Guten Tag,
Ich bin grad am verzweifeln! Ständig "raucht" mir mein IC IR2110 ab
(Also es fließt anscheinend kurzzeitig ein zu hoher Strom und danach
kommt kein HO-Signal mehr am Ausgang des IR 2110! Ich erzeuge mit einer
ne555 Schaltung ein PWM Signal, das mit dem IR2110 dann entweder
Highside oder Lowside der Halbbrücke schalten soll! Wichtig hierbei ich
will einmal nur die Highside schalten ohne das die Lowside angeschlossen
ist! lowside ohne Highside hat wunderbar funktioniert! Wenn ich jetzt
aber die Lowside nicht schalte raucht mir der IC ständig ab! Im Anhang
der Schalplan den ich mit PSpice gezeichnet habe! Unterschied zum
aufgebauten Versuch ist das LIN mit Ground verbunden ist und die
Verbindung vom IR2110 zum Gate des Lowside-Fet getrennt ist. Außerdem
kommt das PWM Signal wie gesagt von einer Ne555 Schaltung und hat wie
gesagt ja auch wunderbar mit der Lowside Funktioniert! Die Induktivität
ist zu Testzwecken eingefügt um die Kabelinduktivitäten darzustellen.
Fragen:
1.Sind meine Bauteile denn richtig dimensioniert?
2.Fehlen eventuell Freilaufdioden die ja aber eigentlich schon im Mosfet
vorhanden sind?
Sonstige Fehler??
Mir sind jetzt schon 4 ICs abgeraucht und bald sind keine mehr da ;-)
Vielen Dank für eure Hilfe!
MFG
Hmm, weißt Du was eine Bootstrapschaltung ist?
Die Highside des Gatetreiber muss mit einer Versorgungsspannung
betrieben werden, die auf das springende Potential bezogen ist.
Bei Anwendungen mit 0..95% Tastgrad kann man die von Dir gewählte
Schaltung nehmen. Hier wird über die Diode D3 bei eingeschaltetem Low
Side MOSFET der Pufferkondensator der Highside Versorgung aufgeladen.
Danach kann die Highside auch ein Gate Steuersignal erzeugen.
100 % Tastgrad (oder wie du versuchst nur den oberen Schalter zu
betreiben) ist schaltungstechnisch nicht möglich, da der High side
Kondensator nie nachgeladen wird.
Möglichkeit 1:
Niemals > 95 Tastgrad anlegen
Möglichkeit 2:
Erzeuge mit einem DC/DC Wandler eine potentialfreie Stromversorgung für
die HighSide.
EDIT:
Wo erzeugst Du eigentlich Deine Totzeit??
Hi!
Danke für deine Antwort!
Also die PWM von der ne555 Schaltung kann ich per Poti regeln. Habe sie
von 25% bis 75% verändert also bin nie über 95% gekommen! Weiß nicht ob
du meine Beschreibung richtig verstanden hast! Das Gate vom Lowside-Fet
ist nicht mit dem Treiber verbunden. Was meinst du genau mit Totzeit?
Ist das die Zeit die benötigt wird, um den Bootstrapkondensator zu
laden?
wieso der IC abraucht kann ich dir nicht sagen... aber bei diesem IC nur
die high side zu verwenden ist nur mit einer externen mitlaufenden
stromversorgung oder in sonderfällen möglich.
grund dafür ist, daß die bootstrap-schaltung für den oberen mosfet auf
sichere low-pegel am ausgang der halbbrücke angewiesen ist damit der
bootstrap-kondensator geladen werden kann. dieser versorgt während der
high-pegel die high side und den high side FET.
sonderfall ist wenn die low-pegel am halbbrückenausgang von alleine
entstehen ohne daß durch die low side aktiv nach low gezogen wird. also
z.b. step-down-wandler, die ein bestimmtes tastverhältnis nicht unter-
bzw. überschreiten.
eine schnelle(!!) freilaufdiode solltest du auf jeden fall mit einbauen,
die dioden in den FETs neigen manchmal zur trägheit. vielleicht ist das
schon die ursache für dein IC-sterben.
(mist, zweiter)
Jens Hildegard schrieb:> Habe sie> von 25% bis 75% verändert also bin nie über 95% gekommen! Weiß nicht ob> du meine Beschreibung richtig verstanden hast!
Doch, schon. Dadurch dass Du die Gateleitung der Lowside unterbrochen
hast, kann der Bootstrap Kondensator garnich geladen werden :(.
http://fairchildsemi.com/an/AN/AN-6076.pdfJens Hildegard schrieb:> Was meinst du genau mit Totzeit?
Hmmm, da fehlen wohl noch ein paar elementare Grundlagen!!
Wenn du in einer Halbbrücke den oberen und unteren Schalter ohne eine
bestimmte Verriegelungszeit betreibst, dann kommt es zu einem
Halbbrückenkurzschluss (Zwischenkreisspannung wird durch beie MOSFETs
direkt kurzgeschlossen). So wie du es beschreibst, hast Du keine
eingeplant und dein Gatetreiber erzeugt auch keine.
Ich habe da noch weitere Vermutungen:
Schlechtes Layout (ungünstige Leiterbahnführung ) Bitte mal Foto
posten.
Michael O. schrieb:> Jens Hildegard schrieb:>> Habe sie>> von 25% bis 75% verändert also bin nie über 95% gekommen! Weiß nicht ob>> du meine Beschreibung richtig verstanden hast!>> Doch, schon. Dadurch dass Du die Gateleitung der Lowside unterbrochen> hast, kann der Bootstrap Kondensator garnich geladen werden :(.> http://fairchildsemi.com/an/AN/AN-6076.pdf
doch kann er! ohne IC getestet! also Mosfet per Hand geschaltet...
> Jens Hildegard schrieb:>> Was meinst du genau mit Totzeit?> Hmmm, da fehlen wohl noch ein paar elementare Grundlagen!!> Wenn du in einer Halbbrücke den oberen und unteren Schalter ohne eine> bestimmte Verriegelungszeit betreibst, dann kommt es zu einem> Halbbrückenkurzschluss (Zwischenkreisspannung wird durch beie MOSFETs> direkt kurzgeschlossen). So wie du es beschreibst, hast Du keine> eingeplant und dein Gatetreiber erzeugt auch keine.
da der Lowside-Fet aber nie geschaltet wird sollte das Kurzschließen ja
kein Problem sein! In diesem Fall soll ja nur die Diode des FETs ihren
Zweck erfüllen.
Zur Totzeit:
Also meinst du es könnte daran liegen das wenn nur der Highside-Fet
geschaltet wird der Kondensator es nicht schafft sich komplett
aufzuladen? Denke der Fet sollte heile sein (@ Andreas)!
> Ich habe da noch weitere Vermutungen:> Schlechtes Layout (ungünstige Leiterbahnführung ) Bitte mal Foto> posten.
Ist nich auf ner Platine aufgebaut! bzw die Halbbrücke nicht! Dient nur
zu Testzwecken wie warm die Fets beim schalten werden.
Jens Hildegard schrieb:> Ist nich auf ner Platine aufgebaut! bzw die Halbbrücke nicht! Dient nur> zu Testzwecken wie warm die Fets beim schalten werden.
Steckbrett? Sind die FETs zufällig über lange Leitungen angeschlossen?
Jens Hildegard schrieb:>> Doch, schon. Dadurch dass Du die Gateleitung der Lowside unterbrochen>> hast, kann der Bootstrap Kondensator garnich geladen werden :(.>> http://fairchildsemi.com/an/AN/AN-6076.pdf>> doch kann er! ohne IC getestet! also Mosfet per Hand geschaltet...
Das ist murks.
Jens Hildegard schrieb:> Also meinst du es könnte daran liegen das wenn nur der Highside-Fet> geschaltet wird der Kondensator es nicht schafft sich komplett> aufzuladen? Denke der Fet sollte heile sein (@ Andreas)!
Das hast Du nicht verstanden. Lies unten weiter.
Jens Hildegard schrieb:> da der Lowside-Fet aber nie geschaltet wird sollte das Kurzschließen ja> kein Problem sein!
Dein erstes Problem ist, dass der Highside Kondensator auf seine 12 V
nur geladen werden kann, wenn regelmäßig der LowSide Mosfet angeschaltet
wird. Wenn Du keinen hast (nur Freilaufdiode) oder ihn nicht
anschaltest, kann die Highside Stromversorgung nicht bereitgestellt
werden.
Du verwendest N-MOSFET und musst ca. 10V positivers Potential als am
Source anlegen, damit die voll durchschalten. Bei unteren MOSFET ist das
auch kein Problem, da die Versorgungsspannung von 12 V auf das
Sourcepotential des LowSide MOSFET bezogen ist.
Bei der Highside musst Du 10V positiver sein als der Source-Anschluss
des oberen MOSFET, als in deinem Fall +34V bezogen auf Masse. Da Du den
Bootstrap Kondensator (wegen fehlendem Schaltsignal des Lowside MOSFET)
nicht ordentlich auflädst, reicht die Spannung nicht aus, wenn er den
HighSide FET schalten soll.
Außerdem nehme ich stark an, dass Dein (fliegender) Aufbau deutlih zu
viel Streuinduktivität hat. Geht der Chip kaputt mit angeschlossener
Last oder ohne?
Wie gesagt ist nur zu Testzwecken! Also Mosfet sollen auf verschiedene
Kühlörper montiert werden! Leitungen HO LO und die Mittelanzapfung
werden mit Kabeln aus dem restlichen Aufbau herausgeführt! Also
Schaltungsaufbau bis zu den Mosfets auf Streifenrasterplatine danach
Kabelsalat ;-) Kabel mit Bananesteckern! Ist auch nich möglich das
alles auf ne Platine zu packen! Die Lastwiderstände sind riesen groß da
noch einige parallel geschaltet werden sollen um den Strom zu erhöhen
(außerdem Kühlung erfoderlich die werden verdammt heiß bei den
erreichten 80Watt)! Mit einem Hochleistungswiderstand fließen ja schon
3,5A. soll aber noch bis 17 A.. hochgehn.
Jens Hildegard schrieb:> Leitungen HO LO und die Mittelanzapfung> werden mit Kabeln aus dem restlichen Aufbau herausgeführt! Also> Schaltungsaufbau bis zu den Mosfets auf Streifenrasterplatine danach> Kabelsalat ;-) Kabel mit Bananesteckern!
So etwas macht man bei den 20nS Flanken des IR2110 nicht. Kein wunder
knallt das.
> Jens Hildegard schrieb:>> da der Lowside-Fet aber nie geschaltet wird sollte das Kurzschließen ja>> kein Problem sein!>>> Dein erstes Problem ist, dass der Highside Kondensator auf seine 12 V> nur geladen werden kann, wenn regelmäßig der LowSide Mosfet angeschaltet> wird. Wenn Du keinen hast (nur Freilaufdiode) oder ihn nicht> anschaltest, kann die Highside Stromversorgung nicht bereitgestellt> werden.
Simuliert mit Spice funktioniert es aber.
> Du verwendest N-MOSFET und musst ca. 10V positivers Potential als am> Source anlegen, damit die voll durchschalten. Bei unteren MOSFET ist das> auch kein Problem, da die Versorgungsspannung von 12 V auf das> Sourcepotential des LowSide MOSFET bezogen ist.> Bei der Highside musst Du 10V positiver sein als der Source-Anschluss> des oberen MOSFET, als in deinem Fall +34V bezogen auf Masse. Da Du den> Bootstrap Kondensator (wegen fehlendem Schaltsignal des Lowside MOSFET)> nicht ordentlich auflädst, reicht die Spannung nicht aus, wenn er den> HighSide FET schalten soll.>
Hab ich alles verstanden und genauso sieht das auch simuliert aus ohne
dass die Lowside geschaltet wird.
> Außerdem nehme ich stark an, dass Dein (fliegender) Aufbau deutlih zu> viel Streuinduktivität hat. Geht der Chip kaputt mit angeschlossener> Last oder ohne?
Bis jetzt nur mit Last getestet
>> Dein erstes Problem ist, dass der Highside Kondensator auf seine 12 V>> nur geladen werden kann, wenn regelmäßig der LowSide Mosfet angeschaltet>> wird. Wenn Du keinen hast (nur Freilaufdiode) oder ihn nicht>> anschaltest, kann die Highside Stromversorgung nicht bereitgestellt>> werden.>>Simuliert mit Spice funktioniert es aber.
Wenn am Ausgang eine Last gegen GND geschaltet ist, kann das auch
funktionieren, ohne dass der Low-Side Transistor geschaltet wird. Vor
allem dadurch, dass eine induktive Last dran hängt, geht die Body-Diode
des Low-Side Mosfets automatisch an, das hat dann den erwünschten
Effekt.
Vermutlich geht der Treiber kaputt, weil durch den Aufbau negative
Spannungen am High-Side Ground entstehen. So eine Schaltung darf man
niemals mit freier Verkabelung und Bananensteckern aufbauen.
> Also Mosfet sollen auf verschiedene Kühlörper montiert werden!
Das ist auch eine ganz schlechte Idee. Die müssen so nah wie möglich
nebeneinander platziert werden.
Oje, da fehlen wohl noch einige wichtige Grundlagen ...
Die Welt sieht anders aus, wenn man von Digitallogik oder stationärer
Analogtechnik zur Leistungselektronik wechselt.
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Auch scheint dein Aufbau nur eine unzureichende Abblockung der
Versorgungsspannung zu haben. Bei Induktiven Lasten werden dir wegen der
wenigen Kapazität die Spannungsspitzen den Treiber/Die MOSFETs killen.
>> Also Mosfet sollen auf verschiedene Kühlörper montiert werden!>> Das ist auch eine ganz schlechte Idee. Die müssen so nah wie möglich> nebeneinander platziert werden.
Naja also nacheinander beide auf verschiedene! Also nich einer da und
der andre da...
Wodurch kommen denn die negativen Spannungen zu Stande? nur durch die
Induktivitäten der Kabel?
Simon K. schrieb:> Auch scheint dein Aufbau nur eine unzureichende Abblockung der> Versorgungsspannung zu haben. Bei Induktiven Lasten werden dir wegen der> wenigen Kapazität die Spannungsspitzen den Treiber/Die MOSFETs killen.
Ist ja nicht direkt eine Induktive Last, die ist nur im Modell eingebaut
um die Kabelinduktivitäten zu berücksichtigen!
> Wodurch kommen denn die negativen Spannungen zu Stande? nur durch die> Induktivitäten der Kabel?
Bau mal in deine Simulation für jede Leitung eine Induktivität ein, die
Induktivität sollte ungefähr 1nH/mm sein, also abhängig von der
Leitungslänge. Wichtig sind auch die Masseverbindungen, also dass auch
dort Induktivitäten entsprechend der Leitungslänge simuliert werden.
Dann wirst du sehen, dass jede Menge Spannungsspitzen (positiv und
negativ) entstehen.
Hi!
Hat etwas länger gedauert! Habe das jetzt mal simuliert! Und bekomme
üble Spannungsspitzen! Gibt es denn eine Möglichkeit diese irgendwie zu
kompensieren ohne den Aufbau zu ändern? Eventuell Snubberschaltung oder
weitere Freilaufdioden?
Mfg
Einen Aufbau mit hohen Streuinduktivitäten kann man mit Snubbern nicht
wirklich verbessern.
Da kannst natürlich mehr Leistung in den Widerständen verbraten um deine
Halbleiter zu schützen, davon werden die Ansteuersignale aber auch nicht
besser.
Die erste Regel der Leistungselektronik lautet immer noch: mach einen
guten (niederinduktiven) Aufbau.
> Gibt es denn eine Möglichkeit die Spannungsspitzen rechnerisch zu> ermitelln? Mittels Induktionsgesetz oder so?
Wenn du den Strom (i) und die Induktivität (L) kennst, geht das relativ
einfach:
U_ind = L * di/dt
Das Problem ist meistens, den genauen Stromverlauf zu bestimmen, der
hängt auch von den Induktivitäten der Leitungen ab.
Man kann also nicht einfach sagen, dass durch Halbierung der
Induktivität auch die Spannung halbiert wird. Es kann durchaus auch
passieren, dass die Spannung gleich groß bleibt und der Strom einfach
nur schneller ansteigt.
Halbbr__cke.PNG
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