Fehlersuche bei Wheelie II Platinen

[solarxt]

Sicherungen im Bereich von 120A sind aber bestimmt nicht mehr flink. Da muss richtig Blech erwärmt werden bis es wegschmilzt. Und woher soll ich sowas bekommen.

Hier zum Beispiel und sogar flink:
http://de.farnell.com/cooper-bussmann/125let/halbleitersicherung-hrc-240v-125a/dp/1202323

Wobei 125A schon etwas überdimensioniert sein dürften.
Wir betreiben eine 70KW Blitzleuchte an einer Steckdose (CEE blau) mit 63A Haushalts Schraubsicherung und die hält das ganz gut aus.
Schmelzsicherungen können die Strompeaks ganz gut wegstecken.
Ich würde nicht über 63A gehen, sonst verdampft im Fehlerfall deine Leiterbahn samt FR4

Grüße
SolarXT

[dalotel]

Das mit der Sicherung ist gar nicht so einfach.
Was soll eine Sicherung machen?
Sie muß den Strom im Fehlerfall zur Vermeidung von Schäden/Brand unterbrechen.
Das Problem ist die richtige Dimensionierung.
Sie soll natürlich erst im Fehlerfall unterbrechen.
D.h. sie muß dem normalen maximalen Betriebsstrom wiederstehen, aber bei deutlichem Überschreiten (Kurzschluß) schnellstmöglich unterbrechen.
Andererseits muß auch die Stromquelle (Akku) in der Lage sein, einen so hohen Strom zu liefern, daß die Sicherung schnell auslösen kann - Stichwort Innenwiderstand.
Sicherungen sind so konzipiert, daß sie ihren Nennstrom nahezu auf Dauer aushalten, Erst bei einem mehrfachen des Nennstroms lösen sie (schnell) aus. Und das ganze macht auch nur Sinn, wenn die Sicherungen direkt nach der Stromquelle im Stromkreis liegen, und nicht erst auf der Platine des Verbrauchers. Nur so können auch defekte, d.h. abgerissene oder durchgescheuerte Kabel/Zuleitungen abgesichert werden.
Da I=P/U, ist bei einem 500W Motor der Nennstrom ca. 20A.
Im angehängten Diagramm kann man folgendes ablesen:
Eine 20A KFZ-Sicherung wird ab einem Strom von 28A in 1sek. auslösen. Bei 60A schon in 0,1sek und erst bei 190A in 0,01sek.
Um auch längere Stromspitzen zu überbrücken, könnte man das ganze etwas träger machen und eine 30A Sicherung/Motor auswählen. Bei 250W halbiert sich das ganze natürlich, also wäre max. eine 20A Sicherung hier richtig.
Jetzt kann man den Fall eines blokierten Motors als max. Stromaufnahme noch mit einkalkulieren, d.h. nochmal die nächsthöhere Sicherung vorsehen. Das ist aber so eine Gradwanderung. Je höher man mit dem Auslösestrom geht, um so nutzloser wird die ganze Absicherei natürlich.
Der Bleiakku mit Innenwiderstand und sämtlichen Übergangswiderständen wird den benötigten Auslösestrom nicht mehr liefern können.


Gruß,
Markus

[udo]

... ist das oversized wenn man über eine elektronische Sicherung nachdenkt? Ich habe das schon ziemlich oft eingesetzt, habe aber keine Ahnung ob es solche latchende Strombegrenzer auch kommerziell zu kaufen gibt. Das wäre dann ausserdem der ideale Eingriffspunkt für den Kill-Schalter und eventuell auch für's Zündschloss.

[dalotel]

Da bin ich auch grad am drüber Nachdenken und Konzeptionieren.
Eine Stange IRFP4110 Fet´s liegt auch schon auf meinem Tisch

[udo]

Da bin ich auch grad am drüber Nachdenken und Konzeptionieren.
Eine Stange IRFP4110 Fet´s liegt auch schon auf meinem Tisch

Dann könnts ja losgehen

Für mich steht diese Sicherung noch weit im Hintergrund was irgendwann' mal zu erledigen ist... Aber dann wird eine latchende Strombegrenzung mit im Rennen sein. Ich will das dann gemeinsam mit der Akkuüberlegung angehen.

Hast Du Prinzipschaltungen oder Vorlagen zu sowas? Wenn's um die Funktionsweise oder grobe Schaltungsbeschreibung geht könnte ich Dir auch weiterhelfen... wie gesagt ist das eine Standardanwendung in meiner Firma.'

[dalotel]

Nee, eine konkrete Schaltung hab ich noch keine.
Da wäre ich über Input dankbar.
Die Idee ist erst mal ein "nackter" Hauptschalter zu entwickeln.
Da nur Highside Schalter in Frage kommen, wäre mein erster Ansatz einen HIP4081 aus meiner H-Brücke als schnelle Lösung für eine Ladungspumpe mit TTL Ansteuerung zu nehmen, da noch einige übrig sind. Und im 2. Wurf das ganze dann um eine Strommessung zu erweitern.

[udo]

Die Schaltungen sehen bei uns meist ~ so aus:

- klar, Shunt im Eingang. In Serie vor dem FET
- der Strom im Shunt wird über einen Stromspiegel gemessen. Wir nehmen hier oft gematchte Transistoren oder ein Transistorpaar in einem Gehäuse um Temperatur- und andere Toleranzen zu minimieren.
- Der Ausgang des Stromspiegels schaltet den FET meist direkt (über einen Spannungsteiler gegen 0).
- Ausserdem wird der Überstrom über einen Komparator detektiert.

Die Funktionsweise ist:
Ein Überstrom wird im Stromspiegel erkannt. Der FET wird jetzt im analogen Bereich betrieben und begrenzt den Strom auf den eingestellten Wert. Der Komparator sieht den Überstrom und lässt ihn für eine einstellbare Zeit zu (üblicherweise in der Größenordnung von 5-20ms). Das ist nötig damit in der Einschaltphase -wenn die Kondensatoren der Endstufe geladen werden- die Strombegrenzung nicht zuschlägt. Ausserdem kann man damit ein Zeitverhalten der Strombegrenzung eingestellt werden.
Wird die zulässige Dauer des Überstromes überschritten schaltet ein Latch auf einer Seite des Stromspiegels einen Widerstand parallel... der FET schaltet ab.

Grenzen: Wir setzen diese LCL in der Form für wenige Ampere ein. Dafür mit sehr hohen Reserven was den Maximalstrom und Temperatur betrifft. Ich muss mal schauen ob das analoge Schalten des FET auch bei 20A+ noch so eingesetzt wird. Alternativ könnte man den FET auch über PWM begrenzen und ihn nicht mehr analog betreiben.

Wichtig: Der FET hat mit dieser analogen Schaltung eine sehr hohe thermische Belastung. Schon in den 20 ms. Kann man sich ja leicht vorstellen: Analoger Bereich, vielleicht 20V Spannungsabfall über den FET, 20A Begrenzung = 400W. Zwar nur 20ms lange... Man muss aber auf jeden Fall die größte FET Die-Bauform nehmen und im Datenblatt schauen welche thermische Kapazität der Die an sich hat. Denn in den 20 ms muss der die thermische Energie komplett alleine aufnehmen.

Das schöne an der Schaltung: Die Stromhöhe lässt sich gegenüber einer Sicherung sehr exakt einstellen. Ebenso das zeitliche Verhalten: Stromspitzen < wenige Millisekunden putzt der Schalter weg.

[dalotel]

Danke für deine Info, Udo.

Alternativ könnte man den FET auch über PWM begrenzen und ihn nicht mehr analog betreiben.

Genau das war der Gedanke an eine abgespeckte Brückensteuerung.
Hier wird hart digital mit sehr schnellen Durchlaufzeiten des hohen Einschaltwiderstandes im Fet geschalten. Eigentlich wollen wir den Strom ja nicht begrenzen, das gibt nur undefinierte Betriebszustände, sondern im Fehlerfall komplett ausschalten.

[udo]

Danke für deine Info, Udo.

Genau das war der Gedanke an eine abgespeckte Brückensteuerung.
Hier wird hart digital mit sehr schnellen Durchlaufzeiten des hohen Einschaltwiderstandes im Fet geschalten. Eigentlich wollen wir den Strom ja nicht begrenzen, das gibt nur undefinierte Betriebszustände, sondern im Fehlerfall komplett ausschalten.

Ich denke schon dass eine Begrenzung elemetar ist. Man muss bedenken dass wir da von wenigen Millisekunden reden, nicht von dauerhaftem Spannungseinbruch.
Dafür lassen sich kürzere Belastungsspitzen rausfiltern ohne dass die Kiste deswegen komplett abschaltet (und vielleicht abwirft )

[dalotel]

Eine t-Glied muß sein, das ist schon klar, denn Spikes sind immer vorhanden. Was ich meinte war, daß im Überstromfall nicht stufenweise der Strom begrenzt werden sollte, wie in deiner üblichen Anwendung, sondern nach Ablauf von t komplett abgeschaltet wird.