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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IR2109 - Desaster


Autor: cerberus (Gast)
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Ich habe versucht eine Vollbrücke mit IR2109 zu bauen.
Nachdem erste Funktionstest ohne Erfolg blieben stellte ich fest, dass 
ich die Dioden zwischen Pin 1 und Pin8 verkehrt herum eingelötet hatte.
Danach waren zumindest die Low-Side-Fets durchgesteuert, die High-Side 
durchzuschalten wollte mir jedoch nicht gelingen.
Frage:
Kann ich durch die verpolten Dioden die IR2109 zerschossen haben? Die 
Schaltung hing mit den FETs an 22V. Ich hatte zu keiner Zeit merkliche 
Ströme in der Schaltung.
Die Ansteuerung funktioniert weiterhin problemlos. Ich hatte schon 
befürchtet, dass die 22V es durch die verpolte Diode in den uC geschafft 
haben könnte aber ich hatte die ganze Zeit das Ausgangssignal auf dem 
Oszi, die Schaltung ist also i.O. und damit waren die 21V also auch nie 
auf der Steuerungsseite.
Wenn die IR2109 nicht hinüber sind, was könnte es dann noch sein?
SD! ist auf GND,
IN ist auf +5V
... Die Diode ist eine 1N4148 ... ;-/
die Kondensatoren sind 470 nF.
Zusätzlich habe ich spaßenshalber noch mal 10 uF zwischen PIN6 und 8 
gelötet, hat aber auch nix gebracht.

Autor: GB (Gast)
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Hallo,

ich nehme einmal an, du hast n-Kanal-Mosfets sowohl auf der High- wie 
auch auf der Low-Side (so wie im Datenblatt des IR2109).
Weiterhin glaube ich, Dir ist nicht klar, wie diese Schaltung 
funktioniert.
Die Schaltung aus Diode und Kondensator ist die sog. Bootstrap-Schaltung 
zur Versorgung der High-Side-Schalter. Damit Du den High-Side-Schalter 
einschalten kannst, musst Du den Kondensator laden.
Wenn Du die Schaltung aus dem Datenblatt verwendest, kannst Du lange 
darauf warten, solange die Klemmen Richtung Last offen sind.
Schließ die Ausgangsklemmen mal kurz (bei zweimal n-Kanal-Mosfet kann 
nichts passieren, da der IR2109 entweder nur den High-Side-Schalter oder 
den Low-Side-Schalter einschaltet und zwischen den Schaltvorgängen eine 
eingestellte Totzeit abläuft).
Wenn Du jetzt den Low-Side-Schalter anmachst, ziehst Du den Source-Pin 
des High-Side-Mosfets Richtung Masse. damit wird auch der eine Pin des 
Kondensators auf Masse gelegt. Jetzt kann ein Strom über die Diode 
fließen und den Kondensator laden.
Schaltest Du den Low-Side-Schalter aus, wird der Kondensator von Masse 
getrennt, Du erhältst ein floatendes Potential an Source des 
High-Side-Schalters, wobei die Spannung an Vb jetzt um Vcc-0,7V über dem 
floatenden Potential liegt. Damit lässt sich der High-Side-Mosfet 
ansteuern.

GB

Autor: Axel (Gast)
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Die Ladung des Kondensators recht nach meinen Erfahrungen für max 2sec.
Dann muss zun nächsten Mal die Low-Side geschaltet werden

Axel

Autor: cerberus (Gast)
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Du hast Recht, die Funktion der Schaltung ist (war) mir wirklich nicht 
klar. Ich hatte etwas in der Art eines RS232-Converters erwartet.
Ich habe aber die Lastklemmen nicht offen. Da hängt mein Motor dran.

>Wenn Du jetzt den Low-Side-Schalter anmachst, (IN auf GND?)

> Schaltest Du den Low-Side-Schalter aus (IN auf VCC?)

Ok. Habe ich gemacht. Ich habe es sogar mit 15V probiert.
Auch mein Steuersignal ist (allerdings rein zufällig) nicht auf Dauer+

Hab ich es noch nicht begriffen?
Gibt es Alternativen, ein einfachen Treiber der mir auch bei Dauersignal 
die MosFets durchschaltet?

Autor: user (Gast)
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schau mal  nach HCPL-3120, da wäre für die  High-Side allerdings noch 
ein DC/DC Wandler erforderlich

Autor: GB (Gast)
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Also,

ich gehe davon aus, dass Deine Schaltung der im Datenblatt entspricht 
und Du Deinen Motor zwischen Source-Pin des High-Side-Schalters und dem 
Drain-Pin des Low-Side-Schalters hast.
Daher wird es einige Zeit dauern, bis der C geladen ist.
Wenn Vcc = 15V und das C 470nF groß ist, dann hast Du als max. Ladung Q 
im Kondensator Q = C*U = C * (Vcc-Vf_diode) = 470nF *14,3V = 6,7µC 
Ladung im Kondensator gespeichert.
Der IR2109 hat eine Unterspannungserkennung.
Die Abschaltgrenze VBSUV- liegt bei 7,4V <= Vb <= 9V, d.h. es kann sein, 
dass der IR2109 bei Vb = 9V bereits Unterspannung detektiert. Daher 
darfst Du im Zweifelsfall deinem Kondensator eine max. Ladung von
DeltaQ = (14,7V-9V) * 470nF = 2,7µC entnehmen.
Der IR2109 benötigt einen Ruhestrom von max. 130µA, d.h. Du hast weniger 
als
t=DeltaQ/I=20ms Zeit, um den High-Side-Schalter anzumachen.

> Gibt es Alternativen, ein einfachen Treiber der mir auch bei
> Dauersignal die MosFets durchschaltet?

Nein, Du hast immer das Problem, dass Du die Ansteuerspannung an den 
High-Side-Schalter bekommen musst.
Du kannst nur statt der Bootstrap-Schaltung die Spannung Vb-Vs über eine 
eigene, potentialgetrennte Spannungsversorgung (z.B. 
DC/DC-Wandler-Modul) erzeugen. Dann kann der IR2109 auch Dauersignale 
schalten.

GB

Autor: cerberus (Gast)
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Vielen Dank erst einmal für die Hilfe

> ich gehe davon aus, dass Deine Schaltung der im Datenblatt entspricht
Nicht ganz. Ich habe die beiden Anschlüsse zwischen dem H-Fet und dem 
L-Fet miteinander verbunden und an dieser Stelle einen Anschluss meines 
Motors geklemmt. Der zweite Anschluss klemmt auf dem spiegelbildlich 
aufgebauten 2. Halbbrücke.
> t=DeltaQ/I=20ms Zeit, um den High-Side-Schalter anzumachen.
Das scheint mir mehr als sehr kurz zumal ja auch die Ladezeit für den C 
berücksichtigt werden muss. Wenn ich jetzt noch an die Umschaltzeiten 
der Diode denke  ....

Umbau also in der Form, dass die Diode weg kommt und statt dessen ein 
Spannungsgenerator zwischen den Mittelabgriff der FETs als 0 und Pin 8 
als +?
Das muss ich dann ja für jede Halbbrücke haben?! Och nÖÖÖ. Das Taugt 
doch nicht. Damit kann ich doch nie einen Motor an Dauerspannung bringen 
um seine volle Leistung zu nutzen?

Autor: Axel Düsendieb (axel_jeromin) Benutzerseite
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Was Du brauchst ist eine H-Brücke. Siehe Artikel

Autor: cerberus (Gast)
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Oh, ich habe schon eine H-Brücke.
Ich suche jetzt nach einer, die nur mit N-Fets auskommt.

Autor: GB (Gast)
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Es gibt noch zwei Möglichkeiten:

1. Ohne galvanische Trennung zwischen Ansteuersignal vom Prozessor und 
Gate:
Low-Side-Treiber: Micrel MIC5020
High-Side-Treiber: Micrel MIC5021
Der High-Side-Treiber hat eine integrierte Ladungspumpe, die die 
Ansteuerleistung für den High-Side-Mosfet liefert.

2. Mit galvanischer Trennung zwischen Ansteuersignal vom Prozessor und 
Gate:
Analog Devices ADuM5230:
Halbbrückentreiber mit integrierter Versorgung für den 
High-Side-Schalter.

Bei beiden Möglichkeiten musst Du aufpassen, da es sich um unabhängige 
Treiber handelt und Du somit High- und Low-Side-MOSFET zeitgleich 
einschalten kannst.

GB

Autor: Hiko Fairbanks (cerberus)
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Dieser IR ärgert mich langsam.
Ich habe nun noch einmal neue Dioden gespendet.
Damit der Kondensator und die Ladezyklen bedient werden habe ich ihn aus 
dem Rechteckgenerator mit 1khz versorgt.
Nix
Weder die Highside noch die Lowside-Fets sind durchgeschaltet...
Ich habe die Versorgungsspannung vor und hinter der Diode. das ist 
alles, der Rest der Signale ist 0
Nicht mal ein Zucken.
Ich habe es inzwischen 2 mal geprüft , ja ich habe wenigstens die ICs 
richtig eingelötet.

Autor: GB (Gast)
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Hallo,

> Weder die Highside noch die Lowside-Fets sind durchgeschaltet...

was ist mit dem Pin /SD?
Wenn der Low ist (an Masse) kommt kein Puls aus dem IR2109.
Auf High legen oder offen lassen.

GB

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