Mosfets brennen durch und Motor ist zerstört

[deraeng]

Hey,

ich bin neu hier und habe mich, nach einigem Einlesen, auch mal an mein erstes Projekt getraut. Dabei will ich einen Scheibenwischermotor mit einem der PWM-Ports des Arduinoboards steuern. Dabei soll lediglich die Drehzahl gesteuert werden. Bei dem Versuch ist mir aber leider der Mosfet durchgebrannt und dies führte zu einer Beschädigung des Motors.

Bevor ich den Motor an den Mosfet angeschlossen habe, habe ich diesen direkt durch Verbinden mit dem Netzteil getestet - klappte problemlos.

Also die Schaltung (angehängt) gelötet und an den Motor angeschlossen, Strom eingeschaltet und direkt eine Rauchwolke über dem Mosfet. Also Schaltung wieder abgeklemmt und Motor direkt ans Netzteil - ging leider auch nicht mehr :-/.

Leider bin ich Ratlos woran es gelegen haben kann. Die Schaltung und Datenblätter habe ich angehängt. Habt ihr einen Tipp für mich?

Vielen Dank
deraeng

[witkatz]

Dumme Frage Nr. 1: geht das Netzteil noch?

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Dumme Frage Nr. 2: ist die 1N4007 direkt an den Motoranschlüssen dran und evtl. durchgebrannt?

[deraeng]

zu Frage Nr. 1: Scheint zu gehen. Habe gerade ein paar Widerstände und eine Led drangehängt. Funktioniert problemlos. Spannung ist 12 V.

zu Frage Nr. 2: Die Diode ist nicht direkt an den Motoranschlüssen. Habe noch nicht viel Erfahrungen mit Dioden :-/ Multimeter zeigt beim Test in eine Richtung 1. an ( heißt denke ich blockiert) und in die andere Richtung (Plus an Anode und Minus ans Cathode .705 an.

Ergänzend kann ich noch sagen, dass es Möglich war mit der Schaltung eine LED zu dimmen.

[BMS]

Hallo,
der IRF540 ist kein Logic-Level-MOSFET. Bei 5V Gate-Source-Spannung ist der MOSFET nur teilweise durchgesteuert und der RDSon ist dann auch deutlich höher als im Datenblatt angegeben. Normalerweise brauchen MOSFETs Gate-Source-Spannungen in der Größenordnung 10 V. Außerdem wird der Umschaltvorgang wegen dem großen Gatewiderstand vergleichsweise langsam - der MOSFET befindet sich dann auch immer wieder im verlustreichen, linearen Bereich.
Also nochmal in Kürze: Du brauchst entweder einen Logic-Level-MOSFET oder eine höhere Gate-Source-Spannung. Außerdem muss der Gatewiderstand deutlich kleiner werden (üblich: Größenordnung 10-100 Ohm). Für schnelle (verlustarme) Umschaltvorgänge eignet sich außerdem ein Gate-Treiber.
Grüße, Bernhard

[deraeng]

Aber erklärt das ein Druchbrennen des Mosfets und eine Zerstörung des Motors?

[Manf]

Ein Scheibenwischermotor ist recht robust und mit 12V ist er nicht so leicht zu beschädigen.
Man sollte auch auf die Polarität achten, es gibt ja welche bei denen ist ein Pol mit dem Gehäuse verbunden, liegt sonst noch etwas elektrisch am Gehäuse?
Wenn er am Netzteil angeschlossen ist, zum Test erst mal nur kurz, liegen dann die 12V noch an? Kurzschluss oder Leerlauf?

[PICture]

Hallo!

@ deraeng

Vielleicht spielt nur eine dünne Verbidungsleitung (auch intern im Motor) eine Rolle durchgebrannter Sicherung ? :confused:

[Peter(TOO)]

Hallo deraeng,

Die 1N4007 ist auch unterdimensioniert!

Der Motor hat 40W/12V, das sind um die 3.3A.

So als Faustformel, muss die Freilaufdiode den selben Strom vertragen, welcher im Normalfall durch die Infuktivität fliesst.

Das sind in deinem Fall um die 3.3A.
Die 1N4007 ist aber für 1A ausgelegt.

MfG Peter(TOO)

[witkatz]

Der Motor hat 40W/12V, das sind um die 3.3A.
So als Faustformel, muss die Freilaufdiode den selben Strom vertragen, welcher im Normalfall durch die Infuktivität fliesst.
Nennstrom = 3.3A, d.h. der Anlaufstrom könnte wesentlich höher liegen.
Ich erlaube mir eine Anfänger-Querfrage: Wird die Freilaufdiode für den Nennstrom oder für den Anlaufstrom dimensioniert?

[PICture]

Bei einem Bürstenmotor (z.B. Scheibenwischermotor) werden die durch Freilaudiode ziemlich kurz fließende Stromimpulse vor allem beim Anlauf bedeutend. Die Freilaudiode wird durch Anlaufstrom definiert und müsste kurze Stromimpulse beim Anlauf des Motors "überleben".

[Peter(TOO)]

Hallo,

Im Allgemeinen, bei reinen Induktivitäten, für den Nennstrom, bzw, für den Strom welcher im Abschaltmoment fliesst.
Die Gegeninduktion der Induktivität besteht nur aus dem im Magnetfeld gespeicherten Energie.

Bei einem Motor kommt jetzt noch die mechanisch gespeicherte Energie in der Schwungmasse dazu.
Da wird es etwas komplizierter.

Bei einem Motor ergeben sich der Anlaufstrom hauptsächlich dadurch, dass noch keine mechanische Energie gespeichert ist und deshalb die Induktivität in die Sättigung geht. Die Gegeninduktion ist also recht klein.
Im allerersten Moment, wird der Einschaltstrom durch die Induktivität begrenzt. Wenn das Eisen in die Sättigung geht, begrenzt nur noch der Wicklungswiderstand den Strom.

Anders sieht es dann beim Bremsen aus, da muss man auch bedenken, was an mechanischer Energie gespeichert ist. Diese wird dann auch in der Diode in wärme umgewandelt. Man kann im Prinzip eine sehr grosse Schwungmasse über lange Zeit beschleunigen.
Hier wird dann die Leistung vom Motor als Generator mit der entsprechenden generatorischen Spitzenleistung abgebaut.

Je nach Motorentyp kann der Wirkungsgrad zwischen motorischem und generatorischen Betrieb sehr unterschiedlich sein.

Kompliziert wird's nun mit der Diode.
Mit der 1N400x hast du eine Gleichrichterdiode verwendet.
Diese verträgt dauernd einen mittleren Strom von 1A, dabei dürfen aber Spitzenströme bis 10A auftreten, so lange der mittlere Strom unter 1A bleibt.
Kurzzeitig, verdaut sie auch 50A, aber nur für Zeiten unter 10ms.

MfG Peter(TOO)

[triti]

Rückstromdiode: So was nehmen:
http://at.rs-online.com/web/p/gleichrichter-und-schottky-dioden/0192720/
Kleineren Kühlkörper dranschrauben.

Gatetreiber benützen:

28277
Die Last ist der Motor.

lg
Triti

[Unregistriert]

Interessenshalber eine Frage die evtl. Auch dem Threadersteller hilft:

Ich habe in E-Technik gelernt, dass eine Induktivität im Gleichstromkreis den Strom langsam bis ans Maximum ansteigen lässt.
Könnte man das in diesem Fall auch machen und die Schaltung auf 3.3A auslegen?

MfG
Klaus

[Peter(TOO)]

Hallo Klaus,

Ich habe in E-Technik gelernt, dass eine Induktivität im Gleichstromkreis den Strom langsam bis ans Maximum ansteigen lässt.
Allerdings ist ein Motor keine einfache Induktivität.
Zudem liegt an der Spule immer eine Wechselspannung an, auch bei einem Gleichstrommotor.
Durch den Kommutator wird die Spannung an, mindestens, einer Spule dauernd umgepolt.


Könnte man das in diesem Fall auch machen und die Schaltung auf 3.3A auslegen?
Nennt sich bei Motoren Sanftanlauf.

Der hier hat allerdings keine Stromüberwachung:
http://home.arcor.de/mnop/mnop/projekte/softanl/

MfG Peter(TOO)