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Thema: Mosfet Problem

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Mosfet Problem

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    Hallo:
    Ich habe eine Merkwürdigkeit mit einem N-Mosfet.

    Ich schalte eine "ohmsche" Last und messe am Drain kurzzeitig eine Spannung von 63 Volt, obwohl meine Versorgungsspannung nur 24 Volt beträgt.
    Nun frage ich mich wie das sein kann. Das kann doch nur durch eine Induktivität hervorgerufen werden.
    So habe ich den Lastwiderstand zersägt und festgestellt, dass er gewickelt ist. Toll dachte ich, das war es wohl.
    Also habe ich einen Kohleschicht Widerstand genommen. Mal abgesehn davon, daß dieser "ETWAS" dolle riecht , reichte es für eine kurzeitige Messung.
    Auch hier habe ich das gleiche Messergebnis. Wieder eine Einschwingphase mit einer Spitze von 63 Volt Peak. Sind ja nur ein paar zehntel Nanosekungen, aber das muss ja eine Ursache haben.

    Ich hab das mal mit EWB simuliert, hier sieht man einen kleinen Peak bei der steigenden Flanke, aber nicht annähernd wie es im Original auftritt. Ein anderer Mosfet z.B. IRLZ44 hat dieses Problem anscheinend nicht, zumindest nicht in der Simulation.

    Ich habe dann an einen Messfehler gedacht. Falscher Ground Bezug: ist es nicht
    Die Versorgungsspannung bricht ein: Nein, alle sauber.
    Der Ossi oder die Messleitung schwingt: nein, Signale am Gate sehen einwandfrei aus.
    Die 24 Volt auf 6 Volt herabgesetzt: Das Problem bleibt bestehen.
    Den Gate Strom verringert: kein Erfolg
    Den Gate Strom vergrößert: kein Erfolg.

    Um meinen Transistor nicht zu zerstören, habe ich eine Freilaufdiode parallel zum "Widerstand" (mal was ganz Neues) geschaltet Diese begrenzt nun den Peak auf ca. 30 Volt.
    Hier ist eine "schnelle" Diode vom Typ ES3D zum Einsatz gekommen, eine S1M war viel zu langsam.

    Ich bin jetzt etwas ratlos. Das muß also irgendwie mit diesem speziellen Mosfet IRLR-2905 zusammen hängen.

    Jetzt hab ich doch noch was vergessen : Angesteuert wird er mit einer PWM mit 12 KHz bei 250 Hz ist das Problem aber auch vorhanden, hier hängt später ein geregelter DC-Motor dran.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken IRLR-2905_Problem_Real.jpg   IRLR-2905_Problem_SIM.jpg  
    Geändert von Siro (31.01.2014 um 09:46 Uhr)

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ich halte das für einen Messfehler. Um solche kurzen, schnellen Signale zu messen, muß der Tastkopf so kurz wie möglich angeschlossen werden. Die Spitze (ohne Klammer) direkt an Drain, die außenliegende Massehülse direkt an Source. Dazu kann man soetwas nehmen:

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Probe_Tip_Ground.jpeg
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ID:	27381Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	FastProbe.jpg
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    MfG Klebwax

    P.S.
    Einschwingphase mit einer Spitze von 63 Volt Peak
    kommt mir merkwürdig vor. Da die Spannung vor dem Signal klein ist, scheint dort der FET "ein" zu sein, danach ist die Spannung groß, der FET also "aus". Für mich ist das ein Ausschaltvorgang.
    Geändert von Klebwax (31.01.2014 um 10:50 Uhr)
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Du hast natürlich recht Klebwax, das ist ein Ausschaltvorgang. Wenn der Mosfet wieder gesperrt wird tritt dieses Ausschwingen auf.
    Ich hab eben nochmal dem Gate einen 10 Ohm in Serie geschaltet, damit der Treibertransistor das Gate nicht direkt kurzschließt nach Masse. Ändert nichts.
    Dann habe ich in die Gateleitung noch einen Ferrit eingebaut. Keine Änderung.
    Ich probiere deinen Messaufbau gleich mal, damit ich wirklich kurze Leitungen habe. Danke

    Messaufbau wie im Bild ausgeführt: leider keine Änderung.

    Ich habe nun einen anderen Mosfet genommen IRFZ44NS und als Versorgungsspannung nur 10 Volt
    In der Grafik sind nun Gate und Drainspannung zu sehen.
    Mitg 5 Volt am Gate ist der Mosefet hervorragend durchgeschaltet.
    Beim Ausschalten, wenn die Gate Spannung fällt, steigt die Spannung am Drain, der Mosfet fängt an zu sperren.
    Hierbei schwingt er kurzzeitig auf über 35 Volt, bis er sich nach ca. 800ns auf die Versorgungsspannung eingependelt hat.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken IRFZ44NS_Real._27_Kohlejpg.jpg  
    Geändert von Siro (31.01.2014 um 13:23 Uhr)

  4. #4
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    Ich habe mal eben mit LTSpice simuliert, allerdings mit IRLR2908, weil mir in LTSpice das VDMOS Modell für IRLR-2905 fehlt.
    Die Schaltspitzen von ca 60V bekomme ich in der Simulation, wenn ich eine Induktivität von 2uH hinzufüge, was PI*Daumen einer Leitungslänge von 2m entspricht.
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Genau ! Ich vermute als Schwingkreis das Oszikabel falls 1:1 Tastkopf verwendet wäre.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Super Witkatz, erstmal "vielen Dank" für die Simulation. Jetzt habe ich einen Anhaltspunkt.
    Du hast die Spule in die Versorgungsleitung gelegt. Jetzt fällt mir grade dazu was ein. Muss ich erstmal nachforschen.
    Vielleicht liegt mein Problem ganz woanders...

    @PICture:
    Die Ossistrippe würde ich jetzt eigentlich ausschließen, aber man weis ja nie,.


    [EDIT]

    Habe soeben die Induktivität wie bei Witzkat auch in meine Simulation aufgenommen und würde sagen:
    Ja, genau so sieht es aus. Jetzt bleibt die Frage wo kommt die Induktivität in meiner Schaltung her.
    Ich dachte evtl. von meinem Strommesswiderstand, habe in der Zuleitung 10 mOhm. Den habe ich aber jetzt testweise überbrückt. Daran liegt es also nicht.
    Habe wegen getrennter Analog und Digitalmasse einen 0 Ohm Widerstand im Layout, damit der Dickstrom nicht versehentlich in den analogen Masseleitungen landet.
    Trifft sich erst an der Einspeisung. Dachte dort könnte eine "versteckte" Induktivität vorhanden sein. Also habe ich den 0 Ohm Widerstand auch FETT überbrückt. Ändert auch nichts.

    Thema Zuleitung: Die Schaltung wird zur Zeit über ein Regelbares Netzteil betrieben. Hier sind die Zuleitungen von den Ausgangsbuchsen
    zur Leiterplatte knapp einen Meter lang. Auf den Leitungen selbst kann ich aber kaum Störungen/Einbrüche od. ähnliches beobachten.
    Wenn dort das Problem herrührt, wäre die Frage, was soll ich dagegen tun, außer die Leitungen zu kürzen.
    Im Gerät brauche ich eine gewisse Länge für die Verdrahtung von Netzteil und Elektronik.

    Eigentlich tut das ja keinem weh, Die Schutzdiode ES3D begrenzt es ja auf rund 30 Volt. Ich hätte aber schon gerne gewust wo es herkommt.

    Und nun allen ein schönens Wochenende.
    Siro
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken IRLR-2905_Problem_Inductor.jpg  
    Geändert von Siro (18.02.2014 um 10:29 Uhr)

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Wenn man so schnell schaltet sollte auf der Platine ein Kondensator für die Versorgungsspannung sein. Damit stört die längere Zuleitung nicht mehr. Auch sollte ggf. ein Widerstand (z.B. 5-20 Ohm) vor das Gate, damit die Flanke nicht mehr so schnell wird - damit fallen die sehr hohen Frequenzen für die die Schaltung nicht ausgelegt ist weg.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Meine Induktionsarmen Lastwiderstände sind soeben gekommen und siehe da, mein Problem ist gelöst Nochmals vielen Dank für Eure Informationen

    Induktionsarme Widerstände bekommt man bei Reichelt Elektronik
    Induktivität kleiner < 0,1 µH

    Power Resistor, Thick Film Technology
    Vishay Sfernice
    RTO 50F 100 :: Dickschichtwiderstand 50W TO220 100 Ohm, 5 %
    RTO 20F 10 :: Dickschichtwiderstand 20W TO220 - 10 Ohm, 5 %

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    Meine Induktionsarmen Lastwiderstände sind soeben gekommen und siehe da, mein Problem ist gelöst
    Gratulation !

    So lernt man, dass man die Ursache nicht immer sofort "sieht".
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    So habe ich den Lastwiderstand zersägt und festgestellt, dass er gewickelt ist. Toll dachte ich, das war es wohl.
    Also habe ich einen Kohleschicht Widerstand genommen. Mal abgesehn davon, daß dieser "ETWAS" dolle riecht , reichte es für eine kurzeitige Messung.
    Auch hier habe ich das gleiche Messergebnis. Wieder eine Einschwingphase mit einer Spitze von 63 Volt Peak. Sind ja nur ein paar zehntel Nanosekungen, aber das muss ja eine Ursache haben.
    Normale Schichtwiderstände, egal ob Kohle oder Metalloxid, sind auch "gewickelt".
    Da ist eine Wendel eingeschliffen.

    http://elektronik-kurs.net/elektrote...ungsverfahren/

    Bifilar gewickelte Widerstände sind auch induktionsarm.

    Was noch fehlt ist der Kohlemasse-Widerstand, der ist auch induktionsarm.

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

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