mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit IR2110


Autor: JUehV (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,

ich bastel gerade an einer BLDC Steuerung für meine Bachelorarbeit. Ich 
studiere Informatik und habe daher nicht so viel Ahnung von der eTechnik 
Seite.
Ich habe hier eine jetzt eine Weile im Forum gesucht aber für mein 
spezielles Problem keine Lösung gefunden.
Ich habe mich bemüht den Schaltplan komplett zu zeichen so dass dort 
alle Aufbaufragen geklärt werden sollten. Bei dem Kondensator C15 habe 
ich keinen Wert eingegeben weil ich noch keine Vorstellung habe was ich 
da nehmen muss.. hier ist jeder Tipp willkommen. Die anderen Kondensator 
Werte habe ich so PI*Daumen berechnet. Auch wenn es Elko Symbole sind 
setze ich KerKos ein. Die 5V Kommen von einem 7805 und die 12V von einem 
StepUp Regler MAX662A. Die 48V kommen von einem Labornetzteil.
Die Deadtime möchte ich Softwaretechnisch realisieren

Jetzt zu meinem Problem. Ich habe eine simple Software geschrieben die 
im 5 Sekundentakt von HIN zu allem aus zu LIN zu allem aus wechselt. Bei 
einer Messung ist mir jetzt aufgefallen, dass das mit der Lowside super 
klappt (0V,0V,12V,0V) aber auf der high Seite liegen immer 11,4V an, 
völlig unabhängig von allen Eingangssignalen.
Ich habe es mit mehreren Chips versucht und immer das Gleiche Ergebnis. 
Wenn ich die Mosfets weg lasse ändert sich auch nichts an dem 
Verhalten..
Nun wo liegt mein Fehler ??

Ich hoffe ihr könnt mir helfen

Gruß

Autor: Malte M. (malte_m)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Morgen,
deine Bootstrap Kapazität läuft leer bzw wird nie richtig geladen.
Bei dieser Schaltung darf der max Dutycyle 95% betragen bei einer Freq. 
> 1kHz.
Also 5 Sekunden lang die High-Side einschalten geht einfach net. Will 
man das, so kann man die Bootstrap Kapazität z.B. über einen DC-DC 
Wandler laden.

Gruß
Malte

Autor: Knut (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Bootstrap Diode hat eine Flussspannung von 0,6V, daher können nur 
11,xV an der High-Side rauskommen, also alles OK

Autor: Gerd M. (gerd_m)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Warum ist Q2 denn ein p-channel?
Wenn der obere wirklich mal durchsteuert hat der untere schon mehr Ugs 
als das Datenblatt (+/-20V max) erlaubt.

Gruß Gerd

Autor: Knut (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stimmt, du solltest beide FETs als n-Kanal ausführen!

Autor: Juehv (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok,
also ich muss den p durch einen n ersetzten...
was muss ich dann noch ändern das ich den high Kanal mit beliebiger 
Geschwindigkeit ein und ausschalten kann?,

Gruß

Autor: JUehV (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich muss auch zugeben dass ich das Prinzip nicht ganz verstanden habe 
...
Ich dachte (aufgrund des Datenblattes) dass der Chip im Prinzip einfach 
nur ein Operationsverstärker ist ...
Kann irgendwer etwas Licht ins dunkel bringen ?

Danke für eure Hilfe!!

Gruß

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  JUehV (Gast)

>Ich dachte (aufgrund des Datenblattes) dass der Chip im Prinzip einfach
>nur ein Operationsverstärker ist ...

Naja, mehr oder weniger.

>Kann irgendwer etwas Licht ins dunkel bringen ?

Der untere MOSFET, die sog. Low Side wird normal angesteuert, nix 
wildes.
Der Trick liegt bei der High Side Steuerung. Wenn man dort einen 
N-Kanal-Mosfet einsetzt, muss am Gate eine Spannung von ~Vcc+15V 
anliegen. Damit man keine extra galvanisch getrennte Versorgung mit 
einbauen muss, nimmt man eine Bootstrap Schaltung, bestehend aus einer 
Diode + Kondensator. Schaltet der unter MOSFET ein, liegt dess Drain auf 
~0V, ebenso der Source des oberen MOSFETs. Der Bootstrapkondensator C13 
wird über D2 aufgeladen. Schaltet dann der untere MOSFET aus und der 
obere ein, wird der Drain der Low Side = Source der High Side = Ausgang 
auf 48V gehoben, weil die High Side durchschaltet. Die Energie bzw. 
Ladung für das Gate kommt aus C13. Durch Leckströme bzw. diese Umladung 
entlädt sich 13 langsam, sodass er periodisch wieder aufgeladen werden 
muss. Darum können solche einfachen Schaltungen nicht dauerhaft auf HIGH 
schalten, sie müssen immer wider kurz auf LOW schalten. Sprich, eine PWM 
kann z.B. nur zwischen 10-90% Tastverhältnis genutzt werden.

MFG
Falk

Autor: JUehV (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok .. danke für die Ausführungen :)
Eine Kleinikeit ist mir noch nicht klar:
Wieso brauch der High Channel Mosfet 15V und der Low nur 12 wenn beide 
MosFETs doch identisch sind ?

Ansonsten .. könnte mir jemand einen Treiber empfehlen der das ganze 
vereinfacht? Also Schalten mit beliebiger Zeit und eventuell sogar mit 
integrierter Deadtime?

Gruß

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  JUehV (Gast)

>Wieso brauch der High Channel Mosfet 15V und der Low nur 12 wenn beide
>MosFETs doch identisch sind ?

Das war nur ein Beispiel. Je nach Typ nimmt man 10-15V für die 
Gateansteuerung, bei Logiv Level Level MOSFETs reichen 5V, die modernen 
Ultra Super Duper MOSFETs schalten sogar mit 1-2V am Gate voll durch.

>Ansonsten .. könnte mir jemand einen Treiber empfehlen der das ganze
>vereinfacht? Also Schalten mit beliebiger Zeit und eventuell sogar mit
>integrierter Deadtime?

Wenn du deine 48V etwas absenken kannst, dann nimm eine fertige, 
Integrierte H-Brücke, siehe H-Brücken Übersichjt. L6203 & Co.

MfG
Falk

Autor: GB (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
JUehV schrieb:
> Ansonsten .. könnte mir jemand einen Treiber empfehlen der das ganze
> vereinfacht?

ADUM5230 oder ADUM6132 haben eine integrierte isolierte Stromversorgung 
für den High-Side-Schalter.

Autor: Johannes (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ansonsten .. könnte mir jemand einen Treiber empfehlen der das ganze
> vereinfacht?

Google mal nach folgenden Stichworten:

gate driver charge pump

Da solltest Du einige Treiber finden, die eine integrierte Ladungspumpe 
haben, um die benötigte Versorguns der Highside-Treiber zu erzeugen.

Autor: JUehV (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner schrieb:
> Das war nur ein Beispiel. Je nach Typ nimmt man 10-15V für die
> Gateansteuerung

Achso ich dachte du hast dich auf meine MOSFETs bezogen. Wie sieht das 
denn aus, ich habe ja die IRF3710 drin momentan. Die sollten doch bei 
12V schalten. Meine High Seite an dem Treiber ist ja aber nun immer auf 
ca. 11,4 V was den MOSFET ja auch zum schalten bringen sollte ... also 
hab ich dann doch immer die High Seite an .. oder wo ist mein 
Denkfehler?

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
JUehV wrote:
>Meine High Seite an dem Treiber ist ja aber nun immer auf
>ca. 11,4 V was den MOSFET ja auch zum schalten bringen sollte
>... also hab ich dann doch immer die High Seite an .. oder wo
>ist mein Denkfehler?

Das wird wohl an der Messmethode liegen:
Die Gate Spannung an einem MOSFET misst man immer gegen Drain.

Beim Lowside ist Drain mit GND verbunden, da kann man IMMER
Gate gegen GND messen.

Beim Highside (wenn geschaltet) wandert Drain auf +48V und Gate
gegen GND messen ist sinnlos. Hier MUSS man Gate gegen Drain
messen.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mist, ich meinte natürlich Source statt Drain.
Man sollte um die Zeit besser ins Bett gehen....

Autor: Jens H. (juehv)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
BMK schrieb:
> Man sollte um die Zeit besser ins Bett gehen....
:D ja das kenn ich ;)

Ok das hat mir geholfen jetzt sind die Messungen so wie ich es erwarte 
... ich versuche jetzt mal eine Software zu schreiben sodass diese Phase 
gescheit geschalten wird.
Ihr habt mir sehr geholfen, Danke!

Autor: Jens H. (juehv)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
ich muss doch noch ein paar blöde fragen stellen ...
Ich verwende jetzt den oben gezeigten Schaltplan mit 2 N-Mosfets ... 
allerdings wird mein High Side Mosfet jetzt extrem warm (ohne Last) .. 
auf der Low Side ist alle in Ordnung...
Ich habe dann auch mal ein Programm verwendet wo der High nicht mehr 
geschalten wird .. aber er wird dennoch so heiss.

Hat jemand ne Idee woran das liegen kann ?

Gruß

Autor: Jens H. (juehv)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey,
kleines Update von mir:
Ich hab rausgefunden woran das liegt, nämlich schaltet die Low Seite 
immer durch und dadurch entsteht ein Kurzschluss... so viele Ampere sind 
wohl auf dauer zu viel für den MOSFET ...
Ich verzweifel hier ein bisschen, dass verhält sich alles anders als ich 
das erwartet hatte.

Auch mit der High Seite ist mir aufgefallen dass das doch gar nicht so 
kompliziert sein sollte, denn die 12V sollten reichen da der Weg zur 
Last quasi das GND Potential haben sollte (da in dem Motor immer nur 
eine Spule aktiv ist)

Autor: Micha (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
C12, C13 und C14 dürfen gerne niederimpedant sein, also bspw. Kerkos. 
Zumindest würden zusätzlich parallele Kerkos nicht schaden. Du willst 
die FETs ja möglichst schnell schalten um unnötige Verluste zu vermeiden 
und dafür muss der Strom nunmal schnell geliefert werden können.

Kurzschlüsse musst du natürlich selbst vermeiden, entweder 
controllerseitig oder durch weitere Logik, am besten beides.

Von sich aus schaltet der IR2110 sicher nicht durch, außer er ist 
kaputt, oder es liegt ein anderer Schaltungsfehler vor. Kontrolliere die 
Schaltung nochmal ganz genau.

Autor: Jens H. (juehv)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
falls es jemand Interessiert:
ich habe das Problem jetzt so umgangen,
dass ich anstelle des ir2110 Optokoppler verwendet habe die eine 
passende Spannung einfach nur schlaten. Dann kann ich so langsam 
schalten wie ich das möchte ;)
Die Spannung lasse ich mir von einem Schaltregler erzeugen.

Allerdings habe ich ein neues Problem mit dem Teil:
Beitrag "Problem mit BLDC Schaltung"

es nimmt einfach kein Ende :(

Gruß und danke für eure Mühe!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja, und damit hast du dir ganz andere und größere Probleme 
eingehandelt...

Nimm den IR2110 und erzeuge die Highside-Versorgungsspannung nicht per 
Bootstrap (Diode + Cap) sondern per DC/DC Wandler. Zum Beispiel ein 
12V/12V Wandler. Gibt es bei Reichelt als SIP4 oder DIP4 Package 
einfach, klein und günstig.

Autor: Jens H. (juehv)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Simon,
kannst du mir das genauer erläutern, wie ich das beschlaten muss, und 
was ich da für ein Wandler benötige (also welche Spannung) ?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich überlege gerade ob du nicht viel besser einen HIP4086 einsetzen 
kannst. Der hat zwar nur 0,5A Ausgansstrom für das MOSFET-Gate, was aber 
auch ein Segen sein kann. Denn dann ist das Layout bzw. die 
Leiterbahnlängen nicht so kritisch und EMV mäßig stehts besser da.

Bei dem HIP4086 hast du 3 Halbbrückentreiber integriert und das sogar 
mit Chargepump. Das heißt, du kannst problemlos 0%/100% DutyCycle 
fahren, da die Chargepump dem Leckstrom des Kondensator und des 
MOSFET-Gates ausgleicht.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.