op-amp h-brücke / hilfe meine fets brennen!

[m4444x]

hallo roboter forum!

gibts an dem teil was auzusetzen? ich dachte eigentlich nicht. als ich es dann zusammen gelötet hab, ham erst zwei der fets etwas geraucht und anschließend wurde der op amp sehr heiß...

[stupsi]

hi,

du versuchst, mit komparatoren hochohmig die Mosfets anzusteuern. seeehr ungünstig, so macht man das nicht.

1)
während der Umschaltzeit der MOSFETS fließt ein Querstrom (Kurzschlußstrom) in der Brücke. Der kann schon die Mosfets zerstören.

2)
durch die Restspannung der OPs ist es wahrscheinlich, das die MOSFETs bei bestimmten Schaltzuständen von "DIR" nicht richtig sperren, dann fließt ein Dauer-Querstrom.

Empfehlung: die MOSFET-Ansteuerung ganz neu überdenken.

Gruß Stupsi

[Anduze]

Ja genau, das Problem ist, dass du beide gleichzeitig ansteuerst und dazu auch noch recht hochohmig. Doch jeder Fet hat eine sogenannte Gatekapazität, und die muss jedesmal erst auf- bzw. entladen werden. Beim Entladen spricht man auch vom "Ausräumen". Das heißt es dauert eine gewisse Zeit, bis der Transistor wirklich nicht mehr schaltet. Während dieser Zeit ist der Transistor im Analogbetrieb, d.h. erlässt noch Strom durch. Wenn du nun gleichzeitig den anderen schon einschaltest, hast du einen Kurzschluss! Also musst du die beiden getrennt und vorallem Zeitversetzt ein- und ausschalten!
Ausserdem hast du das Problem, dass dein OP nicht komplett auf 0V bzw 12V schaltet, das Gate wird also noch ganz leicht angesteuert. Das kann u.U. auch zu einem Kurzschluss führen.

[nikolaus10]

Meine Empfehlung:
Labornetzteil mit Strombegrenzung.

Gruss

[Anduze]

Meine Empfehlung:
Labornetzteil mit Strombegrenzung.

Gruss

Und wie steuerst du das dann an?
Ich denk mal "m4444x" will ne Motorsteuerung mit PWM und Richtungswechsel und evtl. sogar für Akkubetrieb realisieren, oder?

Nee, nee, die Grundidee von m4444x ist ja schonmal ganz gut, nur die Ansteuerung muss er eben nochmal grundlegend überarbeiten...

[m4444x]

Entwarnung, der Brand wurde gelöscht!

Nachdem ich alle Teile wieder ausgelötet hab, ist mir aufgefallen, dass einer der FETs offenbar nicht richtig dotiert war. Totaler Kurzschluss zwischen allen Pins. Dann kann es natürlich nicht gehen.

Jetzt hab ich alles nochmal sauber aufgebaut, die Bauteile vorher durchgecheckt und es funktioniert! Zumindest einfaches Umschalten bei drei Ampere \:D/

[Anduze]

Trotdem nochmal überdenken! Ist nicht ganz korrekt, deine Schaltung!
Gerade wenn du dann mal höhere Ströme fährst, wirst du Probleme kriegen!

[sonic]

Entwarnung, der Brand wurde gelöscht!
...
Nachdem ich alle Teile wieder ausgelötet hab, ist mir aufgefallen, dass einer der FETs offenbar nicht richtig dotiert war. Totaler Kurzschluss zwischen allen Pins. Dann kann es natürlich nicht gehen.
...


Nuja, glaub eher dass sich der FET durch die fiese Raucheinwirkung umdotiert hat. ;-)

Um das bei den noch richtig dotierten FET's zu verhindern würd ich trotzdem die Oben genannten Tips beherzigen...

Gruß, Sonic

[m4444x]

das mit der zu hoch ohmigen ansteuerung sehe ich ja ein. bei höheren frequenzen werden die fets dann wahrscheinlich nur halb durchgesteuert. meine aktuelle ansteuerungs frequenz beträgt allerdings nur 1-2 umschaltungen pro tag.

wegen dem op amp hab ich eigentlich keine bedenken. der schaltet bei 0/5 V eingansspannung auf 0/11,2V gatespannung. das reicht locker um die fets zu schalten.

hab im datenblatt der fets auch nochmal die gatekapazität überprüft. das off delay ist länger als das on delay. da müsste man dann wohl alle fets einzeln ansteuern oder mit dioden die fall time verkürzen. das ist mir aber im moment zu kompliziert. ich will ja erstma nur meine schranke hoch und runter bewegen.

[stupsi]

hi m4444x,

in einem anderen Forum habe ich das gefunden:

http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/148988/h-bruecke.jpg

Dort wird auch über die Zeitkonstanten mit den FET-Eingangskapazitäten und Dioden der Shoot-Through verhindert. Das könnte für seltenes Umschalten eine Lösung sein.

Gruß Stupsi

[sonic]

das mit der zu hoch ohmigen ansteuerung sehe ich ja ein. bei höheren frequenzen werden die fets dann wahrscheinlich nur halb durchgesteuert. meine aktuelle ansteuerungs frequenz beträgt allerdings nur 1-2 umschaltungen pro tag.


Nein, im Gegenteil...die FETs die aus sein sollen bleiben zu lange an wenn die die an sein sollen schon an sind -> Kurzschluss -> Rauch -> falsche Dotierung ;-)

Du musst die Gatekapazität entladen, und das möglichst schnell weil dabei hohe Verlustleistungen auftreten können...
Entladen kann man z.B. mit einem entsprechenden Widerstand vom Gate nach GND...

An den FETs fällt immer dann am wenigsten Leistung ab wenn sie voll durchgeschaltet sind, bzw. aus sind. Dazwischen fällt ne Menge Leistung ab, deswegen so schnell wie möglich umladen...



hab im datenblatt der fets auch nochmal die gatekapazität überprüft. das off delay ist länger als das on delay. da müsste man dann wohl alle fets einzeln ansteuern oder mit dioden die fall time verkürzen. das ist mir aber im moment zu kompliziert. ich will ja erstma nur meine schranke hoch und runter bewegen.

tr und tf gilt aber nur im Idealfall, also in dem Fall dass sich die Gatekapazität optimal entladen kann. Bei dir kann sie das (fast) gar nicht. Deswegen bleibt die Ladung größtenteils im Gate. Somit bleibt das Feld vorhanden und somit auch der Effekt der dem FET seinen Namen gibt.
Deswegen ist tr und tf in deiner Schaltung um einige 10er Potenzen größer würd ich mal tippen.

Tip: die Gatekapazität ist meistens in As angegeben. Also A pro s.
Daraus kannst du leicht den erforderlichen Widerstand berechnen.

I = U/R, t = I * t_f -> t = (U/R)*t_f

o. nach R aufgelöst -> R = (U*t)/C

Das mit dem einzeln ansteuern brauchst du nicht. Sorg einfach dafür dass sich die Gatekapazität möglichst schnell abbaut wenn du den Port zum Gate abschaltest.

Der Sinn von R1 z.B. erschliesst sich mir auch nicht ganz, den würde ich direkt nach GND und dafür das Gate direkt an die Ansteuerung.

Das Offset der OPs muss natürlich auch auf 0 eingestellt sein...

Gruß, Sonic