Hallo,
ich habe vor kurzem schon mal um euren Rat gebeten und muss es wieder
tun.
Alter Beitrag hier: Beitrag "Diskreter MOSFET Treiber mit Push Pull funktioniert nicht."
Der Motor läuft so weit gut, die Strom und Spannungsverläufe sahen FAST
gut aus...
In Schaltplan2.png sieht man den generellen Aufbau EINER Phase - diesen
Aufbau gibt es in meiner Elektronik entsprechend dreimal. Jeweils für
Phase U, V und W. Wenn man nun einen Statischen Betriebspunkt der
Kommutierungstabelle herauspickt und sie die Zustände anschaut, ist
immer eine Phase floatend , während eine Phase mit PWM versorgt wird und
die andere auf GND liegt.
Dies Bewirkt allerdings, dass die Floatende Phase mit der PP-Spannung /
2 (Spannungsteiler an Induktivitäten) und der PWM Frequenz beaufschlagt
wird.
Im LT-Spice Schaltbild habe ich nur den relevanten Teil der High-Side
der Floating Phase herausgepickt. Bild spice2.png.
Es wirkt also Quasi, als wäre der Phasenausgang eine PWM Quelle mit
halber Spannung der original PWM. Nun passiert folgendes: der PNP
Transistor der Push-Pull Stufe wird Reverse-Leitend weil sein Collector
größer als die Basis wird. Damit fließt ein Strom von Collector zur
Basis und über den Basis-Vorwiderstand der Push Pull Stufe gegen GND.
Das alleine wäre jetzt nicht so schlimm, jedoch bewirkt der Stromfluss,
dass der Spannungszweig der Basen der PushPull Stufe eine relativ hohe
Spannung annimmt, sodass genug Strom in die Basis des NPN fließen kann
um diesen zu öffnen.
Das Resultat sieht man im Graphen spice_graph2.png - das Gate des
Mosfets wird auf einige Volt hochgezogen, sodass dieser leicht zu öffnen
beginnt und mir die Kommutierung versaut.
Habt ihr eine Idee, wie ich das Problem vermeien kann?
Gruß
Chris
Die Schaltung ist viel zu kompliziert. Vergiss das so. Highside schaltet
man anders. Ich bezieh mich auf das mittlere Schema.
Einen PFet muss man nur runterziehen. Also D1 und alles links davon weg,
und R1 an Vcc. R4 weg. Q3 durch eine Stromquelle aus Q3 und einem
Emitter widerstand erstezen. Dort soviel Strom runterlassen, dass an R1
genuegend spannung abfaellt, um den PFET durchzuschalten. R3 weg.
Zitat: "Also D1 und alles links davon weg...."
Wie soll denn dann der Leistungs-FET M1 sauber durchsteuern, wenn die
Diode fehlt, kann das Potential nicht mehr unabhängig floaten.
Das mit der Konstantstrom-Quelle ist aber vielleicht ne gute Idee, das
werde ich mal ausprobieren.
Gruß
Chris
Chris schrieb:> Das Resultat sieht man im Graphen spice_graph2.png - das Gate des> Mosfets wird auf einige Volt hochgezogen, sodass dieser leicht zu öffnen> beginnt und mir die Kommutierung versaut.
Das glaube ich noch nicht. Die Gatespannung geht zwar nach oben, aber
nicht mehr als die Sourcespannung (die rote und die grüne Kurve liegen
im interessanten Bereich gerade übereinander).
VGS bleibt also unterhalb der Schwelle und der Higheside-FET sperrt
durchgehend. Trage bitte mal in deiner Simu V(gatehs,output) in LTSpice
auf, dann sieht man die Aufsteuerung des FETs direkt.
Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:> Die Schaltung ist viel zu kompliziert. Vergiss das so. Highside schaltet> man anders. Ich bezieh mich auf das mittlere Schema.> Einen PFet muss man nur runterziehen.
Blöd nur, daß Chris (Gast) sowohl auf H- als auch L-Side je einen
n-Kanal-MOSFET verbaut hat. Und selbst wenn da ein p-Kanal-MOSFET auf
der H-Side wäre, dann würde man dessen Gate nicht nur durch einen
Widerstand von 2.2K entladen wollen. Die Gegentakt-Treiberstufen von
Chris (Gast) sind schon richtig.
XL
Danke erstmal für die vielen Zuschriften.
@Siebzehn Zu Fuenfzehn: Die N-MOS als Leistungsschalter sind schon so
verbaut und P-MOS haben eben viel schlechtere Eigenschaften als N-MOS,
wesshalb ich hier auch auf das Bootstrap-Verfahren gesetzt habe.
@Achim S.: Du hast vollkommen recht! Die Gate-Spannung schwankt zwar,
aber im Gleichtakt mit der Sourche Spannung - Der Mosfet macht überhaupt
nicht auf, die schlechten Stromverläufe lagen an einem Fehler in der
Kommutierungs-Tabelle (Software). Jetzt schaut alles gut aus. ABER...
... jetzt ist mir ein neues Phänomen aufgefallen!
Die Widerstände vor der PushPull Stufe (R300, R301 im ersten Bild)
werden teuflisch Heiß, mit Infrarot Thermometer gemessen 95 Grad! Ich
kann nicht genau sagen, welcher jetzt so heiß wird, da es mit dem
Infrarot Ding ja nicht so punktuell messen geht. Aber ich vermute mal es
ist R301, der in diesem Betriebspunkt ja gegen Masse geschalten ist.
Da fließt dann der ganze Strom durch, der über die Basis des PNP
rausfließt und fällt halt hier ab. Ist dieser Betriebszustand evtl. auch
für den PNP Transistor der PushPull Stufe kritisch? Wie könnte man hier
etwas dagegen wirken?
Gruß
Chris
Chris schrieb:> Jetzt schaut alles gut aus. ABER...>> ... jetzt ist mir ein neues Phänomen aufgefallen!
musst du den unbedingt noch einen drauf setzen ;-)
Chris schrieb:> Die Widerstände vor der PushPull Stufe (R300, R301 im ersten Bild)> werden teuflisch Heiß, mit Infrarot Thermometer gemessen 95 Grad!
2,2kOhm an 21V machen 0,2W. (wenn der FET dauerhaft ausgeschaltet ist,
beim Pulsen reduziert sich die Leistung). Wenn du 1/4W Widerstände
verbaut hast, wird der schon recht warm, obwohl 95° übertrieben klingt -
aber die Messgenauigkeit mit IR-Thermometer muss auch nicht immer super
sein.
Bau einen Widerstand ein, der 1/2W abkann oder teile die Leistung auf
mehrere Widerstände auf (zwei mal 4k4 parallel) und achte beim Einlöten
darauf, dass die Wärme vernünftig abgeführt werden kann.
Chris schrieb:> Ist dieser Betriebszustand evtl. auch> für den PNP Transistor der PushPull Stufe kritisch?
Na ja, am Widerstand fallen ca. 20V ab, am Transistor ca. 0,2V. Den
sollte das kalt lassen.
Achim S. schrieb:> am Transistor ca. 0,2V
Das bezieht sich auf den NPN (Q3 bzw. T301). Wieso du meinst, dass der
pnp kritisch belastet werden kann, verstehe ich momentan nicht.
Was war eingentlich noch mal der Grund, warum du keinen integrierten
Halbbrückentreiber verwendest?
Hallo Achim S.,
danke für deine Mühe!
Also ich hab noch mal Aufgezeichnet, wie der Strom meiner Meinung nach
in diesem Betriebspunkt fließt (siehe Bild). Klar hast du recht, wenn
alles gepulst ist, dann schwächt sich das ab.
Aber jetzt mal nur für diesen Betriebspunkt: Vor dem PNP an dessem
Collector messe ich etwa 11 V, was ungefähr der Halben Betriebsspannung
des Motor-PWMs entspricht. So weit noch klar.
Dieser fließt jetzt durch den PNP rückwärts ab - am PNP bleiben 0,3
hängen, am R300 10,7V - Mit U²/R = P komm ich auf 0,76 Watt am
Wiederstand - was wohl auch die 95° C erklärt. Ein Wunder, dass er nicht
hopps geht.
Den Widerstand könnte ich noch etwas vergrößern bzw., eben wie du
vorgeschlagen hast, zwei einbauen. Das ist nicht so das Problem.
Aber mag der PNP diesen Rückwärtsstrom? Kann der das länger ab?
Wieso ich keinen integrierten nehme... naja ich wollte gerne mal das
komplette Konzept verstehen und mir dieses Thema mal genau ansehen. Hat
keinen Tieferen Sinn. Und ich hatte alle Bauteile dafür hier.
Dank und Gruß
Chris
Also
ok, jetzt sehe ich was du meinst. In der Simu hattest du als
Basiswiderstand 2k2, in der Schaltung sind es 150Ohm. Mit den 2k2 wäre
der Strom aus meiner Sicht unkritisch. Mit den 150Ohm ist zwar
(offenbar) nicht unmittelbar tödlich für den pnp, aber schön finde ich
es auch nicht.
Eine kleine Schottkydiode am Kollektor sollte den Inversbetrieb
verhindern, in dieser Betriebsphase sieht der FET dann wahrscheinlich
ein negatives U_GS (oder doch nicht? Man müsste sich mal alle
Betriebszustände und alle Strompfade durchdenken). Was dann an Strom
über R216 zum Gate fließt, kann über R218, die BE-Diode und R301
abfließen.
Der FET sollte sich auch mit dem Spannungsabfall an der Schottky noch
halbwegs abschalten lassen. Ausprobieren würde ich es an deiner Stelle
mal, aber das geht schon ziemlich in Richtung Gepfrimel.
Sorry, dass ich das mit dem PFet falsch verstanden habe. Ein Selbstbau
einer Halbbruecke macht eigentlich nur Sinn wenn sie DC koennen muss.
Und dann nimmt man PFets.
Hinter einem Treiber, der einen einzelnen FET ansteuern muss, benoetigt
man keinen Gate Widerstand. Ich wuerd da die Gegentaktstufe direkt aufs
Gate verbinden.
Hi Leute,
also vielen Dank für eure Beteiligung - ich hab jetzt den Widerstand
erhöht und die Wärmeentwicklung ist weg, bei gleicher Performance.
Eine Diode hab ich jetzt nicht drin, ich schau mal wie lange das jetzt
so hält und wenn es dann kaputt geht, weiß ich ja ziemlich sicher wo ich
zuerst suchen muss.
Dank und Gruß
Chris
Schaltplan2.png
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Spice2.png
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spice_graph2.png
(2 KB)
