Platinenlayout 250W DC-Motor Endstufe

[Thegon]

Danke für die Informationen!

Dann werde ich den Treiber mal aufbauen (ohne Elkos direkt auf der Versorgung, aber mit gepuffertem 7812 und ohne Gatewiderstand) und schauen wie er sich so macht. Was die PWM-Frequenz betrifft kann ich ganz leicht umstellen und probieren, ist ja nur Software, danke für den Hinweis.

Eine kapazitive Last von eingen nF wie ein FET-Gate brennt keinen Treiber ab.

Das habe ich vielleicht unklar geschrieben, es ist nicht der Treiber (ein bipolarer NE555) abgeraucht, sondern der FET selbst was vermutlich auf zu langsames Schalten zurückzuführen war, deshalb jetzt der MCP1407.

In den nächsten Tagen werde ich dann berichten, was dabei rausgekommen ist.

Grüße
Thegon

[philn]

Hey Thegon,

du solltest in direkter Nähe zum MCP1407 mindestens ein oder mehrere 100nF-Kondensatoren platzieren. Nur so ist gewährleistet, dass der Treiber die hohen Ströme beim Umschalten schnell leifert und damit der MOSFET nicht abraucht. Aus dem Datenblatt:

3.1 Supply Input (VDD)
VDD is the bias supply input for the MOSFET driver and
has a voltage range of 4.5V to 18V. This input must be
decoupled to ground with local capacitors. The bypass
capacitors provide a localized low-impedance path for
the peak currents that are to be provided to the load.

Grüße

[Thegon]

Es ist nicht auf den ersten Blick zu sehen, aber unter dem Chip sind (auf kürzestem Weg zu den Anschlusspins) zwei 1206 SMD 100nF Keramikkondensatoren.
Aber danke trotzdem für den Hinweis  

Grüße
Thegon

[Thegon]

Na das war ja wieder mal ein voller Erfolg... fast  

Habe soeben die neue Steuerung montiert, in weiser Voraussicht das Fahrzeug vorher aufgebockt dass es nicht davon fährt im Falle eines Fehlers, und das war auch nötig. Schalter an (großer Knebelschalter, hängt direkt in der (+)-Leitung von den Bleiakkus her) - Motor dreht vollgas obwohl am Gate 0V anliegen. Dann hab ich den FET ausgelötet, Resultat: durchgeknallt, also Drain mit Source leitfähig verbunden. Gate ist immer noch hochohmig.

Und alle Arten von Platinenfehlern/Kurzschlüssen etc. schließe ich aus, weil ich die Platine unmittelbar vor dem Einbauen am Netzteil mit einem 100Ohm-Lastwiderstand anstelle des Motors getestet habe. Das Oszilloskop bestätigte die Funktion, beeindruckend waren die Flanken, die aus dem MCP1407 kommen: in weniger als 20ns war das Gate umgeladen.

Nach dem entfernen des FETs habe ich Treiber, Freilaufdiode etc. durchgemessen: alles intakt, es ist nur der FET gestorben.

Und weil ich es genau wissen wollte habe ich einen neuen FET eingelötet und alles so angeschlossen am Fahrzeug (ist ein E-Roller, so nebenbei) wie geplant, nur mit 100 Ohm Widerstand anstelle des Motors - eingeschalten - funktioniert. Dann ohne abzuschalten den Motor angeschlossen und Widerstand weg - funktioniert, Motor lässt sich regeln. Also ausgeschalten, runter vom Tisch auf den Boden, eingeschalten - GRRRR. Vollgas - schnell wieder ausgeschalten, Resultat: nächster FET tot  

Daraus schließe ich jetzt einmal dass beim Einschalten irgend ein Spannungs- oder Stromimpuls auftritt, der mir den FET killt. Und nun die hoffnungsvolle Frage in die Runde: Was glaubt ihr kann das sein? Was kann ich messen/ausprobieren/anders machen?

Grüße
Thegon

[PICture]

Hallo!

Und nun die hoffnungsvolle Frage in die Runde: Was glaubt ihr kann das sein? Was kann ich messen/ausprobieren/anders machen?

Ich denke, dass es zu lang dauernder über 80 A Anlaufstrom des Motors ist. Um das zu prüfen, brauchst du nur seriell mit dem Motor begrenzenden Widerstand anschliessen. Sollte es sich bestätigen, könntest du mit dafür nötiger Anzahl parallelen MOSFETs mit ausgleichenden Sourcewiderständen versuchen bzw. gleich IGBT nehmen.  

[Thegon]

Danke, das werde ich demnächst ausprobieren. Für deine Theorie würde auch sprechen, dass der MCP1407 die etwas dumme Eigenart hat, beim Einschalten einen kleinen Puls auf das Gate zu geben, gerade als kurzen Zucker zu registrieren. Vielleicht reicht das ja schon aus. Aber dann irgendwie schon blöd dass ein 15A-Motor mir einen FET killt, der 80A dauerhaft und 320A Puls aushalten soll.

Grüße
Thegon

[PICture]

Für die 320 A habe ich im Datenblatt (DB) kein Dauer gefunden. Im von mir gefundenem DB von "ST" auf 3. Sete gibt es nur Info, dass es durch "safe operating area" (SOA) limitiert ist, aber SOA gibt es dort nicht.

[Klebwax]

@Thegon

Leg mal feste 0 Volt an den Eingang des FET-Treiber und schalte dann die Versorgung ein. Dann sollte nichts passieren, ob mit 100 Ohm oder einem Motor.

Wenn sich das bewahrheitet, ist ein Bug in deiner Ansteuerung. Wie ist die aufgebaut?

MfG Klebwax

- - - Aktualisiert - - -

. Aber dann irgendwie schon blöd dass ein 15A-Motor mir einen FET killt, der 80A dauerhaft und 320A Puls aushalten soll.

Vergiss die 15A. Man schätzt den Anlaufstrom eines DC Motors auf 5 bis 10 mal so groß wie den Dauerstrom ein. Wenn es dir möglich ist, den Gleichstromwiderstand des Motors zu messen (ist bei so kleinen Widerständen nicht leicht), kannst du den Spitzenstrom errechnen. Und das, was für einen Motor ein Puls ist (gemessen in ms), ist für einen FET, der Pulse in µs oder weniger misst, fast Dauerstrom.

Die Induktivität bremst den Stromanstieg, eine PWM mit der richtigen Frequenz kann die Sache beherschbar machen. Ein undefinierbarer Puls beim Einschalten passt da absolut nicht. Ein typisches Problem bringt da ein µC. Nach dem Einschalten sind die IOs Inputs, also hochohmig, bis der Steuerpin als Ausgang und auf 0 programmiert ist. Man macht daher einen passenden Pullup oder Pulldown an den Pin, um ihn auf einem definierten Pegel zu halten.

MfG Klebwax