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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit MOSFET-Treiber IR2125


Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

gegeben ist die Ansteuerung von 2 parallel geschalteten IRF1405 durch 
einen Highside-MOSFET-Treiber IR2125; siehe Anhang. Die MOSFETs 
versorgen H4-Glühbirnen (ca. 100W), die ständig an Masse (GND) hängen.

Problem: Die Ansteuerung funktioniert nur sporadisch; manchmal nur, wenn 
die PWM zunächst mehrfach ein- und ausgeschaltet wird.
Wird die Versorgungsspannung kurz unter ca. 10V reduziert (wohl 
undervoltage lockout) und gleich wieder erhöht, werden die MOSFETs immer 
angesteuert. Danach kann man die PWM in der Regel ab- und ohne Probleme 
mit der Ansteuerung wieder anschalten.

Das Problem tritt mit 2 unterschiedlichen IR2125 auf, sodass ein 
Bauteilfehler unwahrscheinlich ist.

Auf dem Oszi sind keine mir ersichtlichen Probleme (Störungen etc.) 
erkennbar. Wenn die Ansteuerung funktioniert, sind alle 2125-Signale so, 
wie wie sein sollen.

Wieso 'zündet' der IR2125 nicht unter normalen Umständen?


Danke im Voraus, Udo

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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nT

Autor: Helmi (Gast)
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Kann es sein das der Kondensator C7 nicht genug ladung
hat um das Gate der FET durchzusteuern. Der dient naemlich dazu
die Spannung am Gate des FET ueber die Versorgungsspannung des
Treibers anzuheben.

Siehe mal die App Note AN978 von IRF dazu an.
Dort wird mit Figure 16 beschrieben wie man diese Spannung
durch eine Ladungspumpe von aussen auflaedt.

Gruss Helmi

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Helmi wrote:
> Kann es sein das der Kondensator C7 nicht genug ladung
> hat um das Gate der FET durchzusteuern.

Ähnliches hatte ich zunächst vermutet.
Aber er wird geladen, wenn die MOSFETs aus sind. Die dafür erforderliche 
niederohmige Verbindung nach Masse ist ja durch die H4-Birne gegeben. 
Habe auch schon testweise einen niederohmigen Widerstand von VS nach 
Masse geschaltet; keine Änderung.

Udo

Autor: Helmi (Gast)
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Kann es sein dass Betriebsspannung mit 14 V zu klein ist.
Nach fluechtigen durchsehen des Datenblattes gehen die immer
von einer Versorgungsspannung von 15 V aus. Es waere vielleicht moeglich
das die Unterspannungsueberwachung des Schaltkreises anspricht.

Gruss Helmi

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Helmi wrote:
> Kann es sein dass Betriebsspannung mit 14 V zu klein ist.

Eigentlich nicht. Es muss nur sichergestellt sein, dass VCC über der 
undervoltage lockout-Spannung (ca. 10V) liegt.
Das Problem besteht auch, wenn ich die Schaltung mit >15 Volt betreibe.


Udo

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

habe mal ein wenig geduldiger getestet:
Der IR2125 steuert die MOSFETs ungefähr 6 Sekunden nach Einschalten der 
PWM dann doch an. Die Zeit ist reproduzierbar.
Der Bootstrap-Kondensator ist dabei die gesamte Zeit auf ca. VCC 
aufgeladen, also so, wie es sein sollte, wenn der Treiber abgeschaltet 
hat.

Udo

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Was passiert den am Error-Pin ?
Ist vielleicht im Aufbau was "merkwürdig "? Klingt ja fast so, als ob da 
irgendwas kapazitiv am wirken ist (wegen der Zeit). Würde mal den CS Pin 
und den ERR überprüfen. Sieht ja nun fast so aus als ob der IR meint 
einen Fehler zu erkennen und den Treiber runter fährt.

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

am ERR-Pin tut sich nichts. Er bleibt low und ist weit davon entfernt, 
über 1,8V zu kommen. Das Teil zeigt also keinen Fehler an.
CS ist mit VS verbunden, wird also nicht zur Stromüberwachung genutzt.

Ich werde mir wohl noch einen 2125 besorgen; vielleicht sind die beiden, 
die ich hier habe, ja (mittlerweile) hin. Obwohl, ich bin langsam davon 
überzeugt, dass der IR2125 nicht zuletzt wegen der PWM-Beschränkungen 
ein Fehler war. Und Zuverlässigkeitsprobleme (so ein Bekannter) soll es 
zudem geben...

Danke, Udo

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Naja, das CS laut Paln auf VS liegt ist ja klar, nur ob er es wirklich 
ist, messtechnisch erfasst am IC-Bein.

Die PWM Beschränkung gilt aber bei allen Highside Treibern mit 
Ladungspumpe, anders funktioniert es ja nicht.
Wieso überhaupt Highside Schalten ? Sind die 14V Masse mässig getrennt ?
Eventuell könnte man noch eine UF400x von den 14V über den Fets 
(Lastkreis) an VB legen (falls getrennt).

Eine Möglichkeit wäre noch die Dynamik in der Schaltung.
Gedankenexperiment:
Spannung da, PWM an. -> Fets machen auf. -> Hoher Spitzenstrom da Lampen 
kalt. -> Spannung bricht kurz ein. -> UVLO aktiv, PWM aus. -> Spannung 
kommt wieder hoch -> das Spiel beginnt von vorn, biss die Lampen etwas 
wärmer sind und die Spannung (an VCC !) nicht weiter einbricht als UVLO 
zulässt.

Wenn so ist, sieht man das mit einem Oszi am VCC pin deutlich, VB bleibt 
oben, da die Diode Rückfluss verhindert.
Abhilfe:
Zwischen 14V und VCC einen Widerstand (100-470 Ohm, je nach dem was der 
IR verbrät) oder dort eine UF Diode einfügen, damit die Spannung vom 
Elko C6 nicht zurück fliesst.

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Snt Opfer wrote:
> Naja, das CS laut Paln auf VS liegt ist ja klar, nur ob er es wirklich
> ist, messtechnisch erfasst am IC-Bein.

Ja, gemacht. Kein Unterschied, kein Signal zwischen beiden. Es würde 
sich dann wohl auch bei ERR bemerkbar machen.


> Die PWM Beschränkung gilt aber bei allen Highside Treibern mit
> Ladungspumpe, anders funktioniert es ja nicht.

Ja, leider. Andere gibt es, aber die sind recht langsam...


> Wieso überhaupt Highside Schalten ?

Hohe Last (bis max. 30A, im Fahrzeug, daher hohe Temperaturen möglich) 
-> niedriges RDSon gewünscht.


> Sind die 14V Masse mässig getrennt ?

Nein. 14V ist der Schaltungseingang, an dem die MOSFETs hängen. Richtung 
IR2125 kommt noch eine Entstördrossel dazwischen und eine TVS-Diode nach 
Masse.


> Eventuell könnte man noch eine UF400x von den 14V über den Fets
> (Lastkreis) an VB legen (falls getrennt).

Entfällt leider.


> Eine Möglichkeit wäre noch die Dynamik in der Schaltung.
> Gedankenexperiment:
> Spannung da, PWM an. -> Fets machen auf. -> Hoher Spitzenstrom da Lampen
> kalt. -> Spannung bricht kurz ein. -> UVLO aktiv, PWM aus. -> Spannung
> kommt wieder hoch -> das Spiel beginnt von vorn, biss die Lampen etwas
> wärmer sind und die Spannung (an VCC !) nicht weiter einbricht als UVLO
> zulässt.

Ähnliches hatte ich auch zunächst vermutet. Aber das passiert selbst mit 
2 Watt-Birnchen. Und mit denen sollte es nicht zu dem Effekt kommen. 
Außerdem kann man am Oszi nicht erkennen, dass sich irgendetwas tut.
Dann hatte ich noch den Gate-Widerstand erhöht, damit die MOSFETs 
langsamer schalten -> keine Änderung.


> Wenn so ist, sieht man das mit einem Oszi am VCC pin deutlich, VB bleibt
> oben, da die Diode Rückfluss verhindert.

VCC ist sauber und verändert sich nicht. Erst wenn die MOSFETs 
einschalten, kommt ein wenig Ripple drauf. Stört aber offensichtlich 
nicht, weil der Treiber danach einwandfrei funktioniert.

Danke, Udo

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

kann es ev. sein, dass das Teil ständig eine PWM sehen will, also mit 0% 
nichts anfangen kann?

Udo

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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> Wieso überhaupt Highside Schalten ?

Hohe Last (bis max. 30A, im Fahrzeug, daher hohe Temperaturen möglich)
-> niedriges RDSon gewünscht.

Ok, aber das ändert sich doch nicht, wenn die Fets gegen Masse schalten.
Ob die Nun "oben" oder "unten" im Strompfad hängen ist doch wurscht....
RDSon bleibt gleich !

Ich würde sie "unten" einbauen, dann bis Du alle Probleme los, brauchst 
keine Ladungspumpe.
Aber das Verhalten des IR ist trotzdem merkwürdig, dauer PWM ist wohl 
nicht gefordert.

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

argh, hätte es explizit dazu schreiben sollen: die Beleuchtung hängt bei 
den Fahrzeugen, für die die Steuerung gedacht ist, an Masse. Es muss 
also zwingend high-side geschaltet werden.

Ja, dauerhaft an (PWM = 100%) darf er nicht haben. Steht auch implizit 
in den Dokumenten zum Treiber. Von dauerhaft aus steht allerdings 
nirgends etwas...


Udo

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Ja, eben daher bleibt das Verhalten auch äusserst "merkwürdig".
Nun gut, blöd mit dem Highside-Zwang, funktionieren sollte es aber.

Einzige Möglichkeit die bleibt, ist eine Macke des IR2125.

Da Du ja nur Highside brauchst, würde ich eher zu Optotreibern greifen.
PC923 oder HCPL 3120 sind typische Kanidaten, einfach genauso beschalten 
als ob es Highsidetreiber sind, mit Diode und Kondensator für 
"Bootstrap". Eventuell die Ansteuerung anpassen, LED am Eingang. Der 
HCPL arbeitet mit PWM bis 20kHz problemlos mit (0-95%) und ist äusserst 
robust.
Die sind zuverlässig, kenne von IR nur die 2110 bzw. 2113 High/Low 
Treiber und die funktionieren, zum 2125 kann ich keine Praxiserfahrungen 
beisteuern, nur Effekte vom 2110 (das Gedankenspiel).

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

ich habe neue IR2125 bestellt. Wenn es auch mit den Teilen Probleme 
gibt, dann schauen wir weiter ;-)

Vielen Dank für Deine Hilfe!

Udo

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich hatte mit den Teilen auch ein Problem. Das ganze in einem kleinen 
Stepdown Wandler von 60-80V auf 0-50V bei 2A. Der IR2125 startet ab und 
erst ab einem größeren PWM Wert und macht auch sonst gelegentlich 
Problem.
Ein Problem war bei meiner Schaltung war anfangs, dass der Verbraucher 
eine Schaltung ist, und daher die Ausgangsspannung nicht ganz auf 0V 
zieht, damit sich der Bootstrapkondensator laden kann. Nach Versuchen 
mit Pullups und ähnlichem bin ich dann bei einer Application Note mit 
einem NE555 gelandet, der als Ladungspumpe den Bootstrapkondensator 
immer läd, egal auf welchem Potential dieser gerade liegt. Aber wirklich 
geholfen hat das nicht.
Ich verwende den IR2125 nächstes mal mit Sicherheit nicht wieder, denn 
irgendwie verhält der sich nicht so ganz so, wie man es vermuten würde.

Was spricht eigentlich gegen einen Profet zum Schalten von den Lampen ? 
Der hat alles integriert (Highsideschalter, Ladungspumpe usw.), nur die 
PWM darf nicht zu schnell sein, da die meisten Profets eine geringe 
Anstiegszeit haben.

Autor: UdoZ (Gast)
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Moin,

das Laden des Bootstrap-Kondensators ist eigentlich kein Problem. Zum 
einen haengen die Lampen an Masse und zum anderen habe ich noch einen 
niederohmigen Widerstand von den Sources nach Masse gelegt.
Ich vermute, dass es 'intern' irgendwelche Probleme gibt; vielleicht 
wegen eines Defektes. Mal sehen, was mit den bestellten 2125 so passiert 
;-)
Irgendwie fehlt halt eine vernueftige Alternative (Preis, 
Beschaffbarkeit).

Die Profet nutze ich sehr gerne und daher haeufig. In dem Fall (PWM ohne 
Flackern) sind mir die Teile aber zu langsam. Der BTS555 braucht fuer 1x 
Ein-/Ausschalten ja fast 1 ms.

Udo

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

UdoZ wrote:

> Mal sehen, was mit den bestellten 2125 so passiert ;-)

Damit funktioniert es ohne Probleme und so wie es sein soll. Also waren 
die 2 IR2125 offensichtlich defekt.

Udo

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Nur so (gibt da eine Legende), wo kamen die ersten IR2125 her ?
Reichelt ?

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

alle kamen von Reichelt, auch die neuen, mit denen es jetzt 
funktioniert.

Nr. 1 hatte ich wahrscheinlich geliefert, aber Nr. 2 war neu. Da sich 
die Schaltung zwischenzeitlich nicht geändert hatte, gehe ich daher 
davon aus, dass er bereits bei Lieferung defekt war.

Udo

Autor: Pölzleithner Reinhard (Gast)
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Schau doch mal hier:
Beitrag "IR2113 Probleme"

war ein ähnliches Problem.


1 ... Warum kein P-Kanal Fet?

2 ... Weißt du schon worauf du dich bei Automotive einläßt?
      Deine Schaltung ist definitiv nicht Automotive konform!!

3 ... besser HighSide Switches verwenden. Die sind meißt kurzschlußfest.

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Pölzleithner Reinhard wrote:

> 3 ... besser HighSide Switches verwenden. Die sind meißt kurzschlußfest.

Meinst einen Profet, hatten wir schon, ist wohl zu langsam.

@Udo

>alle kamen von Reichelt, auch die neuen, mit denen es jetzt
>funktioniert.

>Nr. 1 hatte ich wahrscheinlich geliefert, aber Nr. 2 war neu. Da sich
>die Schaltung zwischenzeitlich nicht geändert hatte, gehe ich daher
>davon aus, dass er bereits bei Lieferung defekt war.

;)

Die Legende besagt, das es eine zeitlang bei Rei***** mitunter "Fake" 
ICs und Transistoren gab. Musst mal im Forum suchen, da gab es bei 
einigen "merkwürdige" Effekte.

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Pölzleithner Reinhard wrote:
> 1 ... Warum kein P-Kanal Fet?

Strom bis ca. 30 Ampere.


> 2 ... Weißt du schon worauf du dich bei Automotive einläßt?

Ja.

>       Deine Schaltung ist definitiv nicht Automotive konform!!

Konform im Sinne von Zulassung/Prüfung? Korrekt, ist sie nicht.

Technisch sehe ich keine Probleme. Dazu muss ich aber ergänzen, dass das 
o.a. Schaltbild den Anschluss an das Bordnetz nicht korrekt darstellt. 
Die 14V für VCC werden z.B. hinter einer Kobination aus Entstördrossel, 
TVS-Diode und Kondensatoren abgegriffen.


> 3 ... besser HighSide Switches verwenden. Die sind meißt kurzschlußfest.

Kurzschlussfestigkeit ist nicht so sehr das Problem, weil die Versorgung 
abgesichert ist.
High-side-Schalter wie z.B. die PROFETs BTSxxx sind zu langsam für die 
gewünschte PWM und in der Summe deutlich teuerer.

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