volt) antiparallel, um die Alvalanche-Energy zu kompensieren.

  10. #10
    Benutzer Stammmitglied
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    Hallo,
    wow, interessant! Das hätte ich nicht gedacht! Kannst du das vielleicht etwas genauer erläutern? Ich würde die Gegenstufe dann gerne aus ein paar Transistoren aufbauen. Ich hab´ noch Platz auf der Platine . Ähm, heißt das dann, dass ich 10 Ohm Widerstand vom Gate nach +17Volt mache? Und wie ziehe ich das dann auf Minus? Da muss dann doch ein größerer Widerstand ran, oder?

    Also kann man sagen, der Tod der MosFETs lag an dem Widerstand? Und auch die fehlende Erwärmung ist damit zu begründen ? Wenn das so wäre, wäre ich echt froh. Dann wüsste ich wenigstens, WO das Problem liegt!

    MFG Manuel

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