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Groups > de.sci.electronics > #186859 > unrolled thread

Re: Problem mit L6203

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Contents

  Re: Problem mit L6203 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2015-06-12 09:18 +0200
    Re: Problem mit L6203 Tilmann Reh <usenet2007nospam@autometer.de> - 2015-06-12 09:53 +0200
      Re: Problem mit L6203 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2015-06-12 10:01 +0200
    Re: Problem mit L6203 Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-06-12 10:18 +0200
      Re: Problem mit L6203 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2015-06-12 10:47 +0200
        Re: Problem mit L6203 Tilmann Reh <usenet2007nospam@autometer.de> - 2015-06-12 11:04 +0200
          Re: Problem mit L6203 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2015-06-12 11:15 +0200
            Re: Problem mit L6203 Paul Berger <3847106@owlpic.com> - 2015-06-12 09:24 +0000
        Re: Problem mit L6203 Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-06-12 11:52 +0200
          Re: Problem mit L6203 Stefan <df9bi@arcor.de> - 2015-06-12 12:22 +0200
          Re: Problem mit L6203 Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2015-06-17 20:18 +0200
            Re: Problem mit L6203 all2001@spambog.com (Wolfgang Allinger) - 2015-06-17 15:28 -0300
              Re: Problem mit L6203 "Ralph A. Schmid, dk5ras" <ralph@schmid.xxx> - 2015-06-18 10:44 +0200
                Re: Problem mit L6203 Hanno Foest <hurga-news2@tigress.com> - 2015-06-18 10:55 +0200
                  Re: Problem mit L6203 "Ralph A. Schmid, dk5ras" <ralph@schmid.xxx> - 2015-06-18 11:31 +0200

#186859 — Re: Problem mit L6203

Am 12.06.2015 um 08:39 schrieb Tilmann Reh:
> Stefan schrieb:
>
> Ich sehe zwei mögliche Ursachen:
>
> a) Falls Ihr die Richtung "hart" umschaltet: das ist eine ganz extreme
> Belastung für die FETs, kurzzeitig ergeben sich Ströme von weit mehr als
> den genannten 1-1.5 A. Das hat sich durch die Umstellung auf 12 V noch
> verschärft, die Endstufen könnten an den Pulsströmen sterben.

Ich vermute, dass genau da das Problem liegt.

Unser DC-Motor ist Teil eines Linearaktuators. Der sitzt in einem 
Bruchfestigkeitsmessgerät. Der Aktuator treibt einen Stempel und der 
trifft auf ein Prüfobjekt.

Normalerweise wird erst umgeschaltet, wenn das Prüfobjekt getroffen 
wurde, also während der Motor mechanisch belastet wird. Die Ausfälle 
passierten wahrscheinlich im Leerlauf.

Und da haben wir normalerweise den Fall, dass der Aktuator solange 
läuft, bis seine Endschalter anspringen. Dann steht der Motor eine Weile 
und wird dann erst umgeschaltet.

Bei den Tests, die zum Ausfall des Aktuators führen, haben wir per 
enalble mit PWM die Drehzahl reduziert. Der Strom bleibt gleich. Da der 
Aktuator langsammer läuft, erreicht er den Endschalter nicht mehr, d.h. 
in dem Fall wird hart umgeschaltet.

Wir werden gleich mal eine Umschaltzeit einbauen...

>
> b) Die etwas zu niedrige Betriebsspannung könnte dazu führen, daß die
> Leistungs-FETs nicht mehr ganz so schnell und ganz so gut leitend
> werden, damit mehr Verluste machen und evtl. außerhalb der SOA laufen.

Das glaube ich nicht weil die Temperatur erst ansteigt, wenn der Treiber 
bereits kaputt ist und das auch nur moderat, also eher so im Bereich < 
50°C. Im Web hab ich auch Diskussionen zum Thema Unterspannung gelesen. 
Da war das Problem aber nicht die Zerstörung des L6203. Dafür gibt es 
laut Datenblatt wohl auch einen Übertemperaturschutz auf dem Chip.

> Es kann auch eine Kombination beider Punkte sein...
>
> Falls eine harte Umschaltung nicht *wirklich zwingend* notwendig ist:
> erst bremsen, dann nach einer kurzen Pause in der anderen Richtung starten.

Es wäre schon wichtig, dass wir einigermaßen hart umschalten, aber 
vieleicht kommen wir mit 100ms schon weiter...

Danke erstmal für die Tipps.

Gruß

Stefan

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#186860

Stefan schrieb:

>> b) Die etwas zu niedrige Betriebsspannung könnte dazu führen, daß die
>> Leistungs-FETs nicht mehr ganz so schnell und ganz so gut leitend
>> werden, damit mehr Verluste machen und evtl. außerhalb der SOA laufen.
> 
> Das glaube ich nicht weil die Temperatur erst ansteigt, wenn der Treiber 
> bereits kaputt ist und das auch nur moderat, also eher so im Bereich < 
> 50°C. Im Web hab ich auch Diskussionen zum Thema Unterspannung gelesen. 
> Da war das Problem aber nicht die Zerstörung des L6203. Dafür gibt es 
> laut Datenblatt wohl auch einen Übertemperaturschutz auf dem Chip.

Nur als Info: Überschreiten der SOA und partielle Schädigung des
Halbleiters kann so schnell gehen, daß Ihr das außen thermisch überhaupt
nicht bemerkt...

>> Falls eine harte Umschaltung nicht *wirklich zwingend* notwendig ist:
>> erst bremsen, dann nach einer kurzen Pause in der anderen Richtung starten.
> 
> Es wäre schon wichtig, dass wir einigermaßen hart umschalten, aber 
> vieleicht kommen wir mit 100ms schon weiter...

Meistens ist das kein Problem, weil es erstmal auf das schnelle Bremsen
ankommt. Ob das Teil dann sofort oder erst nach z.B. 100 ms
zurückgefahren wird, ist typischerweise nicht relevant.

Tilmann

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#186861

Am 12.06.2015 um 09:53 schrieb Tilmann Reh:
> Stefan schrieb:
>
>>> b) Die etwas zu niedrige Betriebsspannung könnte dazu führen, daß die
>>> Leistungs-FETs nicht mehr ganz so schnell und ganz so gut leitend
>>> werden, damit mehr Verluste machen und evtl. außerhalb der SOA laufen.
>>
>> Das glaube ich nicht weil die Temperatur erst ansteigt, wenn der Treiber
>> bereits kaputt ist und das auch nur moderat, also eher so im Bereich <
>> 50°C. Im Web hab ich auch Diskussionen zum Thema Unterspannung gelesen.
>> Da war das Problem aber nicht die Zerstörung des L6203. Dafür gibt es
>> laut Datenblatt wohl auch einen Übertemperaturschutz auf dem Chip.
>
> Nur als Info: Überschreiten der SOA und partielle Schädigung des
> Halbleiters kann so schnell gehen, daß Ihr das außen thermisch überhaupt
> nicht bemerkt...

Richtig, genau so hab ich das verstanden.

> Meistens ist das kein Problem, weil es erstmal auf das schnelle Bremsen
> ankommt. Ob das Teil dann sofort oder erst nach z.B. 100 ms
> zurückgefahren wird, ist typischerweise nicht relevant.

Das Problem ist, dass wir das Prüfobjekt zwar zerbrechen, aber nicht 
zerquetschen wollen.

Gruß

Stefan

>
> Tilmann
>

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#186862

Stefan wrote:
> in dem Fall wird hart umgeschaltet.
> 
> Wir werden gleich mal eine Umschaltzeit einbauen...

>> erst bremsen, dann nach einer kurzen Pause in der anderen Richtung
>> starten.

> Es wäre schon wichtig, dass wir einigermaßen hart umschalten, aber
> vieleicht kommen wir mit 100ms schon weiter...

Da gibt es zwei Möglichkeiten:

Erstens die invertierten Eingänge vor dem Umschalten auf gleichen Pegel
bringen, dann ergibt sich zwischendurch ein Freilauf.

Zweitens die Brücke vor dem Umschalten kurz ausschalten (enable aus).
Dann ergibt sich zwar auch über die Substratdioden ein Freilauf, der
arbeitet aber gegen die Versorgungsspannung und sollte daher besser bremsen.

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#186865

Am 12.06.2015 um 10:18 schrieb Edzard Egberts:
> Stefan wrote:
>> in dem Fall wird hart umgeschaltet.
>>
>> Wir werden gleich mal eine Umschaltzeit einbauen...
>
>>> erst bremsen, dann nach einer kurzen Pause in der anderen Richtung
>>> starten.
>
>> Es wäre schon wichtig, dass wir einigermaßen hart umschalten, aber
>> vieleicht kommen wir mit 100ms schon weiter...
>
> Da gibt es zwei Möglichkeiten:
>
> Erstens die invertierten Eingänge vor dem Umschalten auf gleichen Pegel
> bringen, dann ergibt sich zwischendurch ein Freilauf.
>
> Zweitens die Brücke vor dem Umschalten kurz ausschalten (enable aus).
> Dann ergibt sich zwar auch über die Substratdioden ein Freilauf, der
> arbeitet aber gegen die Versorgungsspannung und sollte daher besser bremsen.
>

Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu 
OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.

Momentan heizen wir einen Treiber nach dem anderen durch. Trotz Pause 
zwischen "Motor aus" und "Motor andersrum wieder an".

Jetzt will ich das erst einmal mit Ohmscher Last probieren und dann 
andere Aktuatoren. Ich hab hier welche von verschiedenen Vorlieferanten 
und die beiden Geräte die jetzt ausgefallen sind haben identische 
Aktuatoren. Wobei ich nicht einsehen kann, dass das das Problem ist. Wir 
sind mit <0,5A im Leerlauf und ca. 1A bei Maximallast weit weg von den 
Spezifikationen des L6203.

Gruß

Stefan

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#186868

Stefan schrieb:

> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu 
> OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.

Ungeeignetes Bauteil - wenn, dann dort fette Schottkys hintun. Und zwar
vier, auch gegen die +12V. Überlege einmal, wo im Freilauf die Ströme
fließen (sollen).

> Momentan heizen wir einen Treiber nach dem anderen durch. Trotz Pause 
> zwischen "Motor aus" und "Motor andersrum wieder an".

Auch bei richtig großer (im Normalbetrieb inakzeptabler) Pause, so daß
der Motor wirklich zum Stillstand kommt? Dann läge das Problem schonmal
nicht am Reversieren, sondern eher an den Betriebsbedingungen an sich.

> Jetzt will ich das erst einmal mit Ohmscher Last probieren und dann 
> andere Aktuatoren. Ich hab hier welche von verschiedenen Vorlieferanten 
> und die beiden Geräte die jetzt ausgefallen sind haben identische 
> Aktuatoren. Wobei ich nicht einsehen kann, dass das das Problem ist. Wir 
> sind mit <0,5A im Leerlauf und ca. 1A bei Maximallast weit weg von den 
> Spezifikationen des L6203.

Erstens können auch schonmal parasitäre Effekte einen Einfluß haben, das
kann durchaus dazu führen, daß die Ausfälle nur bei einem Typ Aktuator
auftreten.
Zweitens seid Ihr /irgendwo/ bestimmt außerhalb der Specs, sonst ging
der Chip nicht kaputt. Ich denke dabei nach wie vor an (kurze!)
Strom-Impulse... Vielleicht auch in Verbindung mit parasitären
Induktivitäten, die dann entsprechende Spannungspulse (oder Ground
Bounce) erzeugen. Wie sieht das Layout aus?

Tilmann

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#186870

Am 12.06.2015 um 11:04 schrieb Tilmann Reh:
> Stefan schrieb:
>
>> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu
>> OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.
>
> Ungeeignetes Bauteil - wenn, dann dort fette Schottkys hintun. Und zwar
> vier, auch gegen die +12V. Überlege einmal, wo im Freilauf die Ströme
> fließen (sollen).
>
>> Momentan heizen wir einen Treiber nach dem anderen durch. Trotz Pause
>> zwischen "Motor aus" und "Motor andersrum wieder an".
>
> Auch bei richtig großer (im Normalbetrieb inakzeptabler) Pause, so daß
> der Motor wirklich zum Stillstand kommt? Dann läge das Problem schonmal
> nicht am Reversieren, sondern eher an den Betriebsbedingungen an sich.

Hab ich auch schon überlegt. Wir sind momentan bei 250ms. Ich habe da 
auch noch den Verdacht, dass der Kollege da was in der Software 
übersehen hat. Muss ich mal prüfen...

>
>> Jetzt will ich das erst einmal mit Ohmscher Last probieren und dann
>> andere Aktuatoren. Ich hab hier welche von verschiedenen Vorlieferanten
>> und die beiden Geräte die jetzt ausgefallen sind haben identische
>> Aktuatoren. Wobei ich nicht einsehen kann, dass das das Problem ist. Wir
>> sind mit <0,5A im Leerlauf und ca. 1A bei Maximallast weit weg von den
>> Spezifikationen des L6203.
>
> Erstens können auch schonmal parasitäre Effekte einen Einfluß haben, das
> kann durchaus dazu führen, daß die Ausfälle nur bei einem Typ Aktuator
> auftreten.
> Zweitens seid Ihr /irgendwo/ bestimmt außerhalb der Specs, sonst ging
> der Chip nicht kaputt.

richtig

  Ich denke dabei nach wie vor an (kurze!)
> Strom-Impulse... Vielleicht auch in Verbindung mit parasitären
> Induktivitäten, die dann entsprechende Spannungspulse (oder Ground
> Bounce) erzeugen. Wie sieht das Layout aus?

Doppelseitige Leiterplatte, Leitungslängen durchweg kleiner 2cm, 
Steuerleitungen, also IN1 IN2 enable vieleicht 4 cm. Kondensatoren und 
Dioden direkt am L6203, Kondensatoren, Dioden und Widerstände alle in 
SMD. Leiterplattenoberseite fast durchgängig GND. Die ganze Baugruppe 
ist etwa halb so groß wie eine Eurokarte.

Angesteuert über einen ATmega32 der an derselben Stromversorgung hängt, 
Spannungsregler LM2574 für die +5V. Kabellänge zum Aktuator ca. 20cm. 
Stromversorgung über Wandwarze, Schaltnetzteil 12V 1000mA. Der Prozessor 
macht keinerlei Mucken.



>
> Tilmann
>

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#186873

Stefan wrote:

> Schaltnetzteil 12V 1000mA.

Genügend Puffer um die Spannung bei Strompeaks nicht einbrechen zu lassen?

P

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#186875

Stefan schrieb:
> Am 12.06.2015 um 10:18 schrieb Edzard Egberts:

>> Zweitens die Brücke vor dem Umschalten kurz ausschalten (enable aus).
>> Dann ergibt sich zwar auch über die Substratdioden ein Freilauf, der
>> arbeitet aber gegen die Versorgungsspannung und sollte daher besser 
>> bremsen.
>>
> 
> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu 
> OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.

Die sind von den höheren Strömen im 12V-Betrieb ggf. schon gekillt?

Ich würde ja eine (elektro-)mechanische Bremse vorsehen, und den Motor 
mit einem Relais zwischen Betrieb und Bremsen umschalten. Dann sollte 
die restliche Elektronik außer Gefahr sein.

DoDi

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#186876

Am 12.06.2015 um 11:52 schrieb Hans-Peter Diettrich:
> Stefan schrieb:
>> Am 12.06.2015 um 10:18 schrieb Edzard Egberts:
>
>>> Zweitens die Brücke vor dem Umschalten kurz ausschalten (enable aus).
>>> Dann ergibt sich zwar auch über die Substratdioden ein Freilauf, der
>>> arbeitet aber gegen die Versorgungsspannung und sollte daher besser
>>> bremsen.
>>>
>>
>> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu
>> OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.
>
> Die sind von den höheren Strömen im 12V-Betrieb ggf. schon gekillt?

wäre denkbar, muss ich mal prüfen

>
> Ich würde ja eine (elektro-)mechanische Bremse vorsehen, und den Motor
> mit einem Relais zwischen Betrieb und Bremsen umschalten. Dann sollte
> die restliche Elektronik außer Gefahr sein.
>
> DoDi

Ist mechanisch in dem Gerät nicht machbar.

Aber ich habe ein neues Phänomen:

Wir haben das Gerät zunächst mit Widerständen anstelle des Motors 
getestet und dabei kein Problem festgestellt. Insgesamt 15 Ohm 
Hochlastwiderstand. Bei 50% PWM kommen wir da auf ca. 0,4A.

Parallel zu den Widerständen haben wir ein potentialfreies Oszilloskop 
angeschlossen. Bei rein ohmscher Last saubere Rechtecksignale.

Dann haben wir den Aktuator parallel zu der ohmschen Last geschaltet. 
Strom geht auf knapp 1A hoch -> keine Probleme

Auf dem Oszillosskop sehen wir Impulsspitzen aber nur ca. 12V bzw. bis 
an die Betriebsspannungsgrenzen.

Dann Widerstände entfernt -> L6203 ist nach einigen Sekunden tot

Diesmal aber nicht bei der Richtungsumschaltung sondern während des 
Vortriebs, allerdings bei 50% PWM. Bei 100% Einschaltdauer hatten wir 
bisher keine Ausfälle festgestellt. Das ist vieleicht auch der Grund, 
warum wir bisher erst zwei Ausfälle bei Kunden hatten. Die fahren 
vermutlich immer mit 100%.

Totzeit zwischen Motorstop und Motorstart ist übrigens jetzt ca. 1,5 sec.

Als nächstes werden wir den Aktuator gegen einen von einem anderen 
Hersteller austauschen.

Gruß

Stefan

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#187253

Hans-Peter Diettrich schrieb:
> Stefan schrieb:
>> Am 12.06.2015 um 10:18 schrieb Edzard Egberts:
>
>>> Zweitens die Brücke vor dem Umschalten kurz ausschalten (enable aus).
>>> Dann ergibt sich zwar auch über die Substratdioden ein Freilauf, der
>>> arbeitet aber gegen die Versorgungsspannung und sollte daher besser bremsen.
>>>
>>
>> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND zu OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.
>
> Die sind von den höheren Strömen im 12V-Betrieb ggf. schon gekillt?

Und vor kurzem haben wir hier noch das Problem der turn-on-time
der Dioden ab 1N4006 an aufwärts diskutiert...

-- 
mfg Rolf Bombach

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#187259

 On 17 Jun 15 at group /de/sci/electronics in article mlsdjm$u7n$1@dont-email.me
 <rolfnospambombach@invalid.invalid>  (Rolf Bombach)  wrote:

>Hans-Peter Diettrich schrieb:
>> Stefan schrieb:

>>> Wir haben zusätzlich externe Freilaufdioden, 1N4007 jeweils von GND
>>> zu OUT1 und OUT2. Wobei das egal sein dürfte.
>>
>> Die sind von den höheren Strömen im 12V-Betrieb ggf. schon gekillt?

>Und vor kurzem haben wir hier noch das Problem der turn-on-time
>der Dioden ab 1N4006 an aufwärts diskutiert...

Der OP glaubts einfach nicht. Er glaubt fest daran, dass ST das super  
intern gelöst hat. Zarte Zweifel glaubt er einfach in den Wind schlagen  
zu können. Dabei sind genug üble Hinweise im Datenblatt.  
Sperrverzugszeit, nur die untere Brückenhälfte wird mit ext. Dioden  
ertüchtigt, die oberen sollen gut sein. Harhar. Ladungspumpen auf Kante  
genäht...

Nach meinen Erfahrungen, rächt sich das ziemlich sicher.
Gusseisern sieht anders aus!



Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig)
Wolfgang

-- 
Wolfgang Allinger, anerkannter Trollallergiker :) reply Adresse gesetzt!
Ich diskutiere zukünftig weniger mit Idioten, denn sie ziehen mich auf
ihr Niveau herunter und schlagen mich dort mit ihrer Erfahrung! :p
(lt. alter usenet Weisheit)      iPod, iPhone, iPad, iTunes, iRak, iDiot

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#187288

all2001@spambog.com (Wolfgang Allinger) wrote:

>Der OP glaubts einfach nicht. Er glaubt fest daran, dass ST das super  
>intern gelöst hat.

Der Klassiker. Ähnlich denen, die meinen, sich die 100nF über der
Versorgungsspannung sparen zu können, weil die ja nicht im datasheet
eingezeichnet sind. Dummerweise sterben dann die Treiber wie die
Fliegen, und wir rüsten seither überall die verfickten Kondensatoren
nach :( Mittlerweile ist der Kondensator auch im datasheet dran, sieh
an, sieh an. 


-ras

-- 
Ralph A. Schmid
http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/ http://www.kabuliyan.de/ 

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#187290

Am 18.06.2015 10:44 schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:

> Der Klassiker. Ähnlich denen, die meinen, sich die 100nF über der
> Versorgungsspannung sparen zu können, weil die ja nicht im datasheet
> eingezeichnet sind. Dummerweise sterben dann die Treiber wie die
> Fliegen, und wir rüsten seither überall die verfickten Kondensatoren
> nach :( Mittlerweile ist der Kondensator auch im datasheet dran, sieh
> an, sieh an.

Gürtel UND Hosenträger!

Ernsthaft - bei so einem Problem würde ich rangehen und zwei 
verschiedene Methoden benutzen, die jede einzeln im Test Abhilfe 
schaffen, und sie dann zusammen im fertigen Gerät verbauen. Jedenfalls, 
wenn es um Cent-Bauteile geht. Man will da ja nicht immer wieder bei, 
und der Kunde darf auch gerne ruhig dauerhaft zufrieden sein.

Hanno

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#187297

Hanno Foest <hurga-news2@tigress.com> wrote:

>Gürtel UND Hosenträger!
>
>Ernsthaft - bei so einem Problem würde ich rangehen und zwei 
>verschiedene Methoden benutzen, die jede einzeln im Test Abhilfe 
>schaffen, und sie dann zusammen im fertigen Gerät verbauen.

Tja, und hier wurde eben keine einzige Methode genutzt...dabei hätte
schon eine gereicht. 


-ras

-- 
Ralph A. Schmid
http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/ http://www.kabuliyan.de/ 

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