IC-Inverter mit Totzeit

Ein Inverter?

ja einen Inverter, diese muss aber unbedingt ein Totzeit haben. Wäre 
natürlich schön, wenn man die sogar noch einstellen kann.

mmh, ja wäre ganz nett:-) Also Totzeit am Anfang und am Ende

Jeder Inverter hat eine Totzeit ;-) -> Gatterlaufzeit

In welcher Größenordung soll denn die Totzeit sein?
10ns, 10µs, 10ms, 10s,..?

Was hast du denn genau vor? Zeichne doch mal einen Signalverlauf vom PWM 
und invertierten PWM

Das jeder Inverter eine Totzeit durch die Gatterlaufzeit hat, ist klar. 
Ist abr nicht das gewünschte. Wünschenswerte wäre eine Einstellbare 
Totzeit über eine RC-Kombination oder ähnliches.

Das ganze wird ein Umrichter. Die Taktfrequenz soll sich im Bereich von 
10kHz bewegen.
Die Totzeit sollte sich an der Einschalt- bzw. Ausschaltzeit der IGBT's 
richten und wohlmöglich etwas darüber liegen.
Im Datenblatt der IGBT's sind folgende werte angegeben:
Ton = 0,32us (min), 1,2us (max)
Toff = 0,41us (min), 1,0us (max)

Also sollte sich die Totzeit im bereich von ca. 1,2us befinden.

Ein uC sollte es erstmal nicht sein. Dachte, es gibt da irgendwie 
fertige IC#s für, die sowas können.

Na dann kann ich mich nur Travel Rec anschließen und das mit einem µC 
lösen.
Wenn du einen Umrichter baust, dann hast doch eh einen Controller drauf, 
warum nicht einfach noch die Software erweitern und einen weiteren PWM 
Ausgang bedienen?

Ja, an sich wäre es auch die schönste Lösung, nur leider haben wir nur 3 
PWM-Signale und ist deswegen leider nicht möglich. Deswegen bin ich ja 
auch auf der suche, nach einer einfachen hardwaretechnischen lösung

Über ein Schieberegister und einen Inverter könnte das in den Griff zu 
bekommen sein.

ja hört sich gar nicht schlecht an.
denke mal, du meinst damit, dass man das Signal ins Schiebregister pakt 
und den Takt extern einstellt und somit die zeit bekommt, die man haben 
will oder ?

ja genau.
Also den PWM in´s schieberegister (z.B 8 Bit) und das letzte Bit auf nen 
Inverter geben.
Das SR versorgst du mit ca. 8 MHz. Damit beträgt die "Unschärfe" deiner 
Laufzeit 125 ns. Den Takt kannst einstellbar machen und somit die 
Laufzeit anpassen. Aber immer nur mit einem Jitter von 125 MHz.
Wenn dir das zu ungenau ist, dann musst eben das Register breiter machen 
und den Takt erhöhen.

oder ein RC Glied vor eim Schmitt Trigger. Kostet 0,20€

>oder ein RC Glied vor eim Schmitt Trigger. Kostet 0,20€

Genau, das wäre dann pefekt, um sich die Pulse bei kleinem DutyCycle 
noch schön rauszufiltern!

--> Ergo: Blödsinn!

Also erstmal vielen danke für den schnellen Antworten.

Ich habe von euch ja jetzt drei mögliche Ansätze. Werde mir mal genauer 
überlegen, was die sinnvollste ist.

Falls jemand aber noch was einfällt, bin für alles offen.

Schrotty schrieb:
>>oder ein RC Glied vor eim Schmitt Trigger. Kostet 0,20€
>
> Genau, das wäre dann pefekt, um sich die Pulse bei kleinem DutyCycle
> noch schön rauszufiltern!
>
> --> Ergo: Blödsinn!

Seh ich gerade auch so.

Damit schalte ich ja einen schönen Tiefpass davor und was der macht, 
naja, kann sich denke ich mal jeder selber erklären

Muss die Totzeit eigentlich im Betrieb "nachstellbar" sein, oder wird 
die nur einmalig eingestellt?

also Anfangs sollte die schon erstmal nachstellbar sein, um tests zu 
machen, aber später wird diese wohl fest sein.

>Seh ich gerade auch so.

Da waren´s nur noch zwei Ansätze ;)

Was mir mit der µC-Lösung von Travel Rec bisschen Kopfzerbrechen 
bereitet, ist die Frage, ob es so einfach ist, diesen so schnell und 
präzise auf deinen PWM aufzusynchronisieren, dass er sich verhält, wie 
der von dir gesuchte Inverter. Ich tippe mal auf NEIN.

Eventuell könntest du auch das Schieberegister und Inverter in ein 
kleines CPLD packen. Dann kannst zu Versuchszwecken jeden beliebigen 
Registerausgang des SR nach aussen führen und sparst dir somit einen 
einstellbaren Oszillator.

Das ganze Problem mit der Schieberegisterlösung ist halt nur, dass dein 
Signal selber (also der PWM) in seinen Pulsbreiten um die Abtastfrequenz 
jittern wird

ja schon klar, aber da sollte es schon reichen, wenn man das invertierte 
Signal auf einen OP gibt und somit den Jitter fast wieder wegbekommt. 
Vermute ich zumindestens

OP macht Jitter raus? Versteh nicht ganz, was du meinst.
Beispiel:
Ein Eingangspuls von 10µs breite wird nach dem Schieberegister zu einem 
Ausgangspuls von 10µs +- 1/Schieberegistertakt Breite.
Also je nach dem ein bisschen breiter oder schmäler.
Und wie machst du das mit einem OP wieder raus?

Ok, hatte das mit dem Jitter falsch verstanden.
So gehts dann natürlich nicht.

Dachte ich mir :-)
Du musst dir halt im Klaren drüber sein, ob du bei deiner Schaltung mit 
einem Jitter auskommst oder nicht.
Wenn dir der Jitter zu groß ist, dann musst eben das Register breiter 
und den Takt höher machen.

Mit welcher Frequenz läuft denn dein PWM und welche DutyCycles wirst du 
einstellen (also Minimal und Maximal)

das PWM wird mit 10kHz laufen. An welche grenzen wir da gehen werden, 
steht noch nicht ganz fest. Wird sich bei einigen versuchen zeigen, wei 
weit wir gehen können.
5% Best-case evtl:-)

Was ist am RC-Glied auszusetzen?
Muss natürlich so dimensioniert werden dass die Pulse nicht vollständig 
verschwinden.
Ich hab mal eine Skiz Das ist eine ganz simple Einschaltverzögerung...
Ich habe mal eine Skizze beigefügt

10 KHz => 100µs Periodendauer

Bei DutyCycle von 5% macht das eine minimale Impulslänge von 5µs
Diese kann bei einem SR-Takt von 8 MHz am Ausgang des SR zwischen 4,875 
und 5,125µs variieren.

Jetzt liegt´s an dir, zu entscheiden, ob das für dich ausreichend genau 
ist.

@ich:
Sehr schön! Mit der Diode machst das ganze Ding auch noch total 
assymetrisch. Ein High wird verzögert und ein Low nicht! Genau die 
Funktion, die wir hier haben wollen. :-)

>Sehr schön! Mit der Diode machst das ganze Ding auch noch total
>assymetrisch. Ein High wird verzögert und ein Low nicht! Genau die
>Funktion, die wir hier haben wollen. :-)

High-Side und Low Sode bekommen das natürlich beide. Einer davon ist am 
Eingang invertiert.
Soll ich dir ein kompletten Schaltplan malen oder was?

Jetzt wird´s spannend :-)

>Soll ich dir ein kompletten Schaltplan malen oder was?

Sehr gerne.

Wenn ich dich richtig verstehe, dann verzögerst du mit einer Schaltung 
die High-Flanken und mit einer quasi identischen die Low-Flanken. Sowas 
kann man machen.. aber wie geht es dann weiter mit den Signalen?

Schrotty schrieb:
> 10 KHz => 100µs Periodendauer
>
> Bei DutyCycle von 5% macht das eine minimale Impulslänge von 5µs
> Diese kann bei einem SR-Takt von 8 MHz am Ausgang des SR zwischen 4,875
> und 5,125µs variieren.
>
> Jetzt liegt´s an dir, zu entscheiden, ob das für dich ausreichend genau
> ist.

mmh, ist schon ganz ordentlich, die 2,5% abweichung. Aber gut, momentan 
sehe ich diese Lösung als eine einfache gute Lösung. Bei 8Bit und 8MHz 
eine Totzeit von 1us ist schon ganz ok, wie ich finde. evtl auf 12Bit 
erhöhen und ich bin auf der sicheren Seite.
Werde mir da heute abend mal ein paar weitere Gedanken drüber machen und 
mal einen Signalplan erstellen und schauen, ob sich wirklich das 
gewünschte Ergebnis damit erzielen lässt.

Die 2,5% Abweichung hast du ja nur im geringsten DutyCycle (oder im 
maximalen)

Da die Abweichung ja konstant ist, relativiert sicht das Ganze bei DCs 
um die 50%

>aber wie geht es dann weiter mit den Signalen?
Das musst du Jontef fragen. Das ist nur ein Inverter mit Verzögerung. 
wie gefordert.

nein, die Frage ging an dich. Denn nach deinem Vorschlag baust du die 
Schaltung zweimal auf. Einmal für die High und einmal für die 
Low-Flanke. Ergo hast du ZWEI Ausgangssignale aus EINEM Eingangssignal 
(PWM) gewonnen.

Daher meine Frage, was du mit den BEIDEN Signalen anstellst, um wieder 
EIN Signal zu bekommen, das einen zeitverzögerten PWM darstellt..

Da erwähnt wurde dass 3 PWM Signale vorhanden sind, und ich mir die 
Frage gestellt habe warum man ein PWM invertieren sollte, ist mir nur 
eine brauchbare Antwort eingefallen.

3-Phasen Wechselrichter, o.ä.

Und so ein Teil hat in der Regel 6 IGBT/MOSFETS...

natürlich reine Spekulation. Falls eine andere Anwendung gewünscht wird, 
bitte ich, das klar zu stellen.

ja mit dem 3phasen Wechselrichter liegst du richtig. wurde auch oben 
schonmal erwähnt

@ich.
Dennoch hast noch nicht erklärt, wie du aus deinen beiden Signalen 
wieder das PWM Signal regenerierst. Mich würde es interessieren.

@Simon:

Gibt es Switche mit programmierbarem Delay? Kenn ich gar nicht und bin 
auf den ersten Blick bei IRF nicht fündig geworden. Kannst da mal ne 
Type nennen?

>Dennoch hast noch nicht erklärt, wie du aus deinen beiden Signalen
>wieder das PWM Signal regenerierst. Mich würde es interessieren.

Was gibts da zu "regenerieren"? das sind direkt die Ansteuersignale der 
Leistungsschalter (mit entsprechender Beschaltung für den High Side 
Switch)

na du hast doch vorhin gesagt, dass du für die High und die Low-Flanke 
getrennt so eine Schaltung vorsehen würdest. (nachdem ich sagte, dass 
das Ding ja asymmetrisch ist)
Und wenn du die Schaltung zweimal aufbaust, dann hast du ja zwei Signale 
pro PWM (einen mit verzögerter High-Flanke und einen mit verzägerter 
Low-Flanke)
Und eigentlich brauchst ja nur ein PWM-Signal, bei dem beide Flanken 
verzögert sind.
Verstehst?

also, um hier nochmal was klar zustellen.

Also meiner Meinung brauche ich die Signale so, wie sie im Anhang 
dargestellt sind. Leider habe ich nur das PWM-Signal, welches dann halt 
invertiert werden muss mit Totzeit.

erstmal die Treiber von IRF:

https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNavigation&N=0+4294837793+4294837532


Du hast ein PWM Signal. Ist es high, leitet der High Side Switch, ist es 
low, leitet der Low Side switch.

wir invertieren den PWM, und steuern mit diesem invertierten den Low 
Side switch an. (damit der auch bei High geschaltet wird)

Jetzt verpassen wir beiden PWMs eine einfache Einschaltverzögerung und 
der Käse ist gegessen.

Verstehst?

Ganz genau, so hab ich es auch verstanden.
Aber so eine Signalform bekommt man mit ein paar RC-Gliedern und einem 
ST nicht aus dem Ursprungssignal.

@ich:
Danke für das Datenblatt.

Wenn man es in der Gesamtantordung sieht, dann hast du recht.
Allerdings wäre ein reines Verzögern eines Signals (wie es anfangs 
gefordert wurde), ohne dieses Signal in der Form zu verändern, also nur 
eine Phasenverschiebung zu erzeugen, mittels eines RC-Gliedes und ST 
nicht möglich. Und darauf wollte ich hinaus.

Da hast du Recht. Die RC Glieder mit den ST sind lediglich dazu da, 
damit eine gewisse Zeit vergeht vom Ausschalten des einen IGBT zum 
Anschalten des anderen IGBT und damit ein einfacher, aber effektiver 
Schutz vor Kurzschluss. ich denke mehr war nicht gefordert.
Wir haben glaub ich etwas aneinander vorbei geredet :-)

@ich:
Ja jetzt sind wir wieder auf einer "Wellenlänge" :-) Klassich 
aneinenader vorbeigeredet!

@TravelRec:
Vertippt? Ich weiss nicht, denn Jontef suchte einen Baustein, der ihm 
einen PWM verzögert und invertiert.
Und du schlugst dazu einen Tiny vor.
Also PWM rein in den Tiny und invertiert und phasenverschoben wieder 
raus aus dem Tiny. Und DAS denke ich, schafft man mit einem Tiny nicht 
sinnvoll.
Denn dazu müsstest du den eingehenden PWM samplen o.ä. und auf einem 
Port wieder ausgeben.

Klar, man kann natürlich seine ganzen PWMs im Tiny von Grund auf 
erzeugen, aber danach war hier ja nicht gefragt.

Hi

Da reicht ein Widerstand ein Kondensator und ein Schmittrigger-Nand mit 
2 Eingängen.

MfG Spess

@spess:

um was zu erreichen? Die Phasenverschiebung des PWM-Signals?

Hi

Nö. Für die Totzeit. Überlege mal, was herauskommt, wenn du beide 
Signale um den gleichen Wert phasenverschiebst.

MfG Spess

ja, da hast du recht, aber eine Anrdnung aus Tiefpass und ST macht nicht 
mit beiden Flanken eine Identische Phasenverschiebung 
(Stichwort:Hyterese des ST)

Ausserdem musst du aufpassen, dass du dir bei sehr geringem DutyCycle 
nicht am Ende noch durch die Anordung dein Nutzsignal rausfilterst.

Hi

>ja, da hast du recht, aber eine Anrdnung aus Tiefpass und ST macht nicht
>mit beiden Flanken eine Identische Phasenverschiebung
>(Stichwort:Hyterese des ST)

Brauchst man auch nicht. Die Flanke muss nur so lange verzögert werden, 
bis der andere Zweig abgeschaltet hat.

MfG Spess

Hier eine Skizze, die das Problem veranschaulicht. Nicht besonders 
schön, aber ich denke, man kann erkennen, um was es geht.

Ja Spess, aber die eingangs gestellte Frage lautete eben: "Ich brauch 
eine Schaltung, die mir ein PWM-Signal verzögert und invertiert"

Und DAS bekommst eben mit nem TP und nem ST nicht hin!

Genau TravelRec, er beschrieb nicht die Applikation, sondern wollte nur 
eine Lösung für dieses eine Signal haben.

Hi

Ich meinte das so-> Anhang.

Wir bauen PWM-Verstärker für Schwingungsmesstechnik bis in mehrstelligen 
kW-Bereich. Bei denen funktioniert das einwandfrei.

MfG Spess

na auch hier hast du am Ausgang kein Signal, das einfach nur das 
Eingangssingal phasenverschoben darstellt. Es wird die Highflanke 
verzögert und die Lowflanke bleibt, wie beim Originalsignal. Ergo: Der 
High-Puls wird kürzer als im Original.

natürlich funktioniert das im Zusammenhang mit dieser Applikation, das 
steht ausser Frage, aber dennoch ist auch mit dieser Schaltung keine 
reine Phasenverschiebung eines Signals möglich, nach der eingangs 
gefragt wurde.

Die Invertierung am Ausgang hab ich mir mal gespart, da sie ja nichts 
zur Sache tut :-)

Das hat doch nichts mit Kleinkariertheit zu tun.
Ich hab mich eben an seine Forderung auf "Signalebene" verbissen und er 
kam ja erst später mit der Applikation raus. Aber da stand das Thema mit 
dem Tiefpass dann schon im Raum.

Also, es ist eigentlich alles zu genüge geklärt:
eine Phasenverschiebung mit einem TP kriegt man nicht sauber hin, ABER 
in der Anwendung "Umrichter" ist dies auch nicht notwendig, da es 
ausreichend ist, durch eine reine "On-Verzögerung" alle gewünschten 
Funktionen zu erhalten und diese bekommt man mit einem TP 
selbstverständlich hin.
Richtig so?

Hi

>aber dennoch ist auch mit dieser Schaltung keine
>reine Phasenverschiebung eines Signals möglich, nach der eingangs
>gefragt wurde.

Wieso? Das:

>ich bin auf der suche nach einem IC, welches ein PWM-Signal inkl.
>Totzeit invertiert. Kennt da jemand ein entsprechendes IC oder
>ähnliches?

war die eigentliche Frage.

MfG Spess

Ui, okay, dann brauchen wir jetzt eine Begriffsdefinition für "Totzeit"
Für mich ist eine Totzeit eine Zeit, um die eine Information beim 
Durchlauf durch eine System verzögert wird. Ist diese Durchlaufzeit für 
alle Art von Information identisch, dann kann man durchaus sagen, dass 
die Information in ihrer Phase gegenüber der Eingangsinformation 
verschoben wird. Oder seh ich das falsch?

Also: Information = 1 und 0. Totzeit bei beiden identisch -> 
Phasenverschiebung.

Aber ich denke mal, dem Fragesteller ist nun ausreichend geholfen und 
bevor es hier philosophisch wird, mach ich mir lieber ein Bierchen auf 
:-)

>Wenn man ein Signal phasenverschiebt von den beiden Transistoren,
>überschneiden sich die Ansteuerungen der beiden Transistoren und es
>kommt zur Cross Conduction.

RICHTIG!

Das wissen alle hier und keiner zweifelt das an. ABER eingangs war eben 
die Applikation noch nicht klar und der Fragesteller wollte lediglich 
ein Signal mittels einer irgendwie gearteten Schaltung mit einer Totzeit 
versehen.

Uffz..