Hilfe! BLDC Schaltung: MOSFETs werden zu heiß und doppelte Stromaufnahme der Schaltung

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    • Hilfe! BLDC Schaltung: MOSFETs werden zu heiß und doppelte Stromaufnahme der Schaltung

      Hallo zusammen,

      ich habe da ein Problem und komme einfach nicht dahinter.
      Ich baue einen BLDC-Treiber für einen 2-poligen BLDC mit Positionsgeber. Die beiden Phasen hängen an +12V und werden nur nach 0 durchgeschaltet, also keine Brücke, keine high-side FETs. Es handelt sich um Membran-Pumpenmotoren, bei denen die Drehrichtung egal ist. Im Ruhezustand steht der Motor (durch einen integrierten Magnet) in einer bekannten Position.
      Ich habe auch die Originalschaltung hier, die auch funktioniert. Prinzip ist sehr einfach. Positionsgeber gibt high oder low aus und dementsprechend findet eine einfache Blockkommutation statt. Siehe Originalschaltung im angehängten Bild.
      2-Phasen-BLDC.png

      Jetzt habe ich die Originalschaltung mit einem Tiny44 nachgebildet (auch im Bild dargestellt). Wundert euch nicht um die restliche Beschallung, ich will das später mal per BEMF steuern. Um mit den 5V des Tinys zurecht zu kommen, habe ich anstelle der original verwendeten P50N06 die IRLIZ44N verwendet.
      Die gesamte Schaltung funktioniert grundsätzlich, aber die Mosfets werden sehr heiß und statt wie im Original so ca. 4 - 4,5 A zieht das Ganze jetzt 8-10 A.
      Den 10n-Snubber habe ich einfach aus der Originalschaltung übernommen.
      Jetzt liegt die Vermutung nahe, dass die MOSFETs nicht schnell genug oder nicht komplett durchschalten. Also habe ich mal den Strom-mess-Shunt (R7) überbrückt...=> bringt nichts. Dann habe ich mal die Gate-Vorwiderstände von 100R auf 28R (39R parallel dazu) reduziert. Auch das hat nichts gebracht.

      Fällt euch etwas dazu ein? Ich habe im Moment keine Idee mehr.

      Vorab schon mal meinen Dank.
    • Bastlbeda schrieb:

      Jetzt liegt die Vermutung nahe, dass die MOSFETs nicht schnell genug oder nicht komplett durchschalten. Also habe ich mal den Strom-mess-Shunt (R7) überbrückt...=> bringt nichts. Dann habe ich mal die Gate-Vorwiderstände von 100R auf 28R (39R parallel dazu) reduziert. Auch das hat nichts gebracht.
      Wie sieht denn die Gate-Spannung mit dem Oszi aus?

      So ein FET wird heiß, wenn die Ansteuerung im linearen Betrieb ist, oder der Strom zu hoch (Leistung an RDSon) oder die Bodydiode bestromt wird (Vf * I) oder der Fet durchbricht (Avalanche Effekt)

      Sicher kannst du dein Programm posten, da gibt es auch ein paar Möglichkeiten, die Fets zu heizen..
    • Bastlbeda schrieb:

      Hab ich noch vergessen, der Motor dreht mit ca. 2500 Umdrehungen (Nenndrehzahl) was in der Realität einer Kommutierungsfrequenz von ca. 40-50 Hz entspricht
      Deine Kommutierungsfrequenz der Software ist deutlich höher.
      Ich lehn mich jetzt mal aus dem Fenster und sage, die FETs kommen nicht so schnell hinterher und landen (RC-Tiefpass Vorwiderstand + Gate) im linearen Bereich.
      Siehst du mit dem Oszi.

      Nachtrag:
      Laut Simulator läuft deine Loop mit 14kHz aber deine Ports toggeln nicht
      Nachtrag2:
      klar, die sind ja abhängig vom Eingang. Also falscher Verdacht ;)
    • wie kommst du darauf, dass meine Frequenz "in der Software" höher ist?
      Die Frequenz gibt doch ausschließlich der Positionsgeber vor. Das Makro mag vielleicht (und auch hoffentlich) den Status öfter abfragen, aber ändern tut sich doch erst etwas, wenn die Parameter geändert sind. Also konkret, wenn "Aktivphase" sich ändert oder ich den Startbefehl über "run" wegnehme.
      Oder habe ich da jetzt etwas falsch verstanden / übersehen?
    • Also im Original bekommt der nichtinvertierte Zweig das Signal ein bissel früher. Die Gatterlaufzeiten dürften im unteren ns-Bereich liegen. Damit dürfte beim Schalten ein kleiner Versatz entstehen. Die Umladung des Gates kostet ja Zeit und das erzeugt Verluste.

      Im Original und bei Dirscheinen die Freilaufdioden zu fehlen....
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    • Meinst du, ich sollte in die Kommentierung eine kleine Tastpause einbauen? So mit ein paar NOP´s vor dem Einschalten der aktiven Phase?
      Mit der Gatterlogik gibt´s auch keine Tastpause.

      Ja, die Freilaufdioden "fehlen". Aber wie du schon sagst, sind im Original auch keine drin. Ich könnte schon welche einbauen, aber später will ich das ja über die BEMF-Spannung steuern und die würde ich ja durch Freilaufdioden platt machen.
      Die BEMF erfasse ich über je einen Komparator angeschlossen an +12V und dem anderen Wicklungsende. Das habe ich mit einem LM393 probiert und die Erkennung des Nulldurchgangs funzt.

      Und wie gesagt, das Original kommt auch ohne aus. Ich kann´s ja mal probieren, vielleicht ist die BEMF mit 0,7V noch groß genug um den Komparator auszulösen.
      Dennoch mag ich noch nicht so recht daran glauben, weil das Original ja auch ohne läuft.

      Wie sieht´s denn mit der integrierten body-diode aus? Kann die die Ursache sein?
      Wenn ja, genügt da eine 1N4007 oder muss das wirklich ein hyperschnelle Diode sein? Ich meine, ich betreibe das Ding mit ca. 45-50 Hz und auch noch ohne PWM. Da sollte doch eine normale 1N4007 schnell genug sein, oder?
    • Wo kommt der hohe Strom her? Doch nur, wenn beide Spulen mal gleichzeitig Strom bekommen. Dein gate-Signal sagt ja, es wird jeweils nur ein fet angesteuert, wie sind die Signale an den fets?
      Raum für Notizen

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    • Bastlbeda schrieb:

      Nimm ich gleich mal auf, aber das wird wohl recht rund aussehen, weil das ja direkt die Wicklungen sind.
      Aber die Überlappungen, zeitlich gesehen, sind doch die Verluste. Das kannst du ja mal mit der Originalschaltung vergleichen. Die steuert ja auch mit 9,6V, dein tiny nur mit 5V.
      Raum für Notizen

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    • Also bei H-Brücken wird immer mit Totzeiten gearbeitet, da jedoch um einen Kurzschluss zu verhindern. Wenn aber bei Dir beide Spulen „zerren“ - in der Übergangsphase - dann gibt es bestimmt auch noch Effekte durch das Abschalten der Stränge...

      Hast Du mal am Drain beide FETs gemessen (Oszi)?
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    • Hast du deinen tiny zerschossen? Deine Spannungsteiler von den drains zum tiny 10k+4,7k liefert bei 12V ~4V, aber mit diesen Spannungsspitzen?
      Raum für Notizen

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