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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik H-Brücke verursacht beim hochfahren nen Kurzschluss


Autor: Georg (Gast)
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Hi,

ich habe folgendes problem.

Ich habe mir eine H-Brücke mit den IRL540N zusammengebastellt. Dort will 
ich einen 12V Motor anhängen.

Die Gates fahre ich über Optokoppler mit 12V an. Nun ist es allerdings 
so dass wenn der Controller hochfährt, schalten die H-Brücke komplett 
durch und verursacht einen Kurzschluss der zufolge hat dass die 
Sicherung durchbrennt.

Ich weis aber ganz genau dass diese Schaltung funktioneren muss da ich 
sie auf einer Platine vom Bekannt genauso realisiert wurde.

Ich initialiesere die Ports auch richtig und setzte sie alle auf 0. Es 
dürfte eigentlich dann nichts passieren. Wenn ich die H-Brücke abklemme 
funktioniert meine Steuerung wunder bar. Ich kann auch an den Gates die 
richtigen Spannungen zur richtigen Zeit messen.

Was muss ich tun damit nicht andauernd beim Hochfahren des Controllers 
die Gates nicht kurz auf high gehen und mir nen Kurzschluß verursachen.

Danke schon mal im vorraus.

Gruss Georg.

Autor: edi (Gast)
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hi,

H-Bruecke steuersignale invertieren...dann ist ruhe beim hochfahren.
(hochfahren=einschalten!?)

ed

Autor: Georg (Gast)
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hi,

danke für die antwort.

aber ich verstehe nicht ganz was du meinst.

Die steuersignale sind beim hochfahren eigentlich aus.

Die signale sind doch auf null, wenn ich die Ports deffiniert habe. Soll 
ich davor noch was machen??

Wann und wo invertieren? ich verstehe nicht ganz. SORRY!

Georg.

Autor: Georg (Gast)
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hallo,

bitte helft mir es ist sehr dringend.

Danke.

Autor: mikki merten (Gast)
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Sind auch PullDown Widerstände vom Gate gegen Masse eingebaut?

Autor: Georg (Gast)
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hallo,

danke danke.


Nein es sind keine Pull down wiederstände drin. Ich versehe allerdings 
nicht was es bringen würde. Wenn am Gate ne Spannung anliegt dann 
schaltet er ob pulldown widerstand da oder nicht.

Oder?

Georg.

Autor: Olaf (Gast)
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Hallo Georg,

kannst du mal den Schaltplan veröffentlichen (macht es vielleicht etwas 
einfacher)?

Danke und Gruß
Olaf

Autor: Georg (Gast)
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hallo,

habe mal den Schaltplan bzw. Handskizze angehängt.

Georg.

Autor: tom (Gast)
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nimm einen Atmel!

bei einem Conrad c-control ist alles erstmal hi nach dem einschalten.
beim atmel nicht

tom

Autor: Georg (Gast)
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hi,

habe es jetzt geschaft. Es fehlten wirklich nur die PULL UP Widerstände.

gruss und danke.

Autor: crazy horse (Gast)
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kann eigentlich nicht nur beim Hochfahren nicht funktionieren. Wo hast 
du denn die Schaltung her?
2 grundlegende Fehler: Mosfets brauchen immer definierte Pegel am Gate, 
am besten push/pull-Treiber, bei geringen Betriebsfrequenzen aber 
wenigstens einen pull-up bzw. pull-down-Widerstand. Wenn der Optokoppler 
sperrt, hängt das Gate in der Luft, das ist ganz schlecht.
Und die Brücke selbst kann so auch nicht funktionieren, wenn du auch im 
oberen Zweig n-Kanal-Typen verwenden willst, mußt brauchhst du entweder 
spezielle Mosfettreiber oder zumindest eine Steuerspannung, die min. 5V 
über der Motorbetriebsspannung liegt. Einfacher wirds, wenn du im oberen 
Zweig p-Kanal-Typen nimmst.
So isses jedenfalls nur Murks.

Autor: Georg (Gast)
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hi,

die Steuerspannung der oberen fets ist 6V höher als die des Motors und 
die Pull Down widerstände sind auch schon drin.

Es funktioneiert ganz gut.

Ich hatte nur die n-Kanal fets da. Es war sehr dringend, so schnell 
konnte ich keine p-kanal trieber auftreiben.



Gruss und danke.

Autor: crazy horse (Gast)
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dann hast du auch nur 6V am Motor, denn Rest verbrätst du am oberen FET. 
Wenn der mit 12V angesteuert wird, steigt der Source-Pegel, die 
Gate-Source-Spannung wird kleiner. Der Fet gräbt sich sozusagen selbst 
die Ansteuerung ab. Er arbeitet irgendwo im linearen Betrieb, hohe 
Verlustleistung. Wahrscheinlich hast du nur einen kleinen Motor dran, 
wenn du von der Brücke Leistung haben willst, rauchts.
Sauber ist das so nicht.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Georg,
die Schaltung ist nicht zu empfehlen! Während des Überganges von einem 
Schaltlevel auf den anderen entstehen dort "schwimmende" Zustände in 
denen die Fet's kein definiertes potential haben. Zusammen mit den 
induktiven Rückwirkungen aus der Arbeits Induktanz kann es leicht zu 
Kurzschluß in der Brücke führen. Für größere Leistungen muß unbedigt ein 
Zustand in welchem kein Fet leitet eingeführt werden. Da dies für kleine 
Induktivitäte sehr aufwendig ist verwende ich dort immer fertige Treiber 
(z.B. Thoshiba TB6549P). Die lassen sich auch noch elegant PWM 
modulierern.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Georg (Gast)
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hi,

danke für den tip mit den toshiba treibern.

Die schaltung funktioniert. Die schaltung sieht inzwischen etwas anders 
aus. Ich habe dort 10k Widerstände als pullups an den gates drin. So 
habe die Gates keine undefinierten zustände.

Die teile sollen nur einen scheibenwischermotor antreiben mehr nicht. 
Diese läuft 2 mal am tag  je ca. 15min.


gruss und danke georg.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo,
da würde ich ein robustes Relais für nehmen. Die Fet's haben relativ 
große GD Kapazitäten, die lassen sich so nicht sauber schalten! In der 
angegebenen Schaltung (daran ändern auch die Widerstände nichts) werden 
dadurch hohe Störfelder generiert.
Falls es dich interessiert im Anhang mal zwei Brücken die ich 
gelegentlich auch noch benutze (weil gefräste Platinen vorliegen).

MfG  Manfred Glahe

Autor: Georg (Gast)
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hi,


danke für die tolle schaltung.

Meine Schalutng funktioniert überhaupt nicht. Dahabt ihr alle recht 
gehabt.

Sorry!


Kann mir jemand eine bzw. zwei schaltungen vorschlagen.

Ich möchte mit den IRL540 einen Motor vor und zurückdrehen lassen sprich 
ne h-Brücke. Werde versuchen p-kanal mosfets aufzutreiben.

Die andere schaltung soll nur einen Motor ein uns ausschalten.

Beides sind 12V Scheibenwischermotoren.

Binn für alle schaltungsvorschläge dankbar.

Gruss Georg.

Autor: Jangomat (Gast)
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Hallo,

falls Du nur n-Kanal hast, probier beiliegende Schaltung.
Bei Richtungswechsel aber immer ein wenig warten, da die Optokoppler 
nicht so schnell ausschalten können. Sonst bätschts wieder.

Autor: crazy horse (Gast)
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auch diese Schaltung löst nicht das Problem, daß keine Gatespannung für 
das Durchsteuern  der oberen FETs zur Verfügung steht.
Es gibt (min.) 3 Lösungsmöglichkeiten:
1. p-Kanal-Fets
2. n-Kanal-Fets + Hilfsspannung (Ub+5V)
3. spezielle High-Side Mostreiber.

Autor: Jangomat (Gast)
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stimmt.
Die Mittagshitze...

Autor: Georg (Gast)
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ne super idee.

Danke.


Wie mache ich es mit nur einem Fet und motor an bzw. aus.

irgendwie funzt es nicht so ganz wie ich mir dass vorstelle.

georg.

Autor: Georg (Gast)
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hallo,

habe jetzt die Schaltung im Anhang auf nem Steckbrett aufgebaut.
Als p-Kanal verwende ich die MPT2P50E von microchip und als n-Kanal die 
irl540.

Nun funktioniert die schaltung ganz gut wenn ich mit der 
versorgungsspannung unter 7V bin. Wenn ich die versorgungsspannung auf 
über 7V einstelle so verursacht die Schaltung mal beim inschalten, mal 
beim auschalten nen Kurzschluss. Die p-fets scheinen da schneller 
durchzuschalten als die n-fets zu schliessen.

Ich müsste da irgendwie gegenkoppeln. Nur wie?

Hat einer mal einen tip.

Danke euch allen für die mühe.

Gruss georg.

Autor: edi (Gast)
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hi

deine ansteuerung der gates ist nicht ok.
deine schaltung sieht so aus wie eine H-bruecke
ist aber keine.
suche mal nach vernuenftigen schaltungen sonst hast
du immer nur H-kruecken.

wichtig beim umschalten: es ist sinnvoll etwas zeit
vergehen zu lassen bevor umgepolt wird.kannst sicherungen
sparen.

ed

Autor: Georg (Gast)
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was is an der ansteuerung nicht ok?

Autor: Günter König (Gast)
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Moin Moin,

habe mal kurz eine H-Brücke mit SCAD skizziert und simuliert. Das 
funktioniert auch problemlos.
In der Realität sind die Spannungsquellen V1 und V2 durch die beiden 
Ausgangspins des µC`s zu ersetzen (aktiv H). Bei der Ansteuerung ist 
eine Pause zwischen Zweig 1 ein und Zweig 2 ein zu setzen.

Kritik am Entwurf ist willkommen!

Die Software SCAD gibts bei www.linear.com

Gruß,
Günter

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Georg,
das Problem sind die Gate/Source und die Gate/Drain Kapazitäten des 
Fet's. Diese müssen doch umgeladen werden auf die neuen Spannungslevel. 
Mit dem Optokoppler kannst Du relativ schnell (hängt stark vom 
verwendeten Type ab) das Gate auf +12V bringen. Um die Kapazität wieder 
zu entladen steht nur der Gate/Drain Widerstand zur Verfügung. Ist er zu 
hochohmig, so dauert das entladen sehr lange. Ist er zu niederohmig, so 
kann der Optokoppler den Schaltstrom nicht mehr aufbringen!
Diese Angaben sind nur in einfacher Form dargestellt. Als schneller 
Schalter gelten noch einige andere Gesichtspunkte.
Um eine akzeptable Lösung zu erreichen sind aktive Treiber unumgänglich! 
Es reichen schon z.B. HEF40106 wovon je nach Bedarf mehrere parallel 
geschaltet werden können. Es gibt natürlich auch spezielle Fet Treiber 
(um einige nS zu erreichen), aber die verzeihen nicht den geringsten 
Schaltungsmangel und sterben sofort (wenn z.B. Induktivität nicht mit 
entsprechenden Maßnahmen unter Kontrolle gehalten wird).
MfG  Manfred Glahe

Autor: Georg (Gast)
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hallo,

danke für die antworten.

Ich muss leider bis heute abend ne h-brücke mit den oben genannten fets 
realisieren. ich werde mal die Schaltung von Günter ausprobieren.

Bin für weitere vorschläge sehr dankbar.

Kann ich mit nem IRL540 wenn ich nen motor zwischen +12V und drain 
anklemme und source auf masse, diese schaltung betreiben und den motor 
ein und auszuschalten?

vielen vielen Dank.

Georg.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Ja! Du solltest aber noch eine Schottkydiode von Drain nach Source 
schalten (Anode an GND) um negative Spannungen beim Anschalten der 
Induktivität kurzzuschließen (z.B. 1N5821).

MfG Manfred Glahe

Autor: crazy horse (Gast)
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Nochmal zu Manfreds Brücke: warum Optokoppler, wenn Steuer- und 
Leistungsteil doch wieder galvanisch verbunden sind?

Besser sind Brückenschaltungen, die über ein Richtungs- und ein 
enable-Signal gesteuert werden(statt direkter Ansteuerung).

Leider ist mein Scanner im Moment ausser Betrieb.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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In meiner Schaltung gibt es keine Optokoppler (schau mal in den Anhang) 
ich habe nur die angegebene Schaltung kommentiert und gerade auf die 
Nachteile der Optokoppler hingewiesen.
Optokoppler haben KEINE Treibereigenschaften.
MfG  Manfred Glahe

Autor: Günter König (Gast)
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@Crazy Horse:

bei meiner Prinzipschaltung wurden die Masseleitungen nur zur Simulation 
verbunden.

@Georg:

bei der Auswahl der FET`s solltest du auf gleiche elektrische Werte 
achten. Also passend zum IRF 540 den passenden P-Kanal Typen auswählen. 
Ich glaube, hier kannst du den IRF9540 nehmen.
Generell gilt auch, was Manfred erwähnte : "Optokoppler haben KEINE 
Treibereigenschaften"!!!
Du solltest also ruhig noch in einfachster Form einen Transistor (BD139 
o.ä) spendieren.

Gruß,

Günter

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Zum schnellen Umschalten von Powermos werden Schaltströme bis zu 1A! 
gefahren und dazu braucht es recht ordentliche Treiber.
Um vernünftige Schaltzeiten zu erreichen solltest du aber wenigstens 
100mA vorsehen, Das schaffst du nicht mit einem 1K Widerstand zwischen 
G/S. Die ganze Umschalterei dauert um so länger je grösser ID ist.Man 
beachte die Cgs und Cdg! Ein IRF4905 hat zb.Cgs von 3,4nF und eine Cdg 
von 1,4nF, das lade mal mit 1K um,es braucht richtig Zeit. Ohne 
ordentliche Treiber wird es jedenfalls nicht leicht das Probl.in Griff 
zu bekommen. 10ms Umschaltzeit sollten aber ihre Wirkung auch nicht 
verfehlen. Ich hänge mal einen recht schnellen Treiber mit an, der geht 
für N und P-Kanal Typen.

MFG Uwe

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