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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Einfach H-Brücke


Autor: mumpitz (Gast)
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Hallo!

Ich brauch mal eure Hilfe! Ich hab nämlich noch nicht so viel Erfahrung 
mit Mosfet-Treiber und co.

Im Prinzip ganz einfach: Ich will über eine Spule ein Magnetfeld in zwei 
Richtungen aufbauen. Dazu verwende ich eine H-Brücke mit 4 gleichen 
MOSFETs die da sind: IRF640N.

Das wichtige ist: Ich will mit einem µC jederzeit alle 4 MOSFETs 
unabhängig von einander schalten können. Und alle (Highside und Lowside) 
FETs müssen dauerhaft eingeschaltet und ausgeschaltet werden können.
Welche möglichst einfache Treiber könnte ich für da verwenden? Die 
Betriebsspannung liegt so um die 10-20V. Ist vorerst nur ein 
Konzeptaufbau.

Grüße
Markus

Autor: MaWin (Gast)
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Da hast
1. keine LogicLevel MOSFETs
und
2. N-Kanal MOSFETs.

Du musst also
1. die Ansteuerspannung von 5V auf 10V wandlen können
und
2. die oberen MOSFETs mit 10V mehr ansteuern können als als 
Betriebsspannung vorhanden.

Der LT1158 kann das gut, ist für DC-Betrieb, und enthält gleich noch 
eine Strombegrenzung. Du wirst sie brauchen :-) Du brauchst aber 2. Der 
LT1162 hat 2 aber ohne Strombegrenzung und geht nur bis 15V.

Autor: Charly B. (charly)
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mumpitz schrieb:
> Und alle (Highside und Lowside)
> FETs müssen dauerhaft eingeschaltet und ausgeschaltet werden können.
 sadist  ;)

i dachte du willst ein magnetfeld aufbauen und keinen FET-killer oder
Sicherungs-killer

vlg
Charly

Autor: Robbi Tobbi (Gast)
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was hältst du von diskreten push-pull stufen für die FETs? Die haben im 
Gegensatz zu den meisten Ladunkspumpentreibern kein OFF Zwang, da sie 
nicht nachgeladen werden müssen...

Autor: mumpitz (Gast)
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Hallo!

Der Spulenwiderstand begrenzt den Strom, sodass die 18A vom MOSFET 
niemals erreicht werden können. Und dass zwei MOSFETS in Serie nicht 
gleichzeitig eingeschaltet werden dürfen ist mir auch bewusst. Keine 
Sorge, meine Elektronik-Kenntnisse reichen dafür schon... xD

Ich will keine PWM oder sonst irgendeinen Müll. Ich will einfach 
dauerhaft für eine Zeit von sagen wir mal 10 - 20 Sekunden einen 
Spulenstrom in einer Richtung und dann in die andere Richtung fließen 
lassen. Ich will aber auch jeder Zeit alle FETs abschalten können. Das 
und nicht mehr soll meine Schaltung können.

Dazu stelle ich mir einen einfach Halbbrückentreiber in der 
Größenordnung von IR2104 vor, der ohne viel Schnick-schnack 
(Strommessung usw.) einfach schaltet, wenn ich das sage. So etwas muss 
es doch geben. Nur finden kann ich ihn nicht. :-(

@Tobbi -> Wenn ich die Mosfets mittels Push-Pull Transistoren ansteuere, 
würde ich doch eine Spannung von +15V und zusätzlich noch eine 
"floatende +15V" Spannung benötigen. Ist das nicht zu viel Aufwand das 
diskret aufzubauen?

Grüße
Markus

Autor: Floh (Gast)
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mumpitz schrieb:
> Ich will keine PWM oder sonst irgendeinen Müll. Ich will einfach
> dauerhaft für eine Zeit von sagen wir mal 10 - 20 Sekunden einen
> Spulenstrom in einer Richtung und dann in die andere Richtung fließen
> lassen. Ich will aber auch jeder Zeit alle FETs abschalten können. Das
> und nicht mehr soll meine Schaltung können.

4 Relais?

Autor: mumpitz (Gast)
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Hallo!

Ich bin Elektroniker und kein Elektriker. ;-)
Die MOSFETs müssen sein.

Wo steht im Datenblatt eigentlich, dass ich den "high-side" FET nicht 
ständig eingeschaltet lassen kann? Bzw. wie lange er max. eingeschaltet 
werden kann?

Grüße
Markus

Autor: Charly B. (charly)
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und warumm nimmst du nicht einfach den IR2104 oder
was aehnliches ? i verwende zb. den IR2184 in meiner
Motorsteuerung

vlg
Charly

Autor: Floh (Gast)
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mumpitz schrieb:
> Ich bin Elektroniker und kein Elektriker. ;-)
> Die MOSFETs müssen sein.

Naja, für wenige Schaltvorgänge sind Relais robust, einfach in der 
Ansteuerung.

> Wo steht im Datenblatt eigentlich, dass ich den "high-side" FET nicht
> ständig eingeschaltet lassen kann?

Das Problem dabei ist, dass du unbedingt 4 mal denselben FET benutzen 
willst. Normalerweise nimmt man aber für Lowside n-Kanal und für 
Highside p-Kanal-Mosfets.

So benötigst du eben zum anschalten des Highside-n-Kanal-Mosfets eine 
Spannung am Gate, die höher ist als die Sourcespannung. Source liegt an 
Last und kann eben Versorgungsspannung sein. Daher muss die Gatespannung 
größer als die Versorgungsspannung sein, dafür verwendet man im 
Allgemeinen Ladungspumpen. Diese arbeiten prinzipbedingt nicht 
durchgehend (100%).

> Bzw. wie lange er max. eingeschaltet
> werden kann?

Das verrät dir das Datenblatt deines Treibers. :-)

Autor: mumpitz (Gast)
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Hallo!

Das mit dem N-Kanal und P-Kanal MOSFETs in Serie hab ich schon mal 
gemacht. Das Problem ist, dass ich da nicht beide gleichzeitig 
abschalten kann.

>> Bzw. wie lange er max. eingeschaltet
>> werden kann?
>
> Das verrät dir das Datenblatt deines Treibers. :-)

Ich konnte es bislang nicht finden. Beim IR2104, wie Charly es gemacht 
hat, ist die ON-Time des high-side MOSFETs begrenzt. Das ist mein 
Problem. Ich konnte aber in keinem Datenblatt nachlesen, wie lange das 
inetwa ist. Wenn es sich dabei um 100 Sekunden handelt, dann wäre mein 
Problem gelöst. Sind es allerdings millisekunden, dann hab ich das 
Problem immer noch :-(

Kennt keiner einen MOSFET Treiber, der dauerhaft oder zumindest im 
Sekundenbereich eingeschaltet werden kann? Ich kann doch nicht der Erste 
sein, der sowas macht oder?

Grüße
Markus

Autor: Floh (Gast)
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mumpitz schrieb:
> Das mit dem N-Kanal und P-Kanal MOSFETs in Serie hab ich schon mal
> gemacht. Das Problem ist, dass ich da nicht beide gleichzeitig
> abschalten kann.

???
Aufs Gate des n-Kanal Masse und aufs Gate des p-Kanal Vcc und beide 
sperren.
:-)

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>Das mit dem N-Kanal und P-Kanal MOSFETs in Serie hab ich schon mal
>gemacht. Das Problem ist, dass ich da nicht beide gleichzeitig
>abschalten kann.

Du vielleicht nicht.

>Ich kann doch nicht der Erste sein, der sowas macht oder?

Treiber mit Ladungspumpen sind für der deine Anwendung halt ungeeeignet. 
Also musst du schon die notwendigen Spannungen bereitstellen.

>> Ich bin Elektroniker und kein Elektriker. ;-)

Wzbw. (Was zu bezweifeln wäre).

MfG Spess

Autor: Charly B. (charly)
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Hi Markus

Markus:
> Ich konnte aber in keinem Datenblatt nachlesen, wie lange das
> inetwa ist.

richtig!, ich auch nicht ;(
steht nirgendwo, ein Armutszeugniss von International Rectifier

habe aber in der praxis festgestell das es ~1 sekunde ist bei
einem C von 220nF
da ich aber Motoren steuere ueber PWM ist mir das egal da ich
bei 'Vollgas' nut noch nadelimpulse schicke und eine einschalt-
zeit von >99% erhalte

vlg
Charly

Autor: avion23 (Gast)
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Charly B. schrieb:
> Markus:
>> Ich konnte aber in keinem Datenblatt nachlesen, wie lange das
>> inetwa ist.
>
> richtig!, ich auch nicht ;(
> steht nirgendwo, ein Armutszeugniss von International Rectifier

IR weiß nichts über
- Kapazitätsgröße
- Leckströme Kapazität
- Leckstrom Gate to drain, Gate to source abhängig von Temperatur, Alter
- Dreck auf der Platine / Platinenmaterial.

Aber danke für die Größenordnung von ~1s.

Autor: mumpitz (Gast)
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Hallo!

Danke schon mal für alle produktiven Antworten.

Das mit dem p und n-Kanal Mosfet ist ja schön und gut. Allerdings hab 
ich auch ein wenig auf die Verlustleistung zu achten. Zumindest möchte 
nicht derjenige sein, der die größeren Kühlkörper oder gar Zwangskühlung 
rechtfertigen muss, wenn es mit n-Kanal auch ohne ginge.

Ich hab mich gestern noch lange in das Thema eingelesen und dazu die 
Appl. Note von IR durchgearbeitet. 1 sek bei 220nF sind schon mal gut! 
Um nicht zu sagen ausreichend gut!
Ich versuch mal die Teile zu besorgen und arbeite mich dann schritt für 
schritt vor. Zur Not muss ich halt nach Appl. Note Seite 13: 8.HOW TO 
PROVIDE A CONTINUOUS GATE DRIVE den Bootstrap-Kondensator nachladen.
Link dazu: 
http://www.mikrocontroller.net/attachment/19951/an...

Mal sehen, ob ich alle Teile zusammen bekomme.
Könnte der IR2111 für meine Zwecke ausreichen?

Grüße
Markus

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Das mit dem p und n-Kanal Mosfet ist ja schön und gut. Allerdings hab
ich auch ein wenig auf die Verlustleistung zu achten. Zumindest möchte
nicht derjenige sein, der die größeren Kühlkörper oder gar Zwangskühlung
rechtfertigen muss, wenn es mit n-Kanal auch ohne ginge.


Uiiiiii. Die Verlustleistung ist im Linearbetrieb nicht von den Fets, 
sondern von der Last abhaengig. Da du die IRFP064 gewaehlt hast deutet 
das auf hohe Stroeme hin. Da wird nichts ohne grossen Kuehlkoerper.

Nochwas. Das Parallelschaten von Fets im Linearbetrieb ist nicht so 
trivial wie die Werbung glauben machen will...
:-)

Autor: Charly B. (charly)
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der IRFP064 hat 9 mOhm, nicht schlecht
i verwende Fets mit  kleiner 4 mOhm und bei 15A dauer / 30A Kurz
ohne Kuehlkoerper mit einem delta-T von ~14°K

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