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Gate Treiber diskretGuten Tag, habe schon einige ir2101 verschossen, nun möchte ich es diskret versuchen. 20Khz sollte sie können, ob die Schaltung wohl funktioniert? Kann mal wer urteilen?
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Unsinn. Du solltet dich lieber fragen, warum die bei dir kaputt gehen.
Warum willst du das Rad neu erfinden? Aus reinem Ehrgeiz und Lernzweck? So ein High SIDE Treiber ist nicht ganz so einfach aufgebaut. Geht sowas sinnvoll auch bipolar? Keine Ahnung. Auf jeden Fall wird es nicht einfacher. Irgendwie fehlt die Verbindung von T3 zum Ausgangssignal, was ja die schwebende Masse des high side drivers ist. Ich meine, der Kollektor von T3 muss an den Ausgang. Welches maximale Tastverhältniss soll das Ding denn können? Der statische Stromverbrauch von dem Ding ist ziemlich hoch. T1 hat ca. 2mA Kollektorstrom, die müssen aus der schwebenden Versorgung kommen. Der Basiswiderstand an T3 zieht um die 7mA. Macht in Summe ca. 9mA, welche die 47uF mit 190mV/ms entladen. Naja, geht so. @ Falk: Danke für den Tipp, habe vergessen, den Kollektor von T3 mit der schwebenden Masse zu verbinden. P.S. Habe mich auch schon mit Assembler gequält... Die IR2101 wurden bei meinen Versuchen mit Motorsteuerung samt Fets gekillt.
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Gast
#8036542
100% Duty Cycle gemacht?
Eher weniger als 100% duty cycle belastet die fets (Wärme). Aber bei Versuchen mit Rekuperation hat es mir zahlreiche gekillt, ansonsten funktionierte die Motorsteuerung problemlos. Ein Tipp: gib auch den Widerständen Namen, nicht nur Werte. Denn sonst hilft es dir nicht viel, wenn ich sage, dass mir der 2k2 Widerstand suspekt vorkommt. Noch viel suspekter ist mir aber der 0,1mOhm Widerstand. Der ist niederohmiger als eine Lötstelle. Bei der Bootstrap-Schaltung bekommt man einen Knoten ins Hirn, so wie die im Kreis herumfährt. Aber ich an deiner Stelle würde diese Schaltung einfach mal in LTSpice hacken und mir ansehen, was da passiert. Ich würde mir da im Besonderen die Uc vom T1 anschauen. Denn wenn die Hi einschaltet, dann ist Ue vom T2 48V+48V, am unteren 2k2 fallen 4V ab, an der Ube vom T2, verbleiben locker 90V Uce für den T1. Schon viel für einen 80V-Tansistor. Und eines ist klar: auch deine Schaltung kann keine 100% PWM auf der Highside.
Ja, da wird wohl die Spannung über die Maßen ansteigen. :
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Na da haben wir es doch. Da fehlt vermutlich der ausreichend große Zwischenkreiskondensator und eine ausreichend stromstarke Spannungsbegrenzung (Bremschopper). @ Lothar: Danke für den Kommentar. Ein weiterer Fehler von mir, PWM werde ich natürlich nur bei dem low-side-fet ohne Ladungspumpe anwenden. :
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Besten Dank für die Antworten, melde mich mogen wieder.
Gegenüber dem ESR des Kondensators fällt der nicht weiter auf ;-)
Gast
#8036577
Der würde doch sogar statische Ansteuerung vertragen.
Da ist also der Wurm drin. Gingen nur die Treiberchips hin oder hat es auch Mofets mitgerissen?
Genügt Dir das, oh Weiser?
Na da bin ich ja beruhigt, denn ich dachte es liegt an mir. Vielleicht erstmal hier lesen: https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM und hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/Zwischenkreiskapazit%C3%A4t :
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So, nun ein update. Zur Info: Beim Motorcontroller handelt es sich um einen BLDC, es würde also drei high side Gatetreiber geben und drei low side. Ich hoffe, dass Diode1 den Spitzenstrom beim Aufladen des Elkos verträgt, habe den niederohmigen Widerstand beim Elko entfernt.
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Wenn man anstelle des oberen N-Mosfet einen P-Mosfet verwendet, wird nicht nur die Ansteuerung viel einfacher, sondern man kann außerdem 100% Einschaltdauer machen.
Kannst Du mir einen P Mosfet nennen, der 36V Gatespannung erträgt? Gruss Jan
Hoffnung ist in der Elektronik ein schlechter Ratgeber. Wozu gibt es Datenblätter. Tip: Bei Elkos mit 47 µF gibt es bauartbedingte Unterschiede in den Eigenschaften. Es gibt nicht DEN Elko. Der Strom hängt auch von den Eigenschaften deiner 15V-Versorgung ab. Und auch Dioden gibt es mit verschiedener Impulsbelastbarkeit, je nach Typ. p.s. Mach doch mal den Knoten aus dem Schaltplan :
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Wozu? Man benutzt einen passenden Treiber, welcher die Gate-Source Spannung auf sinnvolle Werte gegrenzt. https://www.mikrocontroller.net/articles/H-Br%C3%BCcken_%C3%9Cbersicht#Diskrete_H-Br%C3%BCcken @ Falk B.: Das mit den 36V Gatespannung habe ich eher ironisch gemeint.
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Was ausser Ironie spricht sonst gegen einen P-Mosfet?
Du kannst einfach aus dem 0R0001 einen höherohmigen Widerstand machen, dann ist auch das Störverhalten an dieser Ecke besser, weil es eben keine hohen Stromspitzen zum Laden des Elkos gibt. In manchen Schaltregler-Appnotes ist genau sowas beschrieben: ein Serienwiderstand zum Bootstrap-C.
Du hast den R1,5 zwischen dem R1 und dem R2 an der Basis vom Q1 vergessen... ;-) :
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@ Falk B.; Danke für den schönen Schaltplan, hatte beim besten Willen nicht begriffen was Rainer mit "Knoten" meinte.
Stimmt nicht! Das gibt schon ein paar ordentliche Stromspitzen, vor allem wenn man Tastverhältnisse nahe 100% fährt. Lothar, deine Verallgmeinerungen werden immer schlechter. Wie zuletzt mit dem Ethernetkurzschluß . . .
Ja EBEN! Um den Strompuls abzuschwächen!
Nö, eigenmächtig entfernt, weil sinnlos. At 20 kHz a discrete driver can work, but stability and gate current are key. The main issue is usually not frequency, but whether the driver can charge/discharge the MOSFET gate fast enough. IR2101 already provides level shifting and proper drive timing, which is hard to fully replicate with discrete parts. If you go discrete, make sure you have a strong push-pull stage and proper dead-time, otherwise you may run into switching losses or shoot-through. zusammengefaßt: Du wirst das Problem nicht lösen indem Du auf diskrete Treiber setzt. Eher schaffst Du weitere Probleme weil Du damit nicht an die Performance integrierter Treiber herankommen wirst. :
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Spannungseiler und Zenerdiode wurden doch schon erfunden. Setze sie sinnvoll ein. Besten Dank für die Antworten, thanks for comment. @ Lothar M., @ Gerald B. : Ich habe nicht erwähnt, dass die 36V nur eine Nennspannung ist, in Wahrheit kann diese Spannung von 30...42V varieren(Li Ion), da scheint mir eine Gatesteuerung mit Spannungsteiler nicht geeignet. Momentan bastle ich an der Schaltung und werde berichten. Gruss Jan
Und? Im Anhang mal die einfachste Ansteuerschaltung. Dieser Schaltung ist die HighSide-Versorgungsspannung egal (solange die größer als etwa 17V ist), die Ansteuerung des Mosfet und die Ein-/Ausschaltzeiten verändern sich nicht. Im Beispiel 200kHz Schaltfrequenz, Ausschaltverzögerung ~137ns, Einschaltverzögerung kleiner, rot=Ausgang, grün=Steuersignal 0V/5V. Je nach Anforderungen an Frequenz und Strom kann man die Schaltung umdimensionieren oder mit Konstantstromquelle oder Gegentakttreiber oder Mosfettreiber aufblasen.
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@ Arnor: nach meiner Schätzung erhält das gate des Fet mit dieser Schaltung bis zu -30V, was wohl zuviel ist- oder?
Nur, wenn man die Funktion der Schaltung nicht kapiert. Die Ugs im Einschaltzustand ist immer ~-12V, egal wie hoch die Versorgung ist (solange >17V). :
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Es ist gar nicht nötig. Der Treiber sorgt dafür, daß nur ca. 12V U_GS auftreten. Das Gate wird NICHT auf GND gezogen sondern auf V+ - 12V.
Als Hilfe für Jan S.: Der 2N2222A mit dem Widerstand von 47Ω am Emitter ist eine Konstantstromquelle. Man sollte bei der letzten Schaltung aber unbedingt erwähnen, dass man den NPN-Transistor dann unbedingt mit genau 0 V bzw. +5 V ansteuern darf. Zurück zur ursprünglichen Schaltung bzw. dem Schaltplan von Falk B.: Je nach Gate-Kapazität des Leistungs-MOSFETS Q3, dessen Typ ja noch immer beharrlich verschwiegen wird, kann die Stromverstärkung von Q2 reichlich knapp sein, um das Gate ordentlich schnell aufzuladen. Und wenn das ganze womöglich auch noch ein Logic-Level-MOSFET mit sehr geringer Threshold-Spannung ist, erfolgt das Entladen durch Q2 möglicherweise auch zu langsam. So schick LL-MOSFETs für langsame bzw. seltene Schaltvorgänge sein mögen, so hoch ist auch der Preis in Form einer sehr hohen Gatekapität von teils etlichen hundert Nanofarad.
Tatsächlich mit 5V Ansteuerung funktioniert es, ich habe zuerst mit 12V probiert, das hat den oberen Widerstand geröstet.
Bevor Du weiter so dilettantisch herumprobierst, solltest Du Dich überhaupt mal mit den Grundlagen der Bauelemente und Schaltungen beschäftigen und dies auch verstehen. :
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Beitrag #8036996 wurde vom Autor gelöscht.
@ Arno: Ich sehe erst jetzt, dass Du im Beitrag 16:35 geschrieben hast: 0/5V.
Ja, hatte die Schaltung tatsächlich nicht kapiert. Ich sehe jetzt, dass es eine simple und tricky Schaltung ist, darüber hinaus schaltet sie sehr schnell ein und aus(laut Diagramm). Allerdings habe ich ausgerechnet, dass bei 42V am 2N2222 c.a. 26V abfallen und somit diesen bei dauerhaftem Einschalten etwa mit 2,3W belasten - mehr als 20V Betriebsspannung dürfte den 2N2222 überhitzen.
Mag sein, darauf habe ich nicht geachtet, es sollte nur das Prinzip gezeigt werden. Wenn du nur mit 20kHz schalten willst, kann man die Schaltung ja einfach hochohmiger und damit langsamer machen und eine entsprechende Totzeit beim Übergang von high-low-high programmieren. Im Anhang ein Vorschlag mit viel höherer Geschwindigkeit (~40ns Verzug, Schaltfrequenz jetzt 1MHz) und viel weniger Strom bzw. Verlustleistung. Die Schaltung kann man direkt übernehmen. Auch bei dieser Schaltung ist die Ugs auf ~-11V begrenzt.
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Danke für den Tipp, wirklich beeindruckend, diese Schaltzeiten.
Das schöne an Simulationen ist das sie wunderbar zeigen wie es gehen könnte... doch die dann vermessene Realität verursacht, wenn richtig gemessen, doch einiges an Kopfzerbrechen um die Differenz von Simulation zu Realität zu verstehen.... iaW: Sieht nett aus aber ich würd das sehr sehr gut nachmessen ob das, was die Simulation da ankündigt auch dem entspricht was die Realität dann liefert, vor allem wenn es mehr als ein paar Ampere sind die (ab)geschaltet werden.... Viel Erfolg Naja ganz ohne Gate-Widerstand handelt man sich meistens Probleme mit Schwingungen im Umschaltmoment ein.
Och.... da gibts viel das zwicken kann, das Verhalten von den - meist überlesenen oder vergessenem - L & C der Bauteile ist nur eins davon... Aber - der TO will @TO: bevor Du das Werkl unter Strom setzt löse das Rekuperationsproblem. Und schau das Du eine Stromzange hast mit der Du sich anbahnenden Brückenkurzschlüsse erkennen kannst (wenn zB. die Deadtime falsch eingestellt ist) Und vor allem: fang ohne die LiIons an sondern nur mit einem Netzteil und nicht zuviel Zwischenkreiskapazität (100uF oder so) und einer Widerstandslast mit nur geringem L-Anteil damit Du Zeit hast was zu messen bevor was hopps geht. Und dann versuch zu verstehen was Du da gemessen hast bevor Du weitergehst....
Aber nur, wenn der untere Transistor 2n3904 mit nicht mehr als 5V angesteuert wird. Wenn der untere Transistor 2N3904 mit nicht mehr als 5V angesteuert wird ergibt sich folgender Zusammenhang. Der 2N3904 arbeitet als Emitterfolger, wenn an der Basis 5V anliegen, dann liegen am Widerstand 390Ω maximal rund 4,4V an. D.h. durch den Widerstand fließen rund 11,3mA. Bei einem Stromverstärkungsfaktor von 50...100 ist der Strom im Kollektorkreis nur minimal geringer. Bei 11,3mA fallen daher an dem 1k Widerstand maximal 11,3V ab. Nach diesem Prinzip funktioniert hier die Spannungsbegrenzung am Gate des Mosfet.
Ja, auf das Forum bzw. Dieter ist Verlass. Zu jeder Lösung wird sofort das passende Problem gefunden, auch wenn es an den Haaren herbeigezogen werden muss. Der TO hat doch die Funktion verstanden und ist in der Lage den Widerstand passend zu dimensionieren. Im Übrigen ist das oben schon mehrfach erwähnt worden, aber eben noch nicht von dir ...
Verteilt auf mehrere Posts und Schaltungsbeispiele wird das etwas unübersichtlich. Interessant wird es aber erst, wenn an der Last ein großer Überschwinger auftritt in Verbindung mit den parasitären Gatekapazitäten. Bei der Rekuperation arbeitet der die Endstufe mit der Last als Aufwärtswandler. Das kann Bootstrapping und Versorgungskreis überlasten.
Fühlst du dich überfordert?
Dieter, da geht doch noch mehr: Leitungsinduktivitäten und so.
Meine Schaltungen verwenden kein Bootstrapping. Aber egal, Hauptsache irgendwas geschwafelt. :
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Dir ist nun entfallen, dass die Schaltungen des TO so etwas hatten. Aber egal, Hauptsache irgendwen angeraffelt.
Mir ist nichts entfallen, nicht einmal, dass du mich wegen MEINER Schaltung angepisst hast. :
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