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Groups > de.sci.electronics > #189422 > unrolled thread

Re: Warum brennen diese FETs durch?

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Contents

  Re: Warum brennen diese FETs durch? Uwe Bonnes <bon@hertz.ikp.physik.tu-darmstadt.de> - 2015-07-14 19:03 +0000
    Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-07-14 21:09 +0200
      Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-07-15 11:17 +0200
        Re: Warum brennen diese FETs durch? "Ralph A. Schmid, dk5ras" <ralph@schmid.xxx> - 2015-07-15 11:53 +0200
          Re: Warum brennen diese FETs durch? Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de> - 2015-07-15 12:30 +0200
            Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-07-15 13:42 +0200
              Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-07-15 20:39 +0200
        Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-08-03 17:02 +0200
          Re: Warum brennen diese FETs durch? Michael S <michaely@bigfoot.de> - 2015-08-03 17:12 +0200
            Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-08-04 07:59 +0200
              Re: Warum brennen diese FETs durch? Michael S <michaely@bigfoot.de> - 2015-08-04 08:08 +0200
                Re: Warum brennen diese FETs durch? Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> - 2015-08-04 10:58 +0200
                Re: Warum brennen diese FETs durch? Matthias Dingeldein <matthias.dingeldein@rwth-aachen.de> - 2015-08-04 21:39 +0200
                  Re: Warum brennen diese FETs durch? Klaus Butzmann <k.butzmann.usenet@online.de> - 2015-08-04 23:32 +0200
    Re: Warum brennen diese FETs durch? Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2015-07-14 22:06 +0200

#189422 — Re: Warum brennen diese FETs durch?

Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> wrote:
> Ich habe ein Problem mit folgender Schaltung:

>         http://www.edzeg.net/grafik/ausgang_strom.png

> Es handelt sich um die Ausgangsschaltung einer 12A-Stromquelle und der

Strombegrenzung mit NPN an jedem MOSFET:
An Beispiel von Q1:
- Emitter an die Sammelleitung der FETs ( Fusspunkt R26)
- Basis an Verbindung Source Q1 / R26
- Collector an Gate Q1/R14

Mit der 0.7 Volt Transistor Annahme zieht der NPN das Gate ab etwa 7 Ampere
herunter und gewinnt gegenueber der Treiberstrom aus U9/R14.

Hope this helps.
-- 
Uwe Bonnes                bon@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik  Schlossgartenstrasse 9  64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 162516 -------- Fax. 06151 164321 ----------

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#189424

Uwe Bonnes schrieb:
> Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> wrote:
>> Ich habe ein Problem mit folgender Schaltung:
> 
>>         http://www.edzeg.net/grafik/ausgang_strom.png
> 
>> Es handelt sich um die Ausgangsschaltung einer 12A-Stromquelle und der
> 
> Strombegrenzung mit NPN an jedem MOSFET:
> An Beispiel von Q1:
> - Emitter an die Sammelleitung der FETs ( Fusspunkt R26)
> - Basis an Verbindung Source Q1 / R26
> - Collector an Gate Q1/R14
> 
> Mit der 0.7 Volt Transistor Annahme zieht der NPN das Gate ab etwa 7 Ampere
> herunter und gewinnt gegenueber der Treiberstrom aus U9/R14.
> 
> Hope this helps.

Hah, das ist genial! Schneller geht nicht! Da werde ich morgen den
Lötkolben anwerfen und dann mal rumbrazzeln!

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#189460

Edzard Egberts wrote:
> Uwe Bonnes schrieb:
>> Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> wrote:
>>> Ich habe ein Problem mit folgender Schaltung:
>>
>>>         http://www.edzeg.net/grafik/ausgang_strom.png
>>
>>> Es handelt sich um die Ausgangsschaltung einer 12A-Stromquelle und der
>>
>> Strombegrenzung mit NPN an jedem MOSFET:
>> An Beispiel von Q1:
>> - Emitter an die Sammelleitung der FETs ( Fusspunkt R26)
>> - Basis an Verbindung Source Q1 / R26
>> - Collector an Gate Q1/R14
>>
>> Mit der 0.7 Volt Transistor Annahme zieht der NPN das Gate ab etwa 7 Ampere
>> herunter und gewinnt gegenueber der Treiberstrom aus U9/R14.

> dann mal rumbrazzeln!

Bin begeistert, nicht mehr kaputt zu kriegen! Läßt sich auch einfach
nachrüsten und ist schon im Layout für die nächste Serie drinnen, die
sollte in Kürze bestellt werden. :o)

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#189464

Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> wrote:

>Bin begeistert, nicht mehr kaputt zu kriegen! Läßt sich auch einfach
>nachrüsten und ist schon im Layout für die nächste Serie drinnen, die
>sollte in Kürze bestellt werden. :o)

Prima, einfach, billig, relativ elegant, erfüllt offenbar den Zweck,
und das bisherige bewährte Regelverhalten ist unangetastet. Was will
man mehr?! :) 


-ras

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

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#189465

Am 15.07.2015 11:53, schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:
> Edzard Egberts<ed_09@tantec.de>  wrote:
>
>> Bin begeistert, nicht mehr kaputt zu kriegen! Läßt sich auch einfach
>> nachrüsten und ist schon im Layout für die nächste Serie drinnen, die
>> sollte in Kürze bestellt werden. :o)
>
> Prima, einfach, billig, relativ elegant, erfüllt offenbar den Zweck,
> und das bisherige bewährte Regelverhalten ist unangetastet. Was will
> man mehr?! :)

Durch Messung feststellen, dass man innerhalb der SOA bleibt.


Gruß Dieter

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#189469

Dieter Wiedmann wrote:
> Am 15.07.2015 11:53, schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:
>> Edzard Egberts<ed_09@tantec.de>  wrote:
>>
>>> Bin begeistert, nicht mehr kaputt zu kriegen! Läßt sich auch einfach
>>> nachrüsten und ist schon im Layout für die nächste Serie drinnen, die
>>> sollte in Kürze bestellt werden. :o)
>>
>> Prima, einfach, billig, relativ elegant, erfüllt offenbar den Zweck,
>> und das bisherige bewährte Regelverhalten ist unangetastet. Was will
>> man mehr?! :)
> 
> Durch Messung feststellen, dass man innerhalb der SOA bleibt.

Im Moment ist das arg auf Kante genäht, deshalb habe ich in der nächsten
Serie für R26 bis R29 noch eine Erhöhung von 0.1 R auf 0.15 R vorgesehen
(die haben übrigens 3 W, nicht 2 W). Für die bestehenden Geräte muss das
so aber reichen, schließlich geht es hier nicht um einen wiederholten
Betriebszustand, sondern um das Abfangen von "Unfällen", wie Kurzschluß
oder Wackelkontakt im Versuchsaufbau. Das war jetzt in zwei Jahren der
erste Rückläufer von etwa 20 Geräten...

Gestern hat mich noch ein Kunde für felsenfest stabil laufende Software
gelobt, da möchte ich mir doch keine ausfallenden Schaltungen nachsagen
lassen. ;o)

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#189494

Wolfgang Schmidt schrieb:
> Ich hätte aber noch ne Idee, warum es überhaupt auftritt.
> 
> Mit welcher Spannung steuerst du das Gate an? Wenn die zu niedrig ist,
> landest du bei hohem Strom im linearen Bereich und das mögen manche
> MOSFets nicht so gerne.

Die Schaltung sollte ausschließlich im linearen Bereich arbeiten. Der
OpAmp kann bis zu 12 V draufgeben, aber der Arbeitspunkt lag weit
darunter (mir fallen 6 V ein, ist aber schon länger her).

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#190431

Edzard Egberts wrote:
> Ich habe da einen BC547B genommen, mit hFE= 200, Base Emitter On Voltage
> 0.55 bis 0.70 (Typical Saturation Voltage 0.9 V) und Maximum Base
> Current Peak von 200 mA. Die Annahme, dass der schon durchsteuert und
> den FET dicht macht (weniger leiten), bevor es eng wird, ist zu
> optimistisch?

Inzwischen konnte ich mir die Schaltung mit dem Oszi noch etwas genauer
ansehen:

Beim Aufschalten einer Spannung (5 V auf 47000 µF, dahinter ein
5A-Netzteil) steigt die Spannung am Shunt innerhalb von 5µs auf 0.8 V
(entspricht 8A) und schwingt dann innerhalb von 10 - 15 µs auf 0.7 V (7
A) ein. Einige 100ms später sieht man, wie sich der Kondensator entlädt
und sich die 5A des Netzteils einstellen. Das sieht also sehr gut aus,
innerhalb von maximal 20 µs stabil und mit maximal 8 A liegt das sehr
gut innerhalb der SOA.

Mit einer "typical Saturation Voltage" von 0.9 V bei 5 mA schien der 0.8
V-Peak auch gut innerhalb der BC547-Spezifikation zu liegen, aber das
wollte ich mir genauer ansehen, also einen 1 Ohm-Widerstand vor die
Basis und den zweiten Kanal angeworfen. Da konnte ich dann im
Nanosekundenbereich vor dem Widerstand Schwingungen sehen
(Kontaktprellen) und das sah nicht so gut aus: Während die Spannung an
der Basis sich nur langsam änderte, lagen über dem Widerstand
Schwingungen mit 200 mV Amplitude, einmal habe ich sogar bis 600 mV
gesehen - das entspricht also Basis-Stromimpulsen von bis zu 600 mA und
ist deutlich über der Toleranz. Also letztendlich doch noch einen
Basisvorwiderstand von 56 Ohm eingebaut. Der hat weder an den
Schwingungen, noch an der Schaltzeit etwas geändert, begrenzt den
maximal möglichen Basisstrom aber auf ca. 10 mA und damit ist die
gesamte Schaltung weit im sicheren Bereich.

Um für ganz kurze Peaks sicher zu gehen, ist der Vorwiderstand also
nötig, auch wenn ich den ganzen Nachmittag herumgebrazzelt habe, ohne
dass ein Bauteil kaputt gegangen wäre.

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#190432

Am 03.08.2015 um 17:02 schrieb Edzard Egberts:
> Edzard Egberts wrote:
>> Ich habe da einen BC547B genommen, mit hFE= 200, Base Emitter On Voltage
>> 0.55 bis 0.70 (Typical Saturation Voltage 0.9 V) und Maximum Base
>> Current Peak von 200 mA. Die Annahme, dass der schon durchsteuert und
>> den FET dicht macht (weniger leiten), bevor es eng wird, ist zu
>> optimistisch?
>
> Inzwischen konnte ich mir die Schaltung mit dem Oszi noch etwas genauer
> ansehen:
>
> Beim Aufschalten einer Spannung (5 V auf 47000 µF, dahinter ein
> 5A-Netzteil) steigt die Spannung am Shunt innerhalb von 5µs auf 0.8 V
> (entspricht 8A) und schwingt dann innerhalb von 10 - 15 µs auf 0.7 V (7
> A) ein. Einige 100ms später sieht man, wie sich der Kondensator entlädt
> und sich die 5A des Netzteils einstellen. Das sieht also sehr gut aus,
> innerhalb von maximal 20 µs stabil und mit maximal 8 A liegt das sehr
> gut innerhalb der SOA.
>
> Mit einer "typical Saturation Voltage" von 0.9 V bei 5 mA schien der 0.8
> V-Peak auch gut innerhalb der BC547-Spezifikation zu liegen, aber das
> wollte ich mir genauer ansehen, also einen 1 Ohm-Widerstand vor die
> Basis und den zweiten Kanal angeworfen. Da konnte ich dann im
> Nanosekundenbereich vor dem Widerstand Schwingungen sehen

Messfehler.
Widerstände haben auch eine Induktivität, daher Rühren die Spannungsspitzen.
Tastkopfmasse über Masseschwanz oder ganz kurz angebunden?

Mit Masseschwanz werden Messungen unter 100ns zu schlechten Schätzungen 
und unter 10ns misst man damit völligen Käse.

-- 
Michael

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#190495

Michael S wrote:
> Am 03.08.2015 um 17:02 schrieb Edzard Egberts:
>> Mit einer "typical Saturation Voltage" von 0.9 V bei 5 mA schien der 0.8
>> V-Peak auch gut innerhalb der BC547-Spezifikation zu liegen, aber das
>> wollte ich mir genauer ansehen, also einen 1 Ohm-Widerstand vor die
>> Basis und den zweiten Kanal angeworfen. Da konnte ich dann im
>> Nanosekundenbereich vor dem Widerstand Schwingungen sehen
> 
> Messfehler.
> Widerstände haben auch eine Induktivität, daher Rühren die
> Spannungsspitzen.

An einen Messfehler habe ich auch gedacht, mich wundert nur, dass ich
die Schwingungen über dem 0.1 Ohm-Widerstand sehe, aber nicht mehr an
der Basis vom Transistor.

> Tastkopfmasse über Masseschwanz oder ganz kurz angebunden?

Tastkopf mit Masseklemme direkt am 0.1 Ohm-Widerstand. Ich müsste aber
noch irgendwo einen defekten Tastkopf herumfliegen haben, damit könnte
ich das Kabel direkt anlöten. Sonst irgendwelche Vorschläge, den Aufbau
kann ich noch etwas stehen lassen.

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#190497

Am 04.08.2015 um 07:59 schrieb Edzard Egberts:
> Michael S wrote:
>> Am 03.08.2015 um 17:02 schrieb Edzard Egberts:
>>> Mit einer "typical Saturation Voltage" von 0.9 V bei 5 mA schien der 0.8
>>> V-Peak auch gut innerhalb der BC547-Spezifikation zu liegen, aber das
>>> wollte ich mir genauer ansehen, also einen 1 Ohm-Widerstand vor die
>>> Basis und den zweiten Kanal angeworfen. Da konnte ich dann im
>>> Nanosekundenbereich vor dem Widerstand Schwingungen sehen
>>
>> Messfehler.
>> Widerstände haben auch eine Induktivität, daher Rühren die
>> Spannungsspitzen.
>
> An einen Messfehler habe ich auch gedacht, mich wundert nur, dass ich
> die Schwingungen über dem 0.1 Ohm-Widerstand sehe, aber nicht mehr an
> der Basis vom Transistor.
>
>> Tastkopfmasse über Masseschwanz oder ganz kurz angebunden?
>
> Tastkopf mit Masseklemme direkt am 0.1 Ohm-Widerstand. Ich müsste aber
> noch irgendwo einen defekten Tastkopf herumfliegen haben,

Man macht das in der Regel so:
http://i.stack.imgur.com/PSo3N.jpg

Kann man sich auch mit Silberdraht selbst wickeln und dadurch auf der 
Platine festlöten. Der Tastkopf wird dann wie ein Stecker einfach nur 
noch eingesteckt.

Aber auch dann wirst Du wohl Mist messen, denn Du koppelst die komplette 
Oszi-Masse mit dem Basis-Potential des Transistors. Die Oszi-Masse hängt 
aber am PE und somit hängt plötzlich die ganze Erde an der Basis.

Hier wirds dann mit konventionellen Tastköpfen echt schwierig.

Ich mach dann häufig mit Feldsonden weiter, aber die hat man im 
Privatbereich eher nicht bzw. muss sie sich selbst basteln.

http://www.langer-emv.de/produkt/e/rf-30-mhz-3-ghz/

Gescheite Differenztastköpfe (sowas bräuchtest Du hier) sind sehr teuer. 
Aber auch das gibts Bastelvorschläge im Internet.

-- 
Michael

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#190502

Michael S wrote:
> Am 04.08.2015 um 07:59 schrieb Edzard Egberts:
>> Michael S wrote:
>>> Am 03.08.2015 um 17:02 schrieb Edzard Egberts:
>>>> Mit einer "typical Saturation Voltage" von 0.9 V bei 5 mA schien der
>>>> 0.8
>>>> V-Peak auch gut innerhalb der BC547-Spezifikation zu liegen, aber das
>>>> wollte ich mir genauer ansehen, also einen 1 Ohm-Widerstand vor die
>>>> Basis und den zweiten Kanal angeworfen. Da konnte ich dann im
>>>> Nanosekundenbereich vor dem Widerstand Schwingungen sehen
>>>
>>> Messfehler.
>>> Widerstände haben auch eine Induktivität, daher Rühren die
>>> Spannungsspitzen.
>>
>> An einen Messfehler habe ich auch gedacht, mich wundert nur, dass ich
>> die Schwingungen über dem 0.1 Ohm-Widerstand sehe, aber nicht mehr an
>> der Basis vom Transistor.
>>
>>> Tastkopfmasse über Masseschwanz oder ganz kurz angebunden?
>>
>> Tastkopf mit Masseklemme direkt am 0.1 Ohm-Widerstand. Ich müsste aber
>> noch irgendwo einen defekten Tastkopf herumfliegen haben,
> 
> Man macht das in der Regel so:
> http://i.stack.imgur.com/PSo3N.jpg

Hmpf - das habe ich komplett vergessen, kommt davon, wenn man im Abstand
von Jahren mal wieder an Elektronik gesetzt wird.

Du hattest jedenfalls Recht und damit gibt es schöne klare Bilder:

Mit 56 Ohm kann man sehen, dass die Spannungen vor und nach dem
Basiswiderstand linear ansteigen und bei 0.7 V vor dem Widerstand und
0.3 V nach dem Widerstand ungefähr 7 mA fließen, wenn die Schaltung nach
7 µs mit dem Abregeln anfängt.

Mit 1 Ohm Basiswiderstand fängt es nach 7 µs und bei 0.75 V mit dem
Abregeln an, aber die Basisspannung liegt jetzt bei fast 0,4 V (was bei
höherem Basisstrom zu erwarten war). Das ist schlecht, denn daraus
folgen ca. 350 mA Peak-Basistrom. Die Peaks werden dann zwar schnell
kleiner, aber auch eingeschwungen bleiben 80 mV Differenzspannung, also
80 mA Basisstrom und die sind eindeutig zu viel.

> Gescheite Differenztastköpfe (sowas bräuchtest Du hier) sind sehr teuer.

Der Drahtwickel hat es schon gebracht - kein "Gekritzel" mehr über der
Kurve und alles passt plausibel zusammen. Dass im eingeschwungenen
Zustand noch so viel über die Basis geht, hat mich aber überrascht, da
hätte ich mit einer stärkeren "Abregelung" gerechnet. Der
Basiswiderstand ist also in jedem Fall sinnvoll, da müssen nicht einmal
richtig schnelle Peaks kommen.

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#190534

Michael S wrote:

> Am 04.08.2015 um 07:59 schrieb Edzard Egberts:

>> Tastkopf mit Masseklemme direkt am 0.1 Ohm-Widerstand. Ich müsste aber
>> noch irgendwo einen defekten Tastkopf herumfliegen haben,
> 
> Man macht das in der Regel so:
> http://i.stack.imgur.com/PSo3N.jpg

Ein Bekannter nimmt Feinsicherungsclips*), denen er ueberschuessige 
Haltenasen abknipst, und in die man die Tastkoepfe reinstecken kann. Die 
werden dann so auf die Platine geloetet, dass die Tastkopfspitze das Signal 
abgreifen, das man sehen will (also quasi ein Advanced-Testpad).

Gruss, Matthias Dingeldein

*) z.B. 
http://www.schurter.ch/var/schurter/storage/ilcatalogue/files/alias/product_wsc/large/231828.jpg
-- 
... und immer ne Handbreit Schiene unter den Raedern!

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#190545

Am 04.08.2015 um 21:39 schrieb Matthias Dingeldein:

> Ein Bekannter nimmt Feinsicherungsclips*), denen er ueberschuessige
> Haltenasen abknipst, und in die man die Tastkoepfe reinstecken kann.
Super Idee, Danke!



Butzo

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#189432

On 14.07.15 21.03, Uwe Bonnes wrote:
> Edzard Egberts <ed_09@tantec.de> wrote:
>> Ich habe ein Problem mit folgender Schaltung:
>
>>          http://www.edzeg.net/grafik/ausgang_strom.png
>
>> Es handelt sich um die Ausgangsschaltung einer 12A-Stromquelle und der
>
> Strombegrenzung mit NPN an jedem MOSFET:
> An Beispiel von Q1:
> - Emitter an die Sammelleitung der FETs ( Fusspunkt R26)
> - Basis an Verbindung Source Q1 / R26
> - Collector an Gate Q1/R14

Das ist auf jeden Fall eine gute Idee.

Evtl. würde eine gemeinsame Ansteuerung der FETs die Sache bei 
Transienten auch noch etwas beruhigen. Das verschlechtert allerdings 
Balance im stationären Betrieb, aber zusammen mit der Strombegrenzung 
klappt das ggf. trotzdem.

Zumindest die 10nF in der Gegenkopplung sind brutal viel. Da würde vmtl. 
auch ein Gang weniger reichen. Allerdings ist die Gegenkopplung über R26 
& Co sowieso mehr als problematisch, da das Bezugspotential bei 
Transienten alles andere als konstant ist. Die Serieninduktivitäten der 
Verbindungen können einem da ganz schön in die Suppe spucken.

Falls wirklich nur Niederfequentes geregelt werden soll, könnte man sich 
gefährliche Transienten auch mit einer Serieninduktivität an Strom-+ vom 
Hals Schaffen. Dann aber bitte mit einer Freilaufdiode.

> Mit der 0.7 Volt Transistor Annahme zieht der NPN das Gate ab etwa 7 Ampere
> herunter und gewinnt gegenueber der Treiberstrom aus U9/R14.

Realistisch betrachtet machen die Biester in der Anwendung eher bei 
0,65V auf.

Des weiteren könnte sich eine Si-Diode parallel zu BE und dem Shunt 
positiv auf die Lebenserwartung des Transistors auswirken. Andernfalls 
könnte es nämlich bei kurzen Überströmen hässlich große Ibe geben. Ja, 
die Si-Dioden machen erst ein wenig später auf als Ube.
Alternativ geht aber auch ein Basiswiderstand, der so bemessen wird, 
dass er den Kollektorstrom nicht nennenswert mindert. Pi mal Daumen 10 Ohm.
Mit einem zusätzlichen Widerstand zwischen BE kann man dann ggf. auch 
Feinjustage bzgl. des Abregelstroms betreiben, falls die ~6,5A nicht 
reichen.


Marcel

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