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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Meinung zu dieser H-Bruecke


Autor: Thomas K. (Gast)
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Hallo!

Ich möchte die oben abgebildete H-Brücke verwenden und würde mich über 
Eure Meinung freuen, denn muss offen zugeben, dass Analogelektronik 
nicht mein Steckenpferd ist.
Die Schaltung betreibt einen Bürstenmotor mit 1kHz PWM, die Spannung 
liegt zwischen 7V und 12V, der Motor kann Spitze 10-15A ziehen, im 
Normallfall <5A (1:16 Modellbaubereich).
Die Low-Side ist IRLR3103 (Rdson=0,019Ohm, Id=55A, Logic Level), 
High-Side ist IRFR5305 (Rdson=0.065, Id=31A). Die FETs werden von einem 
L293 getrieben.

Die Schaltung funktioniert so weit, nur würde ich gerne wissen, ob ich 
was grundsätzlich übersehen habe.

Danke im Vorraus,
Thomas

Autor: Thomas K. (Gast)
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Das nehme ich im Einschaltmoment auf (gemessen an den Gates. Y bitte x10 
denken). Gelb ist Low-Side, blau ist High-Side.

Autor: Thomas K. (Gast)
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Das ist die Off-Flanke. Die Schwingung macht mir etwas Sorgen. Woher 
kommt das?

Autor: Maximilian (Gast)
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Off-Flanke
   liegt vermutlich an der Masseführung.

Die Brücke kann nur zwischen 6 und 15 Volt betrieben werden, da sonst 
die gatespannung zu groß wird.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Noch ein paar Fragen:
Wo hast du die Masse der beiden Kanäle angeklemmt?
Wie sieht das Ansteuersignal aus?
Wie sieht die Versorgungsspannung aus?
Welche Last ist angeschlossen?

Woher kommt der Ripple auf dem blauen Signal (sieht aus wie ca. 35MHz)?
(Einkopplung, Messfehler, Versorgungsspannung?)

Autor: Thomas K. (Gast)
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Hallo!

Vielen Dank für die ersten Hinweise!

Die Masse der Kanäle ist direkt an einer Anschlussklemme für 
Stromversorgung der Platine, ca. 3cm von den FETs entfernt. Es führt 
eine großflächige Masse dort hin. Die Eektronik wird von einem NiMh-Akku 
versorgt. Die 35MHz kommen wohl von einem Empfänger (RC-Empfänger), der 
im 35MHz-Band läuft. Die Versorgungsspannung ist stabil. Bilder vom 
Ansteuersignal und Versorgung liefere ich am Sonntag.

Danke nochmal!
Gruss
Th

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Die Masse der Kanäle ist direkt an einer Anschlussklemme für
> Stromversorgung der Platine, ca. 3cm von den FETs entfernt.
Für diese Schaltgeschwindigkeit ok.
Sind beide Masseklemmen dort angeklemmt?

>Die 35MHz kommen wohl von einem Empfänger (RC-Empfänger)
Na, dann wohl eher von einem Sender, der mit 35MHz läuft, oder? Schalt 
mal den Sender aus und sieh nach, ob der Ripple dann noch da ist...

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Ich wollte nur mal anmerken, daß das Zeichenprogramm unmöglich ist. Die 
Beschriftungen sind teilweise übereinander(!) und mitten durch die 
Bauteile gezeichnet. Das erschwert die Lesbarkeit.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@  Dirk J.
>daß das Zeichenprogramm unmöglich ist...
>Die Beschriftungen sind teilweise übereinander(!)...
Das liegt aber ehr am Zeichner, als am Programm, nicht wahr?

Wenn ich mit einem Kugelschreiber unleserlich schreibe, dann ist doch 
nicht dem Kugelschreiber die Schuld für die eingeschränkte Lesbarkeit zu 
geben ;-)
Oder hat immer das System daran Schuld?

In diesem Programm gibt es Befehle, die Texte so zu platzieren, dass sie 
lesbar sind...

Autor: Thomas Kusch (Gast)
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@Dirk: deswegen habe ich die Typen der FETs explizit im Posting 
angegeben. Eine Diskussion über die Fähigkeiten des Programms die 
Beschriftungen sinnvoll zu plazieren oder die Unfähigkeit des Benutzers 
dieses dem Programm abzunehmen trägt wenig Konstruktives zu der 
gestellten Frage bei.

Autor: SNT-Opfer (als Gast) (Gast)
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Wie lang ist die Tastkopf Masse Strippe ?
Die macht gerne ärger ... gut bei 1kHz eher weniger, aber probier die zu 
verkürzen. Sind die Schwingungen noch da, dann sind sie auch da ;)
Etwas Folien C dicht bei den Fets hilft hier mitunter Wunder.

Autor: Bereits Fort (Firma: D.ade) (bereitsfort)
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bürstenmotor.....

Schalte ein beliebiges L mit genügend Eigenkapazi(tät) von ner 
Gleichspannung ab und wie sieht es dann aus?

Gedämpfte Schwingung überlagert von Entladekurve an der fallenden flanke

e voilá! Kommt uns das bekannt vor?

Autor: Thomas K. (Gast)
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Hallo!

Habe heute noch weiter gemessen. Oben: PWM-Signal Ausgang uC, unten: das 
gleiche Signal Ausgang des Treibers (L293). Das sieht doch noch gut aus.

Autor: Thomas K. (Gast)
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Und das passiert auf der Power-Leitung (unten, gemessen direkt an Klemme 
der Platine) beim Abschalten der Fets (oben, High Side). Das ist ja 
grauenvoll!!Sind ja ueber 2V Amplitude auf Power! Die Frequenz am FET 
sind um 45-50MHz, auf der Stromleitung etwa die Hälfte. Sind das 
Harmonische von irgendetwas? Der 35MHz-Sender scheidet aber aus 
(getestet) und der uC laeuft mit 20MHz (Mega644)...

Autor: Thomas K. (Gast)
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@SNT & Bereitsfort: Danke! Werde es jeweils mit Folie und L testen.

@all: muss ehrlich zugeben, dass ich mir die Arbeit einer Brücke mit 
einer solchen hohen zeitlichen Auflösung noch nie angeschaut habe. Habe 
eine Assoziation mit Anschauen einer harmlosen Ameise unter einem 
Mikroskop. Da kriegt man auch erst einen Schrecken ab:)

Gruss
Th

Autor: Wolf (Gast)
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Eingeschaltet werden die FETs recht flott, aber gegeneinander langsamer 
gesperrt.

Autor: Bereits Fort (Firma: D.ade) (bereitsfort)
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Q Thomas,

der Bürstenmotor ist das L

Und der gmeinsam mit diversen Parasitären C erzeugt deine wunderschöne 
abklingende überlagerte Schwingung.

Wenn du ne Glülampe ran tust mit gleichem R  dan krigst du ne schöne 
Asymptotische Flanke (Entladekurve von CLeitung)

erst der Motor läst die sache so schön Schwingen.

Jedes andere L gleicher Größe mit genügend Eigenkapazität natürlich 
auch.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>die Spannung liegt zwischen 7V und 12V
Mit einer Versorgungsspannung von 12V und einer Schwellenspannung von 2V 
bei den FETs (Datenblatt, sowohl P- und N-Kanal), bekommst du z.B. mit 
einer Ansteuerspannung von Ub/2 wunderbar beide Transistoren in einem 
Pfad zum Leiten. Dann fliesst ein satter Kurzschlussstrom. Zusammen mit 
parasitären Induktivitäten siehst du beim Umschalten letztlich solche 
Oszillationen in der Versorgung.

In einer Brücke sollten die oberen und unteren Transistoren mit einer 
Totzeit umgeschaltet werden. Diese Totzeit wollte der Designer der 
Brücke evtl. mit den Widerständen und Dioden einbauen. Allerdings hat er 
m.A. nicht bedacht, dass wir es bei den beiden FETs mit einer um den 
Faktor 5 unterschiedlichen Gate-Ladung (Kapazität) zu tun haben.
Und dann hat diese Totzeiterzeugung natürlich noch eine starke 
Abhängigkeit von der Betriebsspannung.

Normalerweise ist es sowieso üblich, einen der Transistoren (unten) 
statisch einzuschalten und mit dem passenden Mitspieler (diagonal) den 
Strom per PWM einzustellen. Dazu wären dann Freilaufdioden über den FETs 
auch nicht ohne.

Autor: BMK (Gast)
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Ist auch meine Meinung, dass mit einem Unterschied in der
Gateladung - Faktor 5 kein sauberes, kurzschlussfreies Schalten
hinzukriegen ist, wenn man ohne echte Totzeit agiert.

Das mit den Dioden (Gate schneller entladen als laden) könnte
klappen, wenn man sich ein besser passendes Pärchen aussucht.

In Modellbauerkreisen gibt's da eine oft genannte Paarung:
FDD6637 + IRLR7843 mit noch besseren RDSon Werten und recht
ähnlicher Gate-Ladung. Gibt auch eine Bezugsquelle, wenn
man sich einige davon auf Vorrat zulegen mag:
http://www.pluesch-tiere.de/index.html?d_1750003_M...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Ich muss eine Leseschwäche oder das falsche Datenblatt gehabt haben  :(
Heute morgen haben die beiden MOSFET wesentlich bessere Daten:
IRFR5305 1200pF  50nC  Vgsth=-2V
IRLR3103 1600pF  63nC  Vgsth=1V

Die Umschaltung nach dem L293 dauert ca. 100ns (Oszi). Die Zeitkonstante 
der RC-Glieder mit 47 Ohm * 1200pF (IRFR5305) liegt mit 56ns noch 
wesentlich darunter. Beim IRLR3103 mit  47 Ohm * 1600pF = 75ns ist es 
ähnlich. Also hast du hier eine wesentlich zu kleine Totzeit.

Mach doch mal die Widerstände hochohmiger (220-470 Ohm) und mess 
nochmal. Was ändert sich? (Bei den 470 Ohm auf die Schaltverluste 
achten...)

Autor: Wolf (Gast)
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Oszilloskopbild "Einschaltmoment" vom 23.08.08  17.09

> Das nehme ich im Einschaltmoment auf (gemessen an den Gates. Y bitte x10
> denken). Gelb ist Low-Side, blau ist High-Side.

Sind das die Meßpunkte am T1 (blau) und am T3 (gelb) und nicht über 
Kreuz?
Muß wohl so sein, ansonsten müßte die Polarität an gelb (T4) von High 
nach Low gehen. Die Widerstände machen die Coulombe-Bäuche.

Autor: Thomas Kusch (Gast)
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Hallo!

Sorry, war paar Tage weg. Werde die Widerstände mal erhöhen unt testen.
Die FDD6637 + IRLR7843 kenne ich. Sind halt schweinisch teuer :(
Als Alternative wollte ich mal die HighSide statisch ansteuern und 
LowSide mit einem ICL7667 betreiben. Da wäre ich den dicken DIL16 des 
L293 los.

Gruss
Th

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