DC motorcontroller spanningspiek

Ik heb nog een vraag over die vrijloopdiode. Zijn schotkey's altijd snel?
http://www.farnell.com/datasheets/1792446.pdf
Ik vraag het namelijk omdat ik een tijdje geleden een aantal diodes heb getest op de recoverytime. Trr. Als een diode een beetje snel is zetten de fabrikanten graag 100ns ofzo in de datasheet. Hoger als 1000ns dus 1 us zie je zelden, das traag en wordt dan niet vermeld, net als in deze datasheet.
Metingen aan diodes waar ik wel de trr van kon vinden klopte altijd wel binnen 10%. Van een paar ns voor een simpele 1n4148 tot 25us! voor deze:
http://www.farnell.com/datasheets/48946.pdf
16 euro!

Applications

Input rectifier diode

Rectifiers in switch mode power
supplies (SMPS)

Inductive heating and melting

Uninterruptible power supplies (UPS)

Ultrasonic cleaners and welders

Klinkt allemaal snel maar is het niet. Alleen geschikt als input rectifier in een ultrasonic welder. Dus voor 50Hz gelijkrichting.
Een 1n4007 van fairchild doet het in 2,5 us. dat is ook de tijd die ik bij meerdere standard recovery diodes heb gemeten.
Nogal lang verhaal maar als die recovery tijd echt 2,5us is heb je feitelijk 10% van de tijd een kortsluiting langs de motor bij een ontime van 25 us.
Misschien dat dat die puls kan verklaren?

Op 14 april 2015 18:21:31 schreef SparkyGSX:
Kijk eens over de aansluitingen van de voeding, staan daar dezelfde pieken?

Normaliter niet: V+ zit aan Motor-A, Motor-B zit aan de drain van de mosfet, aan de anode van de diode en de kathode van de diode zit aan de voeding. omdat V+ vast aan de motor zit, kan de motor niet terugleveren naar de voeding. Bij het afschakelen ontstaat een lusje: V+ motor-A motorB Diode-A diode-K - V+ .

Dat lusje mag je best over nadenken om die klein te houden, dat natuurlijk wel.

(Sparky denkt natuurlijk aan een motorsturing met volle H-brug. Dan kan je de "motor A" losgooien van V+ en zal de motor terugleveren aan de voeding.)

Blijft natuurlijk wel een goed idee: zo'n buffer-elko...

Aw, crap, doe ik het weer... Ik zit een beetje vast in de BLDC / PMSM sturingen (nu weer bezig met een ~10kW exemplaar ), dat zo'n enkele MOSFET en vrijloopdiode toch niet helemaal in het systeem wil.

Edoch kan een beroerd printontwerp hier de oorzaak van zijn, of TOCH het ontbreken van die buffercondensators; de voedingskabels zijn immers ook inductief, en zodra je de MOSFET dicht gooit, kap je ook daar de stroom hard af, en kun je dus een opslingering krijgen. Doordat de diode over de motor in geleiding gaat, is de spanning daar bijna 0V, en de stroom door die kabels was even groot als de stroom door de motor. Dit betekend dus dat de spanning die daardoor ontstaat (U = L dI/dt) alsnog helemaal over de MOSFET komt te staan.

Gister dus het een en ander getest en even de verhaaltjes gelezen nog hierboven. Sparky die het blijft verwarren.. haha, maar evengoed was dit het resultaat:

De piek over de mosfet verdween eigenlijk direct nadat ik de gate weerstand heb verhoogd. Ik begon met 100 Ohm, maar daarbij was de piek eigenlijk nog te groot en ben gegaan naar 820 Ohm. Bij deze waarde werd de FET eigenlijk te langzaam geschakeld (inschakelvertraging van ong 7 us zie afb) dus zijn we gegaan voor een gulden middenweg: 470 Ohm. Bij een waarde van 470 Ohm is de vertraging ong 2-3 us en is de piek enkele volts bij nominale belasting (4 A).

Ter verduidelijking, geel is de output van de FET driver en blauw is de spanning over de FET (Uds).

100 Ohm Rg:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/OJdnMMlz

100 Ohm Rg 4A belast:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/dDUk3ubU

820 Ohm Rg:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/HgWBTymk

470 Ohm Rg 4A belast:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/sWhmhjxI

Daarnaast heeft Sparky nog wel een punt, als ik de spanning uit de voeding meet zie ik daar tijdens schakelen piekjes voorbij komen. Hiervoor zal ik nog een paar elco's parallel aan de voeding plaatsen om te kijken of dit vermindert (in de orde van 560 uF per elco). Daarnaast een film condensator van 47 nF (ook nog proefsgewijs ondervinden) parallel aan de motor om RF te filteren?

@Fry
De diode blijkt dus toch snel genoeg, maar het blijft inderdaad apart dat fabrikanten dit niet duidelijk aangeven

m.i. stuur je een mosfet aan met een mosfet driver. Die dingen kunnen dan stromen leveren als 1A of 2A. Dat doe je om snel te kunenn schakelen om de schakelverliezen te beperken.

Dat doe je helemaal teniet als je een gate weerstand van meer dan 100 ohm monteert. Met 100 ohm en 12V voeding beperk je de gate stroom tot max 120mA. -> het schakelen is traag -> meer verliezen bij het schakelen...

Een condensator over de motor zorgt in theorie voor een oneindige stroom bij het plotseling aanzetten van de mosfet. Een weerstandje in serie met dat ding lijkt me aan te raden: Reken hem uit op: max voeding / ( max FET-stroom - max motorstroom): Ook als de motorstroom al maximaal is ga je niet over de max fet-stroom heen als je de fet plotseling aanzet. Hiervoor kan je de "piekstroom" van de fet nemen. -> Dat weerstandje wordt helemaal niet groot.

Ik begrijp dat er meer verliezen komen over de FET, maar als dit betekent dat de spanningspieken over de FET worden verholpen is dat een keuze die je moet maken natuurlijk. Is het trouwens gewenst om een FET zo hard te schakelen?

Die condensator over motor is bedoeld als RF ontstoring, moet daar dan een weerstand bij?

[Bericht gewijzigd door igorbatoukhtine op donderdag 16 april 2015 10:52:54 (17%)

Iets klopt er nog niet, het signaal is nog veel te vuil, de ringing is nog steeds aanwezig.
En ik ben het met rew eens, deze weerstand is nu veel te groot.

Er zit ergens iets nog niet goed.

Als iemand weet wat het is hoor ik het graag! Ik weet het namelijk niet

Plaats eens een schema, (niet degene die je al geplaatst hebt) zo is er weinig zinnigs over te zeggen.

En een foto van de opbouw. Huidige vermoeden: meer dan 0.5 tot 1m draad vanaf voeding tot aan schakeling.... Zoiets is op een foto van hier uit te verifieren.

Dit is de schakeling:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/8zNt0Haa

En de opbouw zal ik volgende week plaatsen, ik heb geen foto hiervan. Wel kan ik vertellen dat er vanaf de voeding naar de controlprint geen draden lopen van +-1M, maar meer in de richting van 20 tot 50 cm draad (2,5mm²).

Hierbij de foto van de opstelling:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/TEQj0Ww2

Hoi, ik heb nog eens zitten nalezen over schottkey's, die hebben geen hersteltijd zoals een gewone pn diode en zijn dus altijd snel. Een paar ns voor de grotere schottkeys.

Meet je met die krokodil snoertjes? Misschien zijn die wel verantwoordelijk voor het gering wat je ziet. Probeer het eens te meten met een 10x probe als je die tot je beschikking hebt.

Die hebben we op andere locatie liggen, ik zal ze meenemen komende week! Maar die krokodil bekjes zouden niet de piek (ringing) over de FET verklaren toch? Hooguit de storing die ik meet na de FET driver (het gele signaal)

In je schema mist nog steeds de buffer elco. Volgens mij zie ik hem in je werkelijke opbouw wel zitten. De mogelijkheid bestaat dat die buffer elco onvoldoende geschikt is voor de toepassing. Welk merk/type is het?

In je schema teken je een aantal chips als "vierkantje met 8 pootjes". Als je daarna helemaal geen typenummer er bij zet is het gokken wat voor component daar zit.

Op 12 april 2015 21:50:35 schreef igorbatoukhtine:
De fets worden gebruikt om een 200W motor, op een voedingsspanning van 50V (inominaal = 5A) aan te sturen met een Z van 0,423 mH en 0,607 R.

Verder gebruik ik de volgende diode als vrijloopdiode:
http://www.farnell.com/datasheets/1792446.pdf

Gebruik ik de volgende FETS als FETS (2 parallel)
http://www.farnell.com/datasheets/1648187.pdf

en gebruik ik de volgende driver als FET aansturing:
http://www.farnell.com/datasheets/1561649.pdf

Ik hoop zo een beetje voldoende informatie te hebben gegeven.

En qua condensator gebruik ik een Panasonic Elco 560 uF, 63 V variant:
http://www.farnell.com/datasheets/1897635.pdf

Op het moment zie je inderdaad 1 buffer elco, maar dit wilden we nog gaan vergroten naar een aantal meer parallel. Toen we de condensator toevoegde zagen we echter geen verschil met het signal zonder de elco, vandaar dat er momenteel 1 condensator geplaatst is.

Dergelijke "meetsnoeren" zijn leuk voor DC en audiofrequenties, maar voor dit soort dingen absoluut ongeschikt.

Het doet me denken aan voormalig collega's die het maar onhandig vonden dat scopes BNC connectors hadden, daar direct een BNC naar banaanstekker verloop op zette, en dan met verlengde kabels (meerdere snoeren met banaanstekkers achter elkaar) een signaal gingen meten. Voor laagfrequente signalen kom je daar vaak nog wel mee weg, maar bij hogere frequenties (steilere flanken) ga je van alles zien wat er in werkelijkheid helemaal niet is.

Wat de schakeling betreft is het ook belangrijk dat je de verbinding tussen de gate driver en source van de MOSFETs zo dicht mogelijk bij de MOSFETs maakt. Juist het gebruik van 2 MOSFETs maakt dit moeilijker, aangezien de verbinding tussen die 2 vanzelf al deel uitmaakt van de verbinding van minstens een van de twee naar de gate driver.

Ik heb een keer het zelfde probleem gehad bij het meten van een h-brug voor een solidstate teslaspoel op 200 khz.Op de opgaande flank een grote piek tot bijna twee keer de voedings spanning met nog wat nagalm. Een paar avonden zoeken en tweaken en toen de goedkope probe van 1x naar 10x geschakeld en het hele probleem was ineens weg. Er komt dan 1meg in serie met de meet pin te staan. Dus allerlei parasitaire capaciteiten en inductanties van de de probe, de kabel en de scoop worden dan sterk gedempt.
Meten is alleen weten als je weet hoe je meet:)

Op 16 april 2015 23:46:37 schreef igorbatoukhtine:
Dit is de schakeling:
http://afbeeldinguploaden.nl/image/8zNt0Haa

Het verbaast me sowieso dat het werkt. Als ik bij de optocoupler kijk, daar zit de collector aan pin_2 en de emitter aan de gnd.
Hoe kan pin_2 ooit hoog worden op deze manier, daar hoort een pull up weerstand naar de uitgangspanning van de DC/DC converter.

Of ik moet iets missen, maar in de datasheet van de driver zie ik niet dat er intern een verbinding is naar de V_DD. Dus hoe zit dat?

Heb je het al eens geprobeerd zonder de smoorspoel er tussen?

EDIT:
Ik zie nu de foto pas, je driver staat ook veel te ver bij je mosfets vandaan. Die hoort op de plaats waar nu je printkroonstenen zitten, (waar GDS op staat) plus dat je de gate aansluitingen nu met draad hebt gedaan, die pikken ook allerlei storingen op. Daar valt dus nog wel iets te verbeteren.

Die elco is geschikt voor 120Hz. (amerikaanse netspanning, gelijkgericht, dus ook voor europese, want dat gaat iets langzamer)

Voor snellere dingen, schakelende mosfets en zo, is ie niet geschikt.

@lambiek, de optocoupler heb ik nog niet aangesloten, maar dat was wel de bedoeling. Daar hoort inderdaad nog een pull up weerstand bij, bedankt!

@rew, waar zie je dat zo snel? Ik kon dat niet echt terug vinden

Welke condensatoren zou ik dan kunnen gebruiken?

Welke denk jij dat geschikt zijn? Het blijft tenslotte een schoolvaagtopic ondanks dat je deze in de verkeerde sectie gezet had.

Maar in jouw voordeel @rew: De TS post een link naar een Panasonic type FR elco, die is stukken beter dan een '120Hz elco'.

Tja. Ik ben nog niet zo goed in het herkennen van "low esr, geschikt voor hoge frequenties" elkos op basis van het datasheet.

Mijn rule-of-thumb is dat ze 100kHz specs opgeven bij de goede en alles bij 120Hz opgeven bij de slechte. Voor dit ding vond ik alleen 120Hz specs, dus ik noem het een "120Hz elco"....

Verder zag ik tanδ bij 120Hz opgegeven van ongeveer 0.1, dus volgens mij is de impedantie van de ESR "ongeveer gelijk" aan die van de verborgen "ideale condensator" bij ongeveer 1200Hz, maar ik mag kennelijk niet zo rekenen?

Dit is een doorsnee elco voor laagfrequente toepassingen van Panasonic (NHG): http://industrial.panasonic.com/lecs/www-data/pdf/ABA0000/ABA0000CE26.…
En dit een low-ESR FC type: http://industrial.panasonic.com/lecs/www-data/pdf/ABA0000/ABA0000CE22.…
Wat opvalt is dat de door de TS aangehaalde FR-serie nog beter geschikt is voor relatief hoge frequenties.