Inbetriebnahme des PowerMonitor Moduls

Dies ist eine unsortierte Sammlung von Problemen und Ideen, die mir bei der Inbetriebnahme aufgefallen sind:

• Der Linearregler für die 5V-Schiene wird bei einer Eingangspannung von 18V schon bei dem Verbrauch der PowerMonitor Platine selber ziemlich warm. Ich habe daher die Versorgungspannung der Gate-Treiber auf 12V reduziert. In der nächsten version sollte auch für die 5V-Schiene ein Schaltregler verwendet werden.

• Das Package des Allegro Stromsensors hat etwas zu großzügig dimensionierte Langlöcher. Da der große Luftspalt mit Zinn aufgefüllt wird, ist der Widerstand entsprechend schlecht, und das Bauteil erwärmt sich bei hohen Strömen recht stark. Der Durchmesser der Bohrungen sollte entsprechend verkleinert werden.
• Die Kühlkörper für die Schalt-Transistoren liegen auf dem Potential der positiven Eingangsspannung, und sollten daher isoliert werden.
• Das FAULT Signal des LT1910 scheint nicht zu funktionieren. Da die MOSFETS jedoch bei Überstrom abgeschaltet werden scheint der interne Komparator zu funktionieren. Ein austauschen des Bausteins hat daran nichts geändert. Man kann aber das Signal, welches am Timer-Pin anliegt mit dem µC abfragen. Dies ist im Fehlerfall eine Sägezanförmige Spannung, die etwa zwischen 3V und 0.6V schwankt und ausreicht um als High bzw Low erkannt zu werden.
• Beim Einschalten fliessen kurzzeitig sehr hohe Ströme zum Laden der Kapazitäten auf den Endstufen. Eventuell könnte man einen 2. Schaltkanal mit einem Widerstand vorsehen, um die Kondensatoren aufzuladen bevor man die MOSFETS durchschaltet. Der Einschaltvorgang würde dann 2-Stufig ablaufen, wobei dies mit einer Wartezeit beim Einschalten verbunden ist. Alternativ könnte man auch einen Tiefpass in die Sense-Leitung des LT1910 einfügen, um das Ansprechverhalten der "Elektronischen Sicherung" etwas zu dämpfen. Da der Impuls sehr kurz ist (Bei einem gesamten Widerstand aller zuleitungen und Schalter von 100mOhm wäre die Zeitkonstante etwa 400µs) müsste ein Tiefpass mit einer Zeitkonstante von etwa 1ms reichen.
• Der Widerstand der Schaltung im eingeschalteten Zustand ist etwa 10mOhm.
• Es gibt kein Feedback für den µC ob die MOSFETS wirklich durchgeschltet sind. Eine Möglichkeit die Ausgangsspannung zu messen, wäre gut.
• Berechnung der Ladung in den Enstufenkondensatoren
  • Die gesamte Kapazität beträgt 4*470µF = 1880µF
  • Bei 60V Eingangspannung wäre dies eine Ladung von 0.225As
  • Wenn man dies mit einem konstanten Strom von 1A laden würde, würde der Ladevorgang 225ms dauern.
  • bei 60A wären es noch 3.76ms
  • Dies wäre eine Energie von 13.5J
• Problem: Ladeströme der Endstufenelkos beim einschalten sind sehr hoch
  • Das führt zu Stromspitzen, die die Überstromerennung triggert.
  • Ein Vorladewiderstand führt zur Zerstörung der MOSFETS, da dann sehr hohe negative Spannungen zwischen Gate und Source auftreten.
  • Das Datenblatt schlägt folgende Schaltung vor:

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  • Lösungsidee: Größere Gatewiderstände und Zehnerdioden als Schutz und eventuell Kondensator paralell zum Gate um den Ladestrom zu begrenzen.