MOSFET probleem

Wat werkt er dan niet als ik vragen mag?

Hi Jeroen,
Laat eens zien hoe jullie dat nu aansturen.
Inderdaad moeten ze in tegenfase aangestuurd worden.
Persoonlijk zou ik voor de bovenste een "P" Fet nemen.
Dan kun je ze beide met hetzelfde signaal aansturen.
Dat signaal kun je dan eenvoudig genereren met een paar poortjes, deze kunnen die gate's direct sturen, zeker bij deze frequentie.
Als de F hoger zou liggen, en de transistie verliezen gaan een rol spelen, is het beter een specifieke Fet driver te nemen zoals de ICL7667 ?
Ik weet ook niet met welke spanning jullie werken, als dat met lage spanning is, dan zijn er betere Fet's te vinden, met een VEEL lagere Rdson, 0.040 i.p.v. 0.4 faktor 10 beter, scheelt enorm in de vermogensdissipatie voor de Fets.
In ieder geval succes met deze opdracht.
Probeer er veel van op te steken, je komt het later gegarandeerd weer tegen in de praktijk.
gr. Henri.

We denken dat de MOSFETS niet schakelen. Of in iedergeval niet in tegenfase en ze worden erg heet.
Ze schakelen 90Volt.
En het ligt volgens ons aan het schakel circuit. Ik heb daar zelf geen ervaring mee en we gebruiken nu een bc547 en een bc557 om te schakelen.
Ik zal eens zoeken naar die ICL7667.
In iedergeval bedankt alvast!

Dat hoef je niet te doen, want het is bij die frequentie niet nodig een gate driver te plaatsen.
Want dat is het, niets meer dan een gate driver, je hebt ze die inverteren, en niet inverteren.
Dus daar schiet je niets mee op.
Bij die lage spanning kun inderdaad beter overstappen op betere Fets, met een lagere aan-weerstand.
Ik denk dat jullie schakelcircuit niet goed is.
Laat maar eens zien hoe jullie dat gedaan hebben, dan geef ik daar wel positieve kommentaar op.
Desnoods adviseer ik een andere methode.
Mail het mij maar even.
H.

En weg zijn ze, naar de elektronicawinkel.
Ik weet niet eens of dat typenummer wel goed is,
Ik riep het zomaar uit mijn blote hoofd....
En ik ben ook niet meer 1 van de jongsten.
We zien wel.

Damn, leuk projectje! Moet ik in m'n achterhoofd houden als iemand nog eens vraagt voor een onderwerp voor een profielwerkstuk ofzo, jammergenoeg heb ik de mijne al gedaan.

D'r staat op deze site ook een mooi artikeltje over Mosfet's, misschien heb je daar iets aan, en post inderdaad het aanstuur schema maar, dan kunnen we even kijken wat er precies aan scheelt.

Ik hoop trouwens wel dat je goede beveiligingen gebruikt (zekeringen ed), want dit is wel zwaar spul .

90V lijkt me aan de ruime kant. Ik kan me voorstellen dat ze dan wel warm worden...
Op school deden we iets dergelijks met veel lagere spanning, en veel hogere stroom. 100A is waarschijnlijk vrij weinig voor zo'n dikke bout...
Ik zou er eerder iets van 10-20V instampen. bij veel grotere stroom. (dat zegt mijn intuitie tenminste)

Is de frequentie trouwens een beetje goed?Ik kan me voorstellen dat die vrij hoog moet zijn bij zo weinig windingen. Heb je op de scoop de spanning over de spoel al wel eens bekeken?

Op 9 januari 2006 15:21:38 schreef zweetvoetje:
90V lijkt me aan de ruime kant. Ik kan me voorstellen dat ze dan wel warm worden...
Op school deden we iets dergelijks met veel lagere spanning, en veel hogere stroom. 100A is waarschijnlijk vrij weinig voor zo'n dikke bout...
Ik zou er eerder iets van 10-20V instampen. bij veel grotere stroom. (dat zegt mijn intuitie tenminste)

Is de frequentie trouwens een beetje goed?Ik kan me voorstellen dat die vrij hoog moet zijn bij zo weinig windingen. Heb je op de scoop de spanning over de spoel al wel eens bekeken?

De stroom hoef niet zo heel hoog te zijn, aangezien je spoel uit meerdere wikkelingen bestaat en de bout maar uit 1 "wikkeling" zal de stroom omhoog worden getransformeert. Zo hadden wij bij natuurkunde een soort rond pannetje waarin ze lood smolten. Dat werd dan op een spoeltje gelegd zodat de kern door het midden van het pannetje ging. Dat was maar met lage spanning en stroom maar het werkte heel aardig.

Als ik even snel de impedantie van die spoel uitreken dan kom ik met 200Khz op 2 ohm. Als je daar 90V overzet dan loopt er dus zo'n 45A (minder aangezien er nog een spoel voor zit), dit lijken mij wel nette waardes voor zo'n opstelling, maar ik heb er zelf nog nooit mee gewerkt dus praktijkervaring heb ik er (jammergenoeg) niet mee.

ja, maar dan heb je wel zo'n 4 kW nodig... Ik vraag me af of ze dat tot hun beschikking hebben. Ik betwijfel het nogal.

209kHz is een vrij hoge frequentie waar looptijden ook een belangrijke rol gaan spelen.

Jij zegt dat de MOSFETs erg heet worden zou kunnen duiden op een (bijna) sluiting over de voeding.
Controleer een paar dingen:

1) Zijn de "draden", printspooren die van de stuurunit naar de gate gaan precies even lang zijn om looptijd verschillen in het signaal te voorkomen. De ene 1cm langer kan al voor problemen zorgen maak ze dus exact even lang!

2) Heb je rekening gehouden bij de aansturing met een beetje dode tijd?

Als je in de datasheet kijkt: http://www.datasheetarchive.com/semiconductors/pdfdatasheet.php?Datash…

Kost het "aanzetten" van de mosfet td(on)+tr = 17+47=64ns
en het uitschakelen kost maarliefst: td(off)+tf=92+44=136ns
het verschil hiertussen 136-64=72ns.
Dit betekend dat als de ene mosfet wordt ingeschakeld en op het zelfde moment de andere mosfet wordt uitgeschakeld gedurende ongeveer 72ns een sluiting ontstaat doordat beide mosfets in geleiding zijn:
Bij een frequentie van 209kHz = 4,78us moet de mosfet twee keer schakelen dus iedere 4,78us/2=2,39us schakelen de mosfets. Dit betekend dat 3% van de tijd de mosfets een sluiting vormen!!!

3) Wordt de mosfet wel volledig geopend en volledig gesloten even over de drain en source meten met een scoop

4) Kan de mosfet wel snel genoeg openen en sluiten? De gate heeft een vrij grote capaciteit, om de spanning op de gate snel op en af te kunnen bouwen kan een vrij grote stroom nodig zijn

5) Geen last van allerlei vreemde EMC problemen? Zijn mosfets (uit eigen ervaring ) nogal gevoelig voor

Probeer de frequentie eens iets aan te passen. Om het telaten werken moet aangestuurd worden op de exacte resonantie frequentie van de werkspoel en de tankcondensator, een 1kHz mis kan al teveel zijn. Die is ook nog eens enigzinds afhankelijk van de last. RLC circuit. De getransformeerde dc weerstand van je te verwarmen stuk metaal heeft dus ook invloed.

De driver hoeft geen 45 ampere te leveren. Dat is wel de orde van grote van de stroom door de werkspoel. De driver hoeft alleen de stroom teschakelen voor het gedeelte dat daadwerkelijk door je teverwarmen object wordt gedissipeerd. En wat verdere verliezen natuurlijk. Die grote stroom loopt alleen door de werkspoel en condensator en is reactief (blindstroom).

Die 45uH geeft een impedantie tussen de driver en het lc circuit. Dat is nodig omdat de impedantie van het lc circuit 0 ohm is op Fres. Die spoel heeft een impedantie van zo'n 60 ohm op Fres. Dat zegt niet dat er maar 90/60=1,5 A door de Fet gaat. De spanning over die spoel kan veel hoger zijn en hangt af van hoezwaar het lc circuit gedempt wordt door de last.

Het mooie is dat als de fets in of uit schakelen de stroom altijd al 0 is, tenminst precies op de resonantie freq. Er zijn dus nauwelijks schakelverliezen in de Fet's. De stroom is sinus vormig...
Shootthrough waar barrrt het over had blijft wel gevaarlijk natuurlijk.

Het mooiste zou zijn als je de driver zelf stemmend maakt. ringkerntje met 50 (edit: meer) windingen ofzo rond een geleider van het lc circuit. weerstandje erover, smithtrigger in, mosfet drivertje in. Altijd precies in fase van de stroom door de spoel schakelen en op de perfecte frequentie ongeacht het teverwarmen voorwerp.

Ik heb het dingetje ook maar eens gemaakt.
In eerste instantie 45uH ballast, 400nF dc blokcondesator, 3,5uH werkspoel. 580nF tankcondensator. Twee IRG4PC50KD igbt's doen het schakelwerk op 113kHz. Die koellichamen waren niet nodig geweest.
Bij 2A en 50V krijg ik een moertje fel rood opgloeiend.
Ik heb daarna nog wat plasticjes tussen het kerntje van de 45uH spoel geschoven. De schakeling trekt dan 4A bij 50V. Het moertje gloeit veel sneller op maar lijkt niet veel (zichtbaar) heter teworden. Waarschijnlijk had ik in de eerste poging al de curie temperatuur bereikt. De emaile isolatie van de spoel gaat wel roken nu
Dat is ook niet echt vreemd. De spanning over LC is 300V piek gemeten de scoop. Dus 212 V RMS. Dat suggereert 212/wortel(L/C)=86A RMS. Dat is duidelijk teveel voor 20 0,4mm draadjes. (samen slechts 2,5mm²)

@ Fry

Dat heb je weer netjes gedaan. Wij hebben een probleem met de schakeling die de MOSFETS schakelen. Dat wil maar niet goed lukken! Zou jij dat schema dat jij hebt gebruikt eens willen tekenen?
We willen namelijk niet dat de blokgolven elkaar overlappen omdat je dan in deze halve H-brug configuratie kortsluiting krijgt. En dat wil maar niet goed lukken!

(nog ff tussendoor, ik heb een keer van jou van die 6KV diodes gekocht, kun jij mij nog vertellen hoeveel stroom die kunnen hebben?)

@ Barrrt

We hebben inderdaad het idee dat onze MOSFETS erg veel stroom trekken via de gate terwijl we maar niet begrepen hoe dat kwam. Het kan inderdaad aan die grote capaciteit liggen. We trekken ons blok golfje namelijk steeds ongeveer rond als we de MOSFETS aansluiten. En we hebben ook al een buffer IC opgeblazen.

Naja in iedergeval bedankt!

[Bericht gewijzigd door ·°*teslaman*°· op dinsdag 31 januari 2006 11:50:59 ]

Mijn excuses voor de late reactie. Wij zijn in onze haast het forum een beetje vergeten. Jullie hebben met zijn allen zeer nuttige reply's gepost.

Bedankt daarvoor!

Naja even op een rijtje wat voor schema's we gebruikt hebben:
Het simpelste van alles was de NPN en PNP op dezelfde functie generator zodat 1 van de signalen geinverteerd werd.

Vervolgens zijn we over gegaan op de NE555 met daar achter een invertor cd4069. De NE555 kan wel wat stroom leveren maar de invertor niet dus hebben we daar een buffer IC achter gezet (74HCT244) maar die hebben we vrij snel opgeblazen. Dat begrepen we in eerste instantie niet omdat MOSFETS spannings gestuurd zijn maar dat zal inderdaad zoals barrrt zegt door de grote capaciteit komen.

Toen hebben we nog 2 NE555's gebruikt in monostabiele configuratie met die werden aangestuurd door een NE555 in astabiele configuratie op de juiste frequentie met voor 1 van de 2 monostabiele NE555's een invertor.

Daarna hebben we nog OPAMPS gebruikt (CA3140) als spanningsvolgers geschakeld maar dat werkte ook niet.

Dus we zijn nu een beetje ten einde raad. En veel hulp op deze school hoef je niet te verwachten, je krijgt enkel te horen dat ze het te druk hebben maar volgens mij weten ze het zelf gewoon niet.
Hebben jullie misschien een goede schakeling voor me? En nog tips? Ik zal zoiezo zorgen voor even lange draadjes.
De waarden die we hebben zijn uitgerekend en kloppen. Alleen is die frequentie zo cruciaal? Ik begrijp dat op de resonatie frequentie de energie overdracht optimaal is, maar maken enkele Hzen al uit?
De spanning over de spoel heb ik al een keer gemeten maar die was nagenoeg 0V. Dat zou niet moeten aangezien een spoel bij zo'n hoge frequentie juist een hogere weerstand krijgt.

enfin.... bedankt en ik hoop snel weer wat van jullie te vernemen.

Kijk eens bij VOTI naar FET drivers. Power FETs zijn K*T dingen om aan te sturen op hogere frequenties vanwege de gate capaciteit en nog wat andere vervelende grappen. Met een beetje mazzel zit daar de inversie al in, zo niet is dat ook zo spannend niet. Blokgolf moet een 'tijdje' 0 zijn om overlap te voorkomen. Maar dat zal zo spannend niet zijn als je eenmaal wat hebt draaien.

Op 16 januari 2006 22:32:54 schreef fry:
1) De schakeling trekt dan 4A bij 50V. Het moertje gloeit 2) De spanning over LC is 300V piek gemeten de scoop. Dus 212 V RMS. Dat suggereert 212/wortel(L/C)=86A RMS.

Patenteren die boel. ik koop er direct ! . jij hebt een vermogenvermenigvuldiger uitgevonden. energie uit het niets !

50 volt 4 ampere erin ( 200 watt )
en 212 volt , 86 ampere eruit ( dikke 17 kilowatt .. ) eruit.

energie uit het niets. fantastisch. en allemaal met wat wat huis tuin en keuken onderdelen. geef die jongen een sigaar en pakt er zelf ook ene.
kune indelijk bija alle electriciteitscentrales dicht. een alternatortje met een wiek op levert dik 200 watt , dat aan deze convertor en gans mijn huis heeft power teveel.

ofwel heb je een rekenfout gemaakt ...

[Bericht gewijzigd door free_electron op dinsdag 31 januari 2006 16:24:13 ]

Op 31 januari 2006 16:20:51 schreef free_electron:
[...]

Patenteren die boel. ik koop er direct ! . jij hebt een vermogenvermenigvuldiger uitgevonden. energie uit het niets !

50 volt 4 ampere erin ( 200 watt )
en 212 volt , 86 ampere eruit ( dikke 17 kilowatt .. ) eruit.

energie uit het niets. fantastisch. en allemaal met wat wat huis tuin en keuken onderdelen. geef die jongen een sigaar en pakt er zelf ook ene.
kune indelijk bija alle electriciteitscentrales dicht. een alternatortje met een wiek op levert dik 200 watt , dat aan deze convertor en gans mijn huis heeft power teveel.

ofwel heb je een rekenfout gemaakt ...

Jammer free_electron, geen sigaren of feest helaas. Je vergat cos phi in je berekeningetje.
Stroom en spanning zijn 90 graden uit fase.
212*86*cos90=0 kW

Na ja niet precies 90 graden er zijn nog wat I^2R verliezen in de spoel en het moertje....

Schema komt eraan teslaman

Het gatedrive trafootje (witte ding vlak bij de igbt's boven in de foto) is gewikkeld om een TN 25/15/10-3E25 ringkerntje van ferroxcube. Farnell verkoopt die wel.
Drie draden strak in elkaar winden met bijv. een accuschroef machine. 15 wikkelingen maken.
Voordeel van zo'n trafo is dat je geen highside drivers nodig hebt en dat je nooit shoottrhough hebt, maw. de twee igbt zijn nooit tegelijk aan.

Edit: galvanische scheiding tussen het hoogspannings gedeelte en de aansturing is ook wel erg prettig.

Ik heb die ucc drivers aangestuurd met mijn functie generator. Een NE555 is ook prima.

PS. die diodes zijn 6kv/200mA

HELL YEAH!

Fry je bent geweldig!
Wat doe jij eigenlijk voor opleiding of heb je gedaan? Jij weet echt alles geloof ik he?

We gaan het hier mee proberen en de galvanische scheiding is inderdaad een heel erg goed idee! Ik zal het eerst proberen met ons resonantie circuit en onze frequentie. Als dat niet werkt ga ik het door jou uitgerekende circuit eens even testen.

Ik heb namelijk het idee (correct me if i'm wrong) hoe hoger de frequentie hoe lastiger het wordt, in verband met schakel snelheden van de onderdelen, eventuele storingen enz...

Ik vraag me alleen nog af waar de 2 zenerdiodes voor zijn.

Op 31 januari 2006 19:27:31 schreef ·°*teslaman*°·:
Ik vraag me alleen nog af waar de 2 zenerdiodes voor zijn.

Begrenzing van de gate-source spanning. Door inductiepieken kan die te hoog worden en de FET vernielen.

Ok bedankt

Ik heb nog trouwens wel wat ferrietkerntjes liggen uit computer voedingen. Kan ik die ook eventueel gebruiken? Die hebben voor zover ik kan zien wel ongeveer het zelfde formaat.
Dat moet ook wel lukken dan toch?

Die kerntjes zijn helaas ongeschikt. Ze hebben een hele lage permeabiliteit waardoor je heel veel windingen nodig hebt voor een redelijke zelfinductie. Die zelfinductie is nodig omdat de drivers anders een veel te hoge magnetiserings stroom moeten leveren. Het probleem met veel windingen is dat ook de lekinductie (denk aan en spoel in serie met de trafo) groter wordt. Dat veroorzaakt dan weer heftige oscillaties met de gatecapaciteit (ringing). Ook de spanning op de gate stijgt dan langzamer waardoor je toch weer shoothrough kan krijgen.

Goede kerntjes zijn lastig te vinden. Ik heb bij eerdere projectjes van allerlei gebruikt zonder goed resultaat tot ik op iemands advies deze maar gekocht heb. Die werken perfect. Ik gebruik die zeners ook niet omdat ik nauwelijks zichtbare oscillaties op de gate krijg.
Meer hierover hiero
Niet eens proberen met die kerntjes die je gevonden hebt. Kan je je drivers, zeners en de mosfets/igbt's kosten.
Farnell heeft zowel de drivers als die kernen. Ik kan de code wel even voor je opzoeken als je wil. Ik weet waar ze staan.

Heel graag, dan kan ik het meteen morgen bestellen.

Maar hoe weet jij dat allemaal Fry? Wat heb jij voor opleiding gedaan?

Ik ben nu een printplaatje aan het maken voor het geheel.

Hoe hij dat weet? Door niet zo lui te zijn en het zelf te zoeken.
En door enig spoor van intelligentie te vertonen.
Talent helpt ook.

Het is toch een best eenvoudig werkstuk?! Hoor je het niet helemaal zelf te kunnen?