Motortreiberschutz – Überstrom, Fehlerbehandlung & Tests

Was wir tun

Wir entwickeln schnellen, zuverlässigen Schutz für Motorantriebe, damit Fehler zu kontrollierten Ereignissen werden statt zu zerstörter Hardware. Von Überstrom und Kurzschluss bis hin zu Über- und Unterspannung, thermischer Belastung, Desaturation und Stillstandszuständen implementieren wir hardwarebasierte Abschaltpfade mit Firmware- Fallback, klarer Fehlerbehandlung und reproduzierbaren Testverfahren.

Ergebnisse, die wir anstreben

• Hardware-Abschaltung im Sub-Mikrosekundenbereich bei Shoot-Through und Desaturation, gefolgt von deterministischen Firmware-Reaktionen.
• Stabile Fehler-Statemachine mit klarer Diagnose und definierten Modi wie „latched“, „auto-retry“ oder „limp“.
• Weniger Feldausfälle durch SOA-gerechte Limits, thermisches Derating und EMV-robuste Messketten.
• Dokumentierte Abnahmekriterien und nachvollziehbare Testnachweise.

Leistungen

• Schutzarchitektur – Aufteilung zwischen Hardware (Gate-Treiber, DESAT, Komparatoren, BKIN) und Firmware (ADC-Watchdogs, Timer) inkl. sicherer Zustände und Restart-Verhalten.
• Überstrom- und Kurzschlussschutz – DESAT-Netzwerke, Blanking, Soft-Shutdown, Shunt-/Hall-/LEM-Auslegung, Rogowski-Optionen und schnelle Pfade zu TIM BKIN / BRK.
• Über- und Unterspannung, Brown-out – DC-Link-Messung, Überspannungsfilterung, Crowbar-/Bleed-Strategie, Firmware-Derating und BOR-Schwellen.
• Thermik- und SOA-Management – Junction-/Gehäuse-/Board-Messung, einfache thermische Modelle, Foldback, Cool-down-Timer, Lüfter- und Pumpensteuerung.
• Observer- und Stillstandsschutz – Loss-of-Sync-Erkennung für sensorlose Antriebe, Plausibilitätsprüfungen für Drehzahl/Position, Stall-Erkennung und Drehmomentbegrenzung.
• Firmware-Fehlerbehandlung – Fault-Latching, Entprellung, Zeitstempel, Fehlercodes, Safe Torque Off (STO)-Schnittstelle, sofern vorhanden.
• EMV-/ESD-Robustheit – Filterung, Masseführung und Schirmung, Komparator-Hysterese, Schmitt-Eingänge und digitale Filterung mit Phasenbezug.
• Testplanung und Prüfvorrichtungen – reproduzierbare Kurzschlusstests, Überlast- und Brown-out-Szenarien, thermische Rampen, HIL-/SIL-Skripte und Logging.
• Design-Review – Gate-Treiber-Auswahl, Miller-Clamp- und Deadtime- Einstellungen, Snubber-/TVS-Strategie und Layout-Review inkl. Kelvin-Shunts und Stromschleifen.

Ihre Lieferobjekte

• Schutzstrategie-Dokument (PDF) mit Blockdiagrammen, Schwellenwerten, Zeitbudgets und sicheren Zuständen.
• Schaltplan- und BOM-Notizen zu DESAT-Werten, Shunt-Auswahl, Filtern sowie TVS-/Snubber-Spezifikationen.
• Firmware-Modul: Protection Manager für HAL/LL mit ISR-Hooks, ADC-Watchdogs, Statemachine und Diagnose-Events.
• Testplan und Berichte inkl. Verfahren, Abnahmelimits, Oszilloskop-/Logic-Analyzer-Aufnahmen und Pass/Fail-Zusammenfassung.
• Fehlerbaum und eine schlanke FMEA mit zentralen Risiken, Maßnahmen und Restrisiken.
• Übergabe-Session (60–90 Minuten) mit Walkthrough für Ihr Team.

Technologie-Stack

• Leistungsstufen: IGBT-/MOSFET-Wechselrichter, PMSM- und BLDC-Antriebe, DC, BLAC und Asynchronmaschinen.
• Sensoren: Shunt, Hall / LEM, Rogowski, NTCs und On-Die-Temperatur- sensoren.
• Gate-Treiber: DESAT / Soft-Shutdown, Miller-Clamp, UVLO und Active Clamping.
• STM32-Features: TIM1 / TIM8 BKIN / BRK Kill-Eingänge, Deadtime / BDTR, ADC Analog Watchdog, VREFINT-Monitoring, COMP / OPAMP, DFSDM, BOR / PVD.
• Normen-Anlehnung: Unterstützung Ihrer Prozesse in Richtung IEC / UL / EN (z. B. ISO 13849-Konzepte und STO- Schnittstellen) nach Best-Effort.

Wir stellen keine Zertifikate aus; wir liefern Nachweise und Entwicklungsarbeit, die Ihren gewählten Zertifizierungspfad unterstützen.

Ablauf der Zusammenarbeit

• Discovery (30 Minuten) – Topologie, Leistungsniveaus, Fehlerhistorie und KPIs.
• Architektur und Plan – Schutzbaum, Schwellenwerte, Timings und Testliste.
• Implementierung – Hardware-Werte, Firmware-Module, Statemachine und Logging.
• Validierung – Bench- und HIL-Tests, Corner Cases und EMV-Stresstests.
• Übergabe – Reports, Parametersätze, Training und empfohlene nächste Schritte.

Was wir von Ihnen benötigen

• Schaltpläne und PCB-Daten für Leistung und Steuerung, Gate-Treiber- Teilenummern sowie Shunt-/Gain-Details.
• Motor- und Inverter-Ratings (DC-Link-Spannung, Strom, Schalt- frequenz) sowie thermische Grenzwerte.
• Control-Stack (MCSDK / HAL / LL), Strommessmethode und PWM-Modus.
• Sicherheitsziele wie maximale Fehlerenergie, Abschaltzeit und Retry-Policy.

Beispiel-Pakete

• Protection Audit (1–2 Wochen) – Risiko-Review, Schwellenwerte und Zeitbudgets, plus ein konkreter Maßnahmenplan.
• Implementation Sprint (2–4 Wochen) – Hardware-Werte, Firmware-Manager und erste Tests.
• Production Hardening – Abuse-Tests, EMV-Robustheit, Dokumentation und Training.

Beispielhafte Anwendungsfälle

• E-Mobility-Inverter – DESAT- und BKIN-Hard-Kill mit Soft-Shutdown und kontrolliertem Restart.
• Pumpen und Kompressoren – Brown-out-Ride-Through mit Strom- und Drehmoment-Foldback.
• Robotik und AGVs – Überlastschutz mit thermischem Derating und sicherem Limp-Modus.
• Lüfter und HVAC – akustisch angenehme Strombegrenzung und Restart-Strategien.

FAQ