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Freitag, 23. Juni 2006, 20:12

Simprop regler nach fet tausch immer noch zu heiß

So zu den ausgangsdaten, es geht um einen Simprop cr40-10mc baugleich jamara HF40 Regler aus dem car bereich da hat mir der Spitzenstrom nicht gereicht nach den herstellerangaben zur folge müsste der regler nen 16 Turn motor mitmachen ich habe nen 17er dran laufen und er wurde so heiß das er abschaltet.

nach einigen suchereien im inet unter anderem auch hier in diesem forum habe ich mich dann entschlossen dem regler stärkere Fets zu verpassen. Gesagt getan

die originalen irfz 44 sind rausgeflogen und die neuen irf 1404 sind rein gekommen haben annährnd die 3fache strombelastbarkeit knapp 160A pro Stück im gegensatz zu den irfz44 die nur Laut datenblatt ca. 50A mitmachen.

nur nach der erfolgreichen operation läuft alles noch wie vorher der regler wird immer noch sehr schnell sau heiß und schaltet ab (gottseidank) ich muss dazu sagen das ich nur die fets für den "vorwärtsgang" gewechselt habe insgesammt 8 stück der rückwärtsgang ist "nur" mit 4 irfz 44 belegt weil ich ja sowieso nur bei einer lapalie mal ein wenig rückwärts fahren muss.

davon ab werden die irfz44 auch nicht so heiß wie die neuen kameraden.

was könnte das sein muss man die fets anders ansteuern habe ich vielleicht die falschen genommen oder binn ich zu doof irgendwie. die Leistungselektronik ist ja nix neues für mich habe den scheiß ja mal gelernt und ein wenig weis ich ja noch den rest konnte ich mir ja mal ebend erlesen in fachbüchern und datenblätter kann ich auch noch lesen ?

falls wer ne idee hat bitte her damit ich sehe den Walt vol lauter Bäumen nicht mehr. Ich habe gehofft das der regler nach der operation locker nen 12-10 Turn motor mittmacht.

zur info der Flugbrigarde je weniger turns nen motor hat desto mehr strom saugt er sich weg.

Umbaudokumentation aus einem anderm forum
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zu den original daten

Abmessungen 48x40x26mm
Zellenanzahl 5-10
Taktfrequenz 1-4 kHz
RDS (Innenwiederstand) 0,009 Ohm
Dauerstrom 40 A max. 5 Minuten
Gewicht 76 G

nun zu meinen "neuen" Daten

Abmessungen, Zellen, Taktfrequenz, und gewicht bleiben gleich sind ja feste daten bzw vom bec spannungsregler abhängig.

der "neue" fet hat annährnd die 4 fache Strombelastbarkeit bei nur 1/7 innenwiederstand
daraus ergeben sich die theoretischen werte von

Dauerstrom ca 160 A

und ein innenwiederstand (RDS) von 0,002 Ohm

falls jemand die datenblätter haben will

original:

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfz44.pdf

Neuer Mos Fet

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf1404.pdf

hier noch ein paar Bilder



Links ist "der neue" ein irf 1404 rechts das original irfz44



regler testaufbau mit nur 2 irf 1404 jetzt hätte der regler theoretisch schon die gleichr power wie das original



noch 2 weitere verlötet



zur verdeutlichung die zwei blauen 4ecke sind der "rückwärtsgang" die beiden roten für den "vorwärtsgang"



nun isser fertig mit der geballten 4fachen power und nur 0,002 Ohm innenwiederstand



hier sind die alten 8 kandidaten die bisher 5 jahre ihren dienst verrichtet haben und immer noch in ordnung sind nur für einen 17 turn motor hatten sie nicht genug dampf bzw der regler war nach 2 minuten so heiß das man sich die finger verbrannte.
Wer andern eine Bratwurst brät, der hat ein Bratwurstbratgerät

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »ElNinio« (23. Juni 2006, 20:15)


2

Freitag, 23. Juni 2006, 20:38

hi,
schau mal die anderen fets an, ob die vielleicht eine macke haben.

stärkere fets brauchen in der regel eine höhere ansteuerleistung.

das bedeutet, wenn die ansteuerschaltung schon mit den alten fets nur schwach war, kann es sein, dass sie für die neuen nicht mehr ausreicht und die schaltzeiten lange werden und dadurch die verlust deutlich höher.

eine begründung warum der sonst genauso warm wird, fällt mir gerade nicht ein, wenn der regler nach dem umbau ansonst problemlos funktioniert.
grüße
Klang ?

Car Hifi ?

Sound pur im Auto ?

besser gehts immer !

hier bist du richtig :D


[SIZE=4][/SIZE]

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Samstag, 24. Juni 2006, 10:50

wenn es dann an der ansteuerleistung liegen sollte könnte man das doch dann vielleicht mit einer reduzierung der irf1404 auf z.B. 6 oder 4 in den griff bekommen falls es dann reicht bei 4 irf1404 hat er ja immerhin noch 50% mehrleistung als vorher.

zu eventuell defekten irfz44 der rückwärtsstufe muss ich mal gleich in den keller und sie mal rausholen ist ja kein problem habe ja noch 8 "alte" ersatz hier liegen

PS weis zufällig jemand was für fets im Teu bk101 von Tamiya drin sind ? P oder N kanal ?

also habe grade auf 6 und nochmals auf 4 reduziert und ich habe immer noch nen kochenden regler allerdings habe ich jetzt 47 Ohm vorwiederstände gefunden mit denen die fets angesteuert werden sollte oder könnte mann die kleiner dimensionieren ?
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »ElNinio« (24. Juni 2006, 16:54)


Loopexpert

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4

Montag, 26. Juni 2006, 16:57

Hallo ElNinio,

wenn ich mir die Datenblätter so ansehe ist klar, warum die stärkeren Dinger genauso heiß werden wie die alten Fet's.

Beim MOSFET kommt es nicht nur auf die maximale Stromstärke (Drain-Current) und die maximale (theoretische) Verlustleistung an, sondern auch die Ansteuerparameter spielen eine große, wenn nicht die wichtigste Rolle.

Das beginnt schon bei den Eingangs- und Ausgangskapazitäten, weil diese die Ansteuerstufe entsprechend belasten.
So ist das C-iss (siehe Datenblatt) beim "alten" IRFZ44 "nur" 1900pF, aber beim IRF1404 gewaltige 5669pF, also über 5nF (!). Dies macht sich bei Schaltfreqenzen von einigen kHz schon als deutliche zusätzliche Strombelastung der Treiber bemerkbar. Auch die Ausgangskapazität ist beim IRF1404 fast doppelt so hoch.
Sieh Dir die Diagramme 1 und 2 in den Datenblättern an, diese zeigen die Ansteuerkennlinien. Vergleiche die Maßstäbe und Du wirst erkennen, dass hier vollkommen unterschiedliche Kennlinien vorliegen, für die die Ansteuerelektronik mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht ausgelegt ist. Aber wenn der Durchgangwiderstand nur um einige hundertstel Ohm dadurch größer ist, verbratest Du jede Menge Leistung am Transistor. Weiters schaltet die "starke" Type langsamer, was ebenfalls die Verlustleistung erhöht.

Dies zu messen ist mühsam, weil die üblichen Messgeräte für den Heimbereich nicht ausreichend genau sind um irgendwo die dritte Nachkommastelle noch exakt zu messen und anzuzeigen.

Die 47 Ohm Vorwiderstände würde ich nicht kleiner dimensionieren, weil ja wahrscheinlich nicht bekannt ist, welche Leistung der Treiber, wahrscheinlich ein IC, maximal abgeben kann. Bei diesen SMD-Chips sind die Grenzen zumeist sehr eng gesetzt. Ich bin auch nicht davon überzeugt, ob es eine Reduktion auf z.B. 33 Ohm wirklich bringen würde.

Das Problem bei derartigen Modifikationen ist grundsätzlich, dass die Datenblätter immer nur sozusagen die halbe Wahrheit sagen. Das ist so wie mit der Beschleunigung eines Autos im Prospekt: nur in der realen Welt, Auto vollgepackt mit Familie und Urlaubsgepäck auf dem Dach (inkl. Schlauchboot) sieht es plötzlich ganz, ganz anders aus. Da werden plötzlich aus den sportlichen 8,9sec auf 100 vom Prospekt mindestens 20sec oder mehr und das Überholen eines LKW wird damit zum russischen Roulette.
Alles klar?

Die Datenblätter werden unter idealen Laborbedingungen gemessen, die in der Praxis nicht oder nur sehr selten anzutreffen sind. Insbesondere in der Leistungselektronik für den Modellbau laufen viele Bauteile sehr hart an der Grenze des gerade noch Zulässigen, um kleiner-leichter-schneller zu sein als der Mitbewerb. Ich bin immer wieder überrascht, dass die Lebensdauer dieser Bauteile dennoch so hoch ist.

Allerdings: das Problem, dass die Angaben für Regler am Papier sehr optimistisch waren, habe ich schon öfters gemacht. Es ist sehr lustig, wenn der Motorregler bei einem Flugzeug plötzlich in der Luft abschaltet, sicherlich knapp über dem Boden :wall:

Wie gesagt, nur die höhere Strombelastbarkeit des Neuen MOSFET's ergibt noch keinen nuene "Wunderregler".

Liebe Grüße aus der Hitze :prost:
Alfred
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Dienstag, 27. Juni 2006, 02:28

Hallo ElNinio,

Was Alfred schreibt stimmt alles. Was den 47 Ohm Vorwiderstand anbetrifft den Du angeblich gefunden hast sehe ich allerdings schon die Möglichkeit für eine Verkleinerung.

Bei angenommenen 10 Volt Versorgungsspannung hättest du maximale Spitzenströme am Gate von rund 210 mA wenn die Gatekapazität entladen ist, resp. der FET ausgeschaltet ist. Die sind allerdings extrem kurz weil die 5 nF sehr schnell geladen sind und dann kein Gatestrom mehr fliesst, resp. keine Steuerleistung mehr nötig ist. Bei so extrem kurzen Stromimpulsen vertragen die Transistoren ganz erheblich mehr.
Bei 33 Ohm wären es rund 300 mA. Ich denke, dass die Treibestufe das mitmacht obwohl ja wie erähnt alles schon hart an der Grenze läuft. Man kann es auf dem Bild nur schwer erkennen aber die SMD Transistoren welche die anzusteuern scheinen vertragen allemal 300 mA. Waren es BC 817 sogar 800mA. ohne ein Schaltschema ist es aber schwer zu sagen was jetzt wirklich stimmt.

Leider machst Du keine Angaben darüber wie hoch die Chopperfrequenz Deines Reglers ist. Die modernen Hochfrequenzchopper sind auf eine sehr steilflankige Ansteuerung angewiesen und die Anteuereistung ist dementsprechend hoch. Bei den alten 50 Hz Reglern fällt das weniger ins Gewicht. Dies ist auch ein wichtiger Faktor wenn man die FET tauscht.

Das A und O der Ansteuerung ist also wie erwähnt der möglichst steile Anstieg und Abfall der Schaltflanke. Wie es ja Alfred schon geschrieben hat machen neue FET alleine noch keine Wunderregler. Wenn man aber weitere Aenderungen an der Schaltung macht kann das durchaus sein. Der PIC Prozessor liefert ja nur das Steuersignal für die FET. Wenn man dieses Signal entsprechend verstärkt sieht das auf einmal ganz anders aus. Dazu würde man aber das Origialschaltbild brauchen damit man weiss wovon man auszugehen hat.

Gruss Bruno

6

Dienstag, 27. Juni 2006, 14:32

Hallo,
wenn ich das richtig sehe sind alle 4 Gates an ein Widerstand angeschloßen!?
So was habe ich noch nie gemacht...

Grüße
Milan

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7

Dienstag, 27. Juni 2006, 16:12

Hallo Milan,

Es wird halt überall gespart. In diesem Fall sehe ich das aus der Sicht der FET aber nicht als kritisch an. Was aber wesentlich ist, die totale Gatekapaziät liegt jetzt bei 4 Fet bei 22 nF anstelle von ursprünglichen 7,6 nF. Dies reduziert die Flankensteilheit deutlich. Dies erklärt dann auch die Erwärmung. ICH würde jetzt einmal ganz frech einen 10 Ohm Widerstand nehmen und schauen was es bewirkt. Das Risiko, dass die Ansteuerschaltung Schaden nimmt ist eher gering aber es besteht. Ïm besten Fall bringt es tatsächlich eine Verbesserung.

Gruss Bruno

8

Dienstag, 27. Juni 2006, 18:30

Hallo Bruno,
klar, Amis und Asia machen oft mehrere Gates mit ein Widerstand anzusteuern, es geht, aber ganz elegant ist das nicht! Sicherlich 10 Ohm kann wirken wenn Empfänger die
Spikes gut verdauen kann...
Vor Jahren hat Ludwig R. sogar für Gatewiderstände 1k genommen.

Grüße
Milan

P.S.
Interessant wäre zu sehen wie ist die Ansteuerung realisiert: 2 oder 1 Transistor oder
dierekt 5V aus dem Prozessor(ja, ja, wie manche kleine Steller).
Es konnte sein, das die Ansteuespannung einfach zu niedrig ist.

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9

Dienstag, 27. Juni 2006, 19:31

Hallo Milan,

Die statische UGS ist bei beiden Typen gleich mit 10 V für 28 mOhm oder 4 mOhm. Ich denke es liegt doch an der Kapazität und den dafür zu hohen Widerstand.
Leider macht Elnino keine Angabe über die Akkuspannung.
Ich galube schon, dass da noch Treibertransistoren dabei sind. Der Prozessor hat ja nur 5 V und das wäre viel zu wenig. Seine Asgänge sind CMOS like als Stromquellen geschaltet und kommen ohne Pull Up wohl nicht höher als gut 3,5 Volt. Mit einem Oszilloskop könnte man dies gut messen und entsprechende rückschlüsse daraus ziehen.
Ab einem CMOS Gatter habe ich auch schon ohne Vorwiderstand die Gates angesteuert. Die Akkuspannung war 9,6 Volt welche ich hochgechoppert habe auf 15 V. Das ist zwar ein Murks und EMV mässig ist es eher sehr schlecht als schlecht. Immerhin blieben aber die FET völlig kalt. Ds ist allerdings schon 10 Jahre her.

Am Schluss stellt sich dann trotzdem die Frage ob es nicht billiger kommt einen stärkeren Regler zu kaufen.

Gruss Bruno

Loopexpert

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10

Mittwoch, 28. Juni 2006, 09:36

Hallo Alle!

Wie schon erwähnt, stellt die schnelle Ansteuerung von großen MOSFET's doch sehr hohe Anforderungen an die Ansteuerschaltung. Dies betrifft die Stromlieferfähigkeit zur Ladung bzw. Entladung der nicht unbeträchtlichen Kapazitäten, die von SMD-Bauteilen nicht a priori zur Verfügung steht. Durch die hohe kapazitive Last kommt es zu Phasenverschiebungen zwischen der Steuerspannung und dem Lade- bzw. Entladestrom. Dies lässt sich mit entsprechender Messtechnik und einem guten Scope schön darstellen.

Weiters ist aber zusätzlich zu bedenken, dass die Last eines Motors keinen ohmschen Belastungsfall, sondern eine hochinduktive Last darstellt, die wieder zu kräftigen Phasenverschiebungen zwischen der Ausgangsspannung und dem Laststrom führt. Durch die entstehende Blindleistung kommt es ebenfalls zu thermischen Problemen in den MOSFET's: Der Transistor regelt bereits ab, während der Strom noch fließt. Dies spielt sich zwar nur in Sekundenbruchteilen ab, dafür aber mit impulsmäßig hohen Leistungen (Mathematik dahinter das so genannte Grenzlastintegral i²R). Wenn der Transistor jetzt eine schlechtere Schaltflanke hat, steigt somit die Verlustleistung.

Und die Vorwiderstände an den Gates? Richtigerweise sollte jedes Gate seinen eigenen Vorwiderstand haben, denn damit werden auch die Exemplarstreuungen der MOSFET's ausgeglichen, denn 100% ident sind keine zwei Stück der Bauteile. Drum gibt es in den Datenblättern auch Minimal- und Maximalwerte und dazwischen die so genannten typischen Werte. Und irgendwo da dazwischen sollte sich das Bauteil bewegen. Wenn ich nun - Extremfall - einen Minimal- und einen Maximalbauteil kombiniere, wird einer der beiden quasi leer laufen und der andere das Gros der Last übernehmen müssen. Folge: schleche Funktion und Stabilität der Schaltung, möglicherweise rasches Ableben des höher belasteten Teils. Leider wird dieses Risiko aus Kostengründen in der Großserienfertigung immer wieder akzeptiert und die Schaltungen wirklich bis ans Existenzminimum reduziert.

Wie schon Bruno die Frage stellte:
ist es da nicht billiger und betriebssicherer, einen besseren Regler zu erstehen?

Grüße aus der Hitze

Alfred
Nur Ehrlichkeit und Zuverlässigkeit führen langfristig zum Ziel

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Mittwoch, 28. Juni 2006, 12:18

Hallo Bruno,
>Mit einem Oszilloskop könnte man dies gut messen und entsprechende rückschlüsse daraus ziehen.<....Genau!

Grüße
Milan

12

Mittwoch, 28. Juni 2006, 18:47

Also Die reglerfrequenz beträgt 1,2 kHz die spannung liegt bei meinem betrieb bei 7,2 Volt ist ja normal bei rc-cars allerdings maximal 12V laut hersteller.

Der oscar fehlt mir leider und durch meine dummheit sind leider die steuertransistoren durchgebrannt bin jetzt am schauen wie und wo ich ersatz bekomme allerdings haben sie nur eine "Asiatische" bezeichnung drauf mit der ich noch keinen vergleichstypen ermitteln konnte.

falls es jemanden interessiert steht dort c1y und d1y drauf

falls es einfacher wird würde ich auch andere Fets besorgen und diese einbauen war bei der auswahl wohl etwas von den lesbaren daten geblendet als das ich mir die diagramme angesehen hätte. allerdings habe ich auch schon ca 4 jahre nix mehr mit fets tu tun gehabt da vergisst man schon mal auf gewisse wichtige sachen zu gucken !
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