Motorsteller kein PWM-Signal Ausgangsseite Optokoppler

[akanzl]

Moin zusammen!

Baue zur Zeit einen Motorsteller, der bis zu 60A schalten soll. Das Ganze besteht aus zwei Platinen mit Leistungsteil und µC-Platine und kann über ein Labornetzteil mit bis zu 48V betrieben werden. Beide Schaltungen sind über ein Trenntrafo und Optokoppler galvanisch getrennt.

Nun folgendes Problem:

Das PWM-Signal kann an der Eingangseite des Optokopplers(FOD3180, http://www.fairchildsemi.com/ds/FO/FOD3180.pdf) gemessen werden, sowohl die für die Dode benötigte Spannung. Allerdings erhalte ich am Ausgang kein Signal! Egal ob mit oder ohne MOSFET, keine Änderung...

Schaltplan im Anhang.
Anmerkung: Das verwendete Symbol für den Optokoppler stimmt nicht überein, Pinbelegung ist aber die gleiche. Da fehlt auch noch der Vorwiderstand für die LED, des Kopplers, dieser beträgt 1,46k. Gemessene SPannung hinter dem Widerstand gegen µC Masse = 1,4V.

Bin für jede Hilfe sehr dankbar,
MfG

[Michael]

Bei 5V für dein Signal und 1,4V LED-Spannung und 1,46k Vorwiderstand kommst du auf ca. 2,4mA an der LED, in der Praxis wird es sogar weniger sein.
Im Datenblatt ist von If = 10mA die Rede, vielleicht reicht der Strom an der LED bei dir gar nicht, um den Grenzwert des Schmitt-Triggers zu überschreiten.
(Datenblatt Seite 3 Threshold I_FLH)
Ohne Ausgangsbeschaltung (nur Versorgung) müsste am Ausgang der volle Hub messbar sein. (abzüglich V_drop ca. 0,2V)

Gruß, Michael

[akanzl]

Hallo Michael,

ja du hast recht, der Strom war zu klein. weiter oben im datenblatt steht auch 25mA eingangsstrom. hab den wiederstand auf 680 reduziert und bekomme jetzt meine PWM am Ausgang. Danke!

Jetzt bekomme ich leider das Problem, dass sobald ich ein MOSFET einbaue, irgendwo ein kurzschluss einsteht. jedenfalls steigt der strom ab 5V stark an und es wird keine PWM vom µC erzeugt. könnte der Fehler bei der masse liegen? Muss bzw darf GND(Vee im datenblatt) mit der masse des Netzteils verbunden sein, oder müsste er nur mit der masse "seiner" Spannungsversorgung verbunden sein? es handelt sich dabei um ein trenntrafo.

MOSFET getestet, und funktionsfähig

[Michael]

ja du hast recht, der Strom war zu klein. weiter oben im datenblatt steht auch 25mA eingangsstrom.
das sind absolute maximum ratings, da geht die LED kaputt. Empfohlen sind 10-16mA


hab den wiederstand auf 680 reduziert und bekomme jetzt meine PWM am Ausgang.
Rechne mal nach, ob du damit die 10mA erreichst.


. könnte der Fehler bei der masse liegen? Muss bzw darf GND(Vee im datenblatt) mit der masse des Netzteils verbunden sein, oder müsste er nur mit der masse "seiner" Spannungsversorgung verbunden sein? es handelt sich dabei um ein trenntrafo.
Ich habe keine Ahnung, was du sagen willst.
Bei einem Optokoppler ist auf der Eingangsseite nur die LED zu bestromen. Der Ausgang zum FET muss natürlich dieselbe Masse wie das Leistungsteil bekommen.


das bauteil war schonmal im einsatz und könnte uU defekt sein...
ein erster Test wäre das Feststellen eines Kurzschlusses, das geht mit fast jedem Multimeter.
Ansonsten einfache Grundschaltungen auf den Steckbrett?

Gruß, Michael

[akanzl]

Der Ausgang zum FET muss natürlich dieselbe Masse wie das Leistungsteil bekommen.
Damit ist die frage beantwortet, danke.

MOSFET habe ich schon durchgemessen, es funktioniert. also heisst es jetzt alle massen nochmal nachvollziehen.
sonst kann ich mir nicht erklären wie ein kurzschluss durch mein MOSFET ausgelöst wird...

[Michael]

kann ich mir nicht erklären wie ein kurzschluss durch mein MOSFET ausgelöst wird...
Vielleicht kannst du "Kurzschluss" nochmal genauer beschreiben. Der Verbraucher ist dann dauerhaft eingeschaltet?
Hast du denn deinen FET auf dem Steckbrett getestet?
Wenn Source und Drain vertauscht sind, dann sieht es auch wie ein Kurzschluss aus, weil die Bodydiode wirkt.
Spikes auf GND könnten über D2 das Gate laden.(bei schlechtem Layout/Masseführung) Das kannst du normal mit dem Oszi messen.
Für meinen Geschmack sind die Kondensatoren auch zu klein.

Gruß, Michael

[akanzl]

OK, evtl sollte ich mehr Angaben machen.

1. Bei dem Verbraucher handelt es sich um einen kleinen DC-Motor mit 210Ohm, startet ab ca. 22V und läuft mit 160mA. Benutze den zum experementieren, hab leider keine genauen Angaben dazu. Das heisst bei meinem Aufbau kann der Motor zwar nicht laufen, sollte jedoch als Last wirken. Der Motor wird nicht aus der Schaltung entfernt.

2. Beim FET wurde erst Widerstand zwischen GS, DS gemessen, dieser ist im MOhm Bereich. Danach wurde das Gate mit Messpitze geladen -> DS-Strecke fällt auf wenige Ohm. Sollte also meiner Meinung nach ok sein.

3. C6 könnte man wirklich durch einen 1µF ersetzen, zu dem anderen habe ich leider vergessen, dass ich dazu einen 260µF (ja riesen Teil :D) kondensator parallel zur Spannungsquelle geschlossen habe.

4. DS sind nicht vertauscht worden.

Was es mit D2 auf sich hat habe ich nicht ganz verstanden. Meinst du mit spikes Spitzenspannungen? Wie genau kann ich diese messen?

Habe jetzt auch zwei Varianten der Schaltung durchgemessen, mit und ohne FET.

Ohne FET:
-Netzteil zeigt bei 12V, 70mA an
-PWM am Eingang vom Opto liegt bei 2V/1kHz, 3V fallen am Vorwiderstand ab (hab den auf 330Ohm reduziert ;) )
-PWM am Ausgang (würde dann zwischen Gate und Source liegen) 12V. Also arbeitet der Opto wie er soll, da Ausgangssignal = Vcc

Mit FET:
-Strom Steigt ab 7,7V extrem an (Kurzschluss?)
-der AVR erzeugt eine PWM von nur 3V! (Beim Aufbau ohne FET erzeugt er 5V PWM ab etwa 6V Versorgungsspannung)
-PWM Eingang Opto = 1,5V
-Keine PWM am Ausgang und Vgs = 0V

Hoffentlich sind die Angaben hilfreich
Gruß

[Michael]

ich würde dir ja gerne helfen und andere bestimmt auch. Dazu wäre es nützlich, wenn du deinen Schaltplan komplett posten würdest.
Bei einem Optokoppler hast du ja z.b. keine Beeinflussung vom Ausgang auf den Eingang, ergo fehlt etwas bei deinem Schaltplan.
Wenn die FETs i.O. sind, kommen nur noch die beiden parallel geschaltetetn Dioden über den Motoranschlüssen in Frage, mehr ist da nicht im Strompfad. Warum sind da überhaupt 2 Dioden drin?
70mA bei 12V Ruhestrom ist deutlich zuviel, das sind 0,84Watt, da sollte man irgendwo eine warme Stelle fühlen können.

Gruß, Michael

[akanzl]

Das was da zu shen ist, ist nur eine vereinfachte Version des Schaltplans von der FET-Platine, weil ich erstmal davon ausgegangen bin, dass der Fehler an der Stelle liegen muss.
Werde demnächst den ganzen Schaltplan + den Schaltplan der µC Platin hochladen. Diese muss ich noch etwas überarbeiten, da sie nicht mehr mit dem aktuellen Aufbau übereinstimmen.
Die 70mA sind ok, es werden 2 DC/DC wandler auf der µC Platine ein wenig warm(mein Fehler, dass ich nicht daran gedacht hab diese ebenfalls hochzuladen).
Es sind 2 Schottkydioden, da die Schaltung Später einen Motor mit bis zu 60A betreiben soll und ich somit nur 30A pro Diode erhalte.

Momentan sind nur eine Schottky Diode und ein FET verbaut.

Schaltplan kommt heute abend oder morgen Mittag, danke.

Gruß

- - - Aktualisiert - - -

Hab doch schon früher Zeit etwas gefunden.
Befürchte ich erschlage euch jetzt damit, aber hier der gesammt Schaltplan...

Dazu erst mal aber noch einige Hinweise:
-Masse µC Platine galvanisch getrennt von Masse FET Platine. GND µC != GND FET. Die Masse für den µC wird vom TMA1212D erzeugt. Dieser versorgt den TLO71D(OP) und einen 12V/5V Wandler der für den AVR und die meisten ICs zuständig ist.
-Der 74HC244 Bus-Treiber hat momentan keine Funktion. Später soll er die PWM sperren/leiten.
-Es gibt auch keinen Sensor, deshalb ist die Strom_Sensor Verbindung tot.
-allgemein: die ganzen Logik ICs und OPs sind zwar angeschlossen, haben aber momentan keine Aufgabe, da sie der Stromerfassung und Hardwaremäßigen abschaltung dienen sollen

Mir ist bewusst, dass es eine sehr umfangreiche Schltung ist und es lange dauert sich da einzuarbeiten und man viele Datenblätter wälzen müsste. aber das verlange ich natürlich auch nicht ;) Die µC platine habe ich nur zum besseren Verständnis hochgeladen. evtl fällt ja auch jemanden ein Massefehler o.ä. darauf auf. vllt habe ich auch einen denkfehler bezüglich der wandler...

naja, jedenfalls könnt ihr jetzt das ganze teil begutachten(vorrausgesetzt der plan ist lesbar!)

Falls jemand Fragen zu einzelnen Baugruppen hat, kann ich diese gerne vergrößern und genauer erläutern.

Grüße

[Michael]

vorrausgesetzt der plan ist lesbar!
das ist der Haken. Dein vermutlich gut lesbares PNG ist hier auf ein 800 Pixel breites JPG zusammengeschrumpft. Da schiesst die Forensoftware weit über das Ziel hinaus.
Häng dein PNG doch als Zip Datei an, dann kann man es lesen.

Gruß, Michael

[akanzl]

Guter Tipp

[Michael]

Hallo akanzl,

Vielleicht kannst du selbst mal in dein zip reinschauen, da erkennt man fast nichts.
In so einem Zip sind die Grafiken von der Größe her prinzipiell nicht begrenzt, da kannst du ruhig eine lesbare Ausführung reinpacken ;)

Gruß, Michael

[akanzl]

Entschuldige bitte,

auf ein Neues!

[akanzl]

Ich dreh durch, jetzt bin ich schon soweit, dass ich die µC Platine abgetrennt habe und eine PWM mit dem Frequenzgenerator direkt auf den optokoppler gebe und bekomme das gleiche Problem:
Sobald PWM auf den Koppler gegeben wird, gibts ein kurzschluss und die Strombegrenzung vom Netzteil regelt runter...
Werde wohl oder übel die MOSFET-Platine neu eaglen müssen :/

[Peter(TOO)]

Hallo,

Es gibt eigentlich nur drei Fehlermöglichkeiten:
1. Deine Last macht einen Kurzschluss, bzw. zieht mehr Strom als das Netzteil liefern kann.
2. Dein Netzteil hat Probleme mit impulsförmigen Strömen (PWM-Signal)
3. Ein Schaltschema ist das Eine, dein Aufbau muss aber nicht zwingend mit diesem übereinstimmen! Dazu gehören auch Lötfehler (Kurzschlüsse) und falsch geroutete Bauteilanschlüsse oder schlecht geätzte Platinen.....

MfG Peter(TOO)

[akanzl]

Hallo,

hab den Fehler! Die Shottkeydiode war durch einige feine Adrn gebrückt... D.h. jedes mal wenn mein FET durchsteuerte, wurde über diese Leiteung der Strom direkt auf Masse statt über den Motor geleitet.
Sowas Dummes :-/

Danke für eure Zeit. Jetzt werden weitere Baugruppen auf der µC-Platine getestet.

Gruß

[Peter(TOO)]

Hallo,

hab den Fehler! Die Shottkeydiode war durch einige feine Adrn gebrückt...

Das ist aber mehr der Klassiker ;-)

Typischerweise hat der Elektroniker eine Uhrenmacherlupe!

Mf Peter(TOO)