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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IR2121 Arbeitet nicht


Autor: Basti (Gast)
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Hallo an alle,

Microkontroler.net I have a problem. Ich habe mir eine 
FET-treiberschaltung gebaut (siehe Bild). Aber die Schaltet nicht so wie 
sie soll. Der FET ist i.o. nur wenn ich High an den IR2121 anlege (5V) 
dann sollte doch 12V am Ausgang anliegen. Tut es aber nicht :-(. Sieht 
jemand ein fehler?


Gruß Basti

Autor: Markus ---- (mrmccrash)
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Dein FET schaltet gegen Masse, woher sollen da bitte 12V rauskommen? 
Oder meinst du mit Ausgang den vom IR2121? Hast du die Massen überall 
verbunden? Und bringt deine Versorgung auch überhaupt 12V?

_.-=: MFG :=-._

Autor: Basti (Gast)
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Markus ---- schrieb:
> Dein FET schaltet gegen Masse, woher sollen da bitte 12V rauskommen?
> Oder meinst du mit Ausgang den vom IR2121? Hast du die Massen überall
> verbunden? Und bringt deine Versorgung auch überhaupt 12V?
>
> _.-=: MFG :=-._

Ja Massen sind alle verbunden, und das Netzteil leifert 12V

Autor: I. L. (Gast)
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Was sagt denn der ERR-Ausgang? Fehler oder nicht?
Du solltest auch grundsätzlich ma über einen Gatevorwiderstand 
nachdenken.



Gruß Knut

Autor: Johannes (Gast)
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Vielleicht hift es, den "VCC"-Pin (Pin 8) an eine Versorgung (z.B. 12V) 
anzuschließen. ;-)

Autor: Basti (Gast)
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Johannes schrieb:
> Vielleicht hift es, den "VCC"-Pin (Pin 8) an eine Versorgung (z.B. 12V)
> anzuschließen. ;-)

Jupp das wars, ich dachte das der mit dem gegenüberliegenden verbunden 
ist, so scheint es ja aus dem blockdiagram. aber dem ist net so.

Autor: I. L. (Gast)
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Das is mies...

Autor: Johannes (Gast)
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> Jupp das wars, ich dachte das der mit dem gegenüberliegenden verbunden
> ist, so scheint es ja aus dem blockdiagram. aber dem ist net so.

Selbst wenn die Pins intern verbunden sind, müssen grundsätzlich alle 
Pins, die mit VCC bezeichnet sind, auch von außen beschaltet werden. 
Genau so mit GND, ...

Das gilt nicht speziell für Gate-Treiber, sondern für alle ICs. Gerade 
bei größeren Bauteilen (z.B. Mikrocontroller) kommt es sehr oft vor, 
dass man mehrere Versorgunspins hat und auch hier müssen alle Pins 
angeschlossen werden!

Autor: Basti (Gast)
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Welchen sin würde ein 10Ohm Gatewiderstand machen? Gut die Chance das 
Oszillationen aufgrund der Gatekapazität auftreten wird eleminiert. Aber 
ist dann die Erwärmung im PWM betrieb nicht höher, da der FET länger im 
Lineraen bereich bleibt?

Autor: I. L. (Gast)
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Wie hoch ist dein Gatestrom beim Pulsen? Du weisst es nicht, da du keine 
Berechnungsgrundlage hast. Du musst dich halt selber fragen, ob du einen 
Stromimpuls ,theoretisch unendlich hoch und unendlich kurz, auf deiner 
Versorgungsspannung haben willst oder nicht. Ein 22R vorm Gate schadet 
der Schaltzeit kaum, schont deinen Treiber und is gesünder für deine 
Versorgungsspannung.Der schöne Nebeneffekt ist, dass du nun weißt wie 
hoch dein Pulsstrom ist.


Gruß Knut

Autor: Basti (Gast)
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und bei wieviel Watt sollten die Gatewiderstände liegen?

P=U² / R

ausgang des Treibers liefert 12V beii 22 Ohm wären das dann 6,8W. stimmt 
das?

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Basti schrieb:
> P=U² / R
>
> ausgang des Treibers liefert 12V beii 22 Ohm wären das dann 6,8W. stimmt
> das?

Stimmt, aber nur solange, wie deine Gatekapazität noch das Potential 0V 
hat.

Autor: Basti (Gast)
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Das heißt ein kleiner 22 Ohm 10% Leistungswiderstand sollte das ohne 
probs halten können, bei 500kHZ PWM?

Autor: Basti (Gast)
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So anbei mal ein bild von dem 22 Ohm widerstand den ich in der 
Grabbelbox gefunden habe. ich hoffe ihr stimmt zu das der gehen wird.

Autor: Michael O. (mischu)
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Ohh - falscher Fehler

Der MOSFET ist ein Bauteil, dass quasi Leistungslos geschaltet wird. 
Daher fließt im stationären Betrieb auch kein Strom in das Gate.
Im dynamischen Fall muss der Gatetreiber zyklisch die Gate- und 
Millerkapazität auf und wieder entladen. Die dafür benötigten 
Spitzenströme können bei kleinen MOSFETs im A-Bereich liegen, jedoch nur 
für einen sehr kurzen Moment. Die mittlere Leistung (die deinen 
Widerstand erwärmt) ist hingegen recht klein.
In den hiesigen Umrichtern (>1kW) habe ich einen 10-22 Ohm 
Gatewiderstand im SMD 1206 / 0806 Gehäuse (250mW).

Der von dir vorgeschlagene Widerstand ist nicht nur überdimensiniert 
(Verlustleistung) sodern auch noch richtig übel. Ein gewickelter 
Drahtwiderstand hat eine erhebliche Induktivität die das Schalten 
drastisch verlangsamen kann. Für DC sind die Rs OK, nicht jedoch für 
schnelles AC.

EDIT:
Apropos, da du nicht eingezeichnet hast, was für eine Art Last Du hast 
kann der Hinweis auf die fehlende Freilaufdiode nicht schaden. Bei rein 
ohmschen Lasten mit kurzen Zuleitungen ist der nicht nötig, lange Kabel 
oder eine induktive Last machen dem MOSI den Garaus.

Autor: Basti (Gast)
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Michael O. schrieb:
> Ohh - falscher Fehler
>
> Der MOSFET ist ein Bauteil, dass quasi Leistungslos geschaltet wird.
> Daher fließt im stationären Betrieb auch kein Strom in das Gate.
> Im dynamischen Fall muss der Gatetreiber zyklisch die Gate- und
> Millerkapazität auf und wieder entladen. Die dafür benötigten
> Spitzenströme können bei kleinen MOSFETs im A-Bereich liegen, jedoch nur
> für einen sehr kurzen Moment. Die mittlere Leistung (die deinen
> Widerstand erwärmt) ist hingegen recht klein.
> In den hiesigen Umrichtern (>1kW) habe ich einen 10-22 Ohm
> Gatewiderstand im SMD 1206 / 0806 Gehäuse (250mW).
>
> Der von dir vorgeschlagene Widerstand ist nicht nur überdimensiniert
> (Verlustleistung) sodern auch noch richtig übel. Ein gewickelter
> Drahtwiderstand hat eine erhebliche Induktivität die das Schalten
> drastisch verlangsamen kann. Für DC sind die Rs OK, nicht jedoch für
> schnelles AC.
>
> EDIT:
> Apropos, da du nicht eingezeichnet hast, was für eine Art Last Du hast
> kann der Hinweis auf die fehlende Freilaufdiode nicht schaden. Bei rein
> ohmschen Lasten mit kurzen Zuleitungen ist der nicht nötig, lange Kabel
> oder eine induktive Last machen dem MOSI den Garaus.


Also der MOSFET schaltet eine Induktive Last.
also von daher sollte eine Gateiwderstand rein. ABer wenn ich das 
richtig gelesen habe, reicht eine 1/4W widerstand?!

Autor: Michael O. (mischu)
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Basti schrieb:
> Also der MOSFET schaltet eine Induktive Last.
> also von daher sollte eine Gateiwderstand rein. ABer wenn ich das
> richtig gelesen habe, reicht eine 1/4W widerstand?!

Ein Blick in das Datenblatt verrät dass der MOSFET 19nC Total Gate 
Charge hat. Zum Laden / Entladen des Gates benötigt man einen Strom:
Q = I x t   oder als Strom  I = dQ / dt

Im Zeitterm steckt deine Schaltfrequenz, das Auf- und Entladen erfolgt 
zweimal pro PWM Peride:

I = 2 x Q * fPWM

I(1kHz)   = 2 x 19nC * 1kHz   = 38uA
I(10kHz)  = 2 x 19nC * 10kHz  = 380uA
I(100kHz) = 2 x 19nC * 100kHz = 3,8mA
I(1MHz)   = 2 x 19nC * 1MHz   = 38mA


Bei 22 Ohm ist der maximale Strom mit 1/4 W:
I = Wurzel (P / R) = Wurzel( 0,25W / 22R) = 106mA
Die oben berechneten Gateströme steckt dein Gatewiderstand ganz bequem 
weg.


ABER:
Das eigentliche Problem hast Du noch nicht gesehen. Ohne Freilaufdiode 
schaltet dein MOSFET vermultich genau einmal aus und ist kaputt!

Autor: Basti (Gast)
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Also ich habe antiparalel zur Induktiven last eine SB540 5A 
Schotkydiode. die ist recht schnell und sollte die Ströme der 
selbstinduktion abpuffern. ist doch rchtig dann so ?

Autor: Michael O. (mischu)
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Basti schrieb:
> Also ich habe antiparalel zur Induktiven last eine SB540 5A
> Schotkydiode. die ist recht schnell und sollte die Ströme der
> selbstinduktion abpuffern. ist doch rchtig dann so ?

Die Diode ist im unvollständigen Schaltplan nicht eingezeichnet.
Die Anschlussrichtung ist richtig. Es kommt auf deine Schaltfrequenz und 
die Ströme an, ob die Diode ausreicht.

Wie sieht denn die Last aus?
Sag auch was zur Betriebsspannung, Schaltfrequenz, Lastsrom.

Autor: Basti (Gast)
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Ganz einfach Peltierelement in reihe eine Spule 100µH. 12V versorgung 2A 
fließen. die Spule macht 5A mit

Autor: Basti (Gast)
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Aso ich regel mit 500kHZ PWM,

Autor: Basti (Gast)
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totenstille :-( hab ich was falsches gesagt?

Autor: Michael O. (mischu)
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Ich bin mir nicht sicher, ob die Peletier-Module in der von Dir 
vorgesehen Anordnung noch gut arbeiten. Du hast einen hohen Stromripple 
(trotz der hohen Schaltfrequenz. Vielleicht solltest Du über eine Art 
BuckConverter / Glättung der Spannung am Peletier nachdenken.

http://www.quick-ohm.de/peltierelemente/download/S...

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Ich habe das in einem anderen Thread schon gefragt aber keine Antwort 
bekommen. Wie groß muss denn die Diode Dimensioniert sein? Im speziellen 
geht es um eine H-Brücke. Wenn der Motor 600mA zieht muss die Diode dann 
auch 600mA aushalten oder reicht es wenn der Peak Strom so groß ist? 
Oder teilt sich das auf 2 Dioden auf nachdem ja über jeden FET eine 
Diode ist?

Autor: Michael O. (mischu)
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Andreas Riegebauer schrieb:
> Ich habe das in einem anderen Thread schon gefragt aber keine Antwort
> bekommen. Wie groß muss denn die Diode Dimensioniert sein? Im speziellen
> geht es um eine H-Brücke. Wenn der Motor 600mA zieht muss die Diode dann
> auch 600mA aushalten oder reicht es wenn der Peak Strom so groß ist?
> Oder teilt sich das auf 2 Dioden auf nachdem ja über jeden FET eine
> Diode ist?

Jede Diode hat eine Angabe für den Nennstrom (Dauerstrom) sowie für den 
maximalen Peakstrom (repetitive / non repetitive). Wenn Du an einer 
induktiven Last einen Strom X aufgebaut hast und mit deinem Schalter 
abschaltest, unternimmt die Induktivität alles, damit dieser Strom 
weiterfließt (Lenz'sche Regel). Daher wird genau dieser Strom X in der 
H-Brücke auf die Dioden der jeweils anderen Schalterseite kommutieren.
Somit muss mindestens die Peakstrombelastbarkeit der Dioden zu diesem 
Strom passen. Ob dass schon ausreicht hängt maßgeblich von der im 
magnetischen Feld gespeicherte Energie und dem Tastverhältnis der 
Leitzeit der Diode ab.
Muss eine Diode (ohne MOSFET-Unterstützung) das regelmäßig mit einem 
hohen Strom abkönnen, so entstehen dort Wärmeverluste die im sicheren 
Betriebsbereich liegen müssen.

Bei einer H-Brücke ist es meist nicht nötig weitere Dioden zu verbauen. 
Normalerweise sind die MOSFET-intrinsischen Dioden auf den Nennstrom der 
Bausteine abgestimmt. Bei 600mA sehe ich da auch nicht das Problem, mit 
Uf = 1V wäre man bei 0,6W.

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