ir2113 Halbbrücke lowside Problem

[Dieter B. (barth)]

Hallo Zusammen. Ich habe eine Halbbrücke wie auf dem angehängten 
Schalplan auf einer Lochrasterpaltine zu Testzwecken aufgebaut.
Mit einschrenkungen funktioniert das ganze auch.
Die Highside Mosfets werden mit der Bootstrapschaltung gut angesteuert.
Funktioniert wunderbar.
Die Lowside Mosfets schalten bei einer Versorgungsspannung von 10V des 
ir2113 auch gut. Wenn ich mit der Versorgungsspannung aber auf 11V und 
darüber gehe, werden die Lowsidemosfets nicht ganz ausgeschaltet.
Am Oszi ist deutlich zu sehn, das "aus" für den Mosfet dann bei 5V ist 
und ein bei 11 oder mehr Volt.
Somit ist er immer eingeschaltet und wenn der Highside Mosfet 
eingeschaltet wird freut sich der Strombegrenzer.

Habt ihr eine Idee woran das liegen könnte?

Ich hatte Gatevorwiderstände drin. Ohne Erfolg.
Danke für eure Hilfe

[heldvomfeld (Gast)]

Am besten ist, wenn du die Oszi Bilder auch anhängen könntest. Kannst ja 
auch mal die Vcc, Vb und Vdd oszillographieren sowie deine 
Gatewiderstände beziffern. Ich denke das würde für eine evtl. Lösung ein 
guter Ansatz sein.

gruß~

[Dieter B. (barth)]

Hallo.
Danke für deine Antwort.
In dem 1 Bild funktioniert alles wunderbar. Oben Highside Gate
Unten Lowside Gate. Ohne Gatevorwiderstand. Habe schon bis 20 Ohm ein 
paar durchgetestet aber ohne große Veränderung bzw besserung.
In dem 2 Bild mit 11 V Vcc. Hier sieht man unten lowside schwanken. 0V 
und 11V und zwischendrin irgendetwas undefiniertes.
Keine Ahnung woher das kommt.

Vdd beträgt 3,3 V sowie die Logikeingänge 3,3V vom uC.
Danke für deine Hilfe.
Wenn ihr noch mehr Infos braucht, einfach beschied geben

[Dieter B. (barth)]

Jetzt haben die Bilder schon 20 Downloads.
Hat den Keiner eine Idee oder einen Tip?

[Stefan (Gast)]

Hallo,

es scheint so zu sein dass immer wenn das Highside-Gate HO auf high geht 
auch dein COM-Eingang gegenüber Ground angehoben wird.

meine Idee ist: Überprüfe deinen Schaltungsaufbau nochmals ganz genau ob 
er der obigen Schaltung entspricht, insbesondere ob der COM-Eingang 
direkt mit Ground verbunden ist und VS mit nichts anderem als dem 
Kondensator und Drain/Source der beiden FETs verbunden ist.

Gruss Stefan

[Dieter B. (barth)]

Hallo nochmal
Also ich habe den Schaltplan noch einmal durchgeschaut. Keine 
Auffälligkeiten.
Habe auch GND mit kupfer verstärkt. Ohne erfolg.
Ich habe jetzt ein layout gemacht.
Wenn ihr meint das das so funktionieren könnte, würde ich es morgen 
ätzen und dann noch einmal testen.
Bis jetzt war das ganze  nur auf einer Lochrasterplatine aufgebaut

[Stefan (Gast)]

Hallo,

mal eine blöde Frage: wo ist bei denem Layout Pin 1 des IR2113 ???
oder wo gehört die Kerbe hin

Stefan

[Stefan (Gast)]

Nachtrag

das stimmt nicht mit dem Datenblatt das ich zur Verfügung hab überein
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Stefan

[Stefan (Gast)]

Ich denke ich muss dich mit der Nase drauf stupsen

siehe "Lead Assignments" seite 5 des Datenblatts

da ist LO = Pin 1, COM = Pin 2 und so weiter ....

[Dieter B. (barth)]

Ja das ist ein Fehler im Layout. Ich habe das Bauteil selbst gemacht und 
ie Kerbe verdreht. Änder ich noch.
Aber das ist nicht der Fehler. Also bei meinem jetzigen Aufbau, sonst 
würde nämlich garnichts funktionieren.
Aber danke für den Hinweis.
Kerbe wird umgedreht.

Sonst noch was falsch?

[M. K. (kichi)]

Ich vermisse die Eingangssignale auf den Oszi-Plots, Blockkondensatoren 
an den Versorgungspins und zweifle an der Tauglichkeit von C1/D1.

[Dieter B. (barth)]

Die Diode die eingezeichnet is, ist nicht die auf dem Layout. Es ist nur 
das gleiche Package. Die Diode ist eine SF 38G. trr sollte laut IR 
Auslegungsblatt für Bootstrap passen. Condensator is ein Elko 1 uF. Was 
stimmt an dem nicht? Hier hat IR keine besonderen spezifikationen 
angegeben und es funktioniert soweit auch.

Blockkondensatoren machen sich wohl ganz gut. Werd ich auch noch ändern. 
100 nF direkt ans Bauteil.

Was meinst du mit Oszi-Plots? Bilder von den Eingangssignalen? Kann ich 
dir heute Nachmittag schicken. Da is aber nix besonderes zu sehen.
Nur 3,3v high und 0V low.

Danke für die Tips

[M. K. (kichi)]

Dieter Berth schrieb:
> Condensator is ein Elko 1 uF. Was stimmt an dem nicht?
Hoher ESR. Spendiere parallel noch ein bisschen Keramik. 1u wird 
vermutlich auch übertrieben sein. Wie lange willst du denn am Stück 
durchschalten können?

Dieter Berth schrieb:
> Was meinst du mit Oszi-Plots? Bilder von den Eingangssignalen?
Ein Kanal am Eingang, der andere am zugehörigen Ausgang. Also die 
zeitliche Korrelation zwischen Ein- und Ausgängen.

[Dieter B. (barth)]

OK. Bilder kommen heute Nachmittag bzw. Abend.
Meinst du das das dann so funktionieren könnte?

[Martin (Gast)]

hast du denn eine last angeschlossen?

[Dieter B. (barth)]

Ja. Da ist ein Widerstandsdraht dran. Habe das ganze mit bis zu 2 A 
belastet. Mehr wollte ich nicht, da auf der Lochraster nur dünne Drähte 
drauf sind

[tip (Gast)]

Dieter Berth schrieb:
> Blockkondensatoren machen sich wohl ganz gut. Werd ich auch noch ändern.
> 100 nF direkt ans Bauteil.

Die machen sich nicht nur gut, die müssen zwingend sein:

VS-VB   100nF Ker
COM-VCC 100nF Ker und 10uF
VSS-VDD 100nF Ker und 10uF

[Dieter B. (barth)]

So jetzt hier das update. Oszibilder kommen später. Kann das so 
funktionieren?

[tip (Gast)]

Wie sieht die Zuleitung zu VCC (bei JP2 - JP3) aus?
Also über den beiden Fets sollte es sicher auch 100nF und ein paar uF 
haben. Von Q1_Drain nach Q2_Source auf direktem Weg.

Die Leitungen vom IR2113 zu den Fets sollten immer möglichst kurz und 
kleinräumig sein.
Generell müssen die (100nF) CX-Kondensatoren immer möglichst nahe an den 
Pins sein, und nicht irgendwo, sonst nützen sie nichts.


Der C2 von VS-VB muss viel weiter nach links, näher an die beiden Pins.
(100nF - 1uF als Keramik, wäre besser als der grosse Elko C1)

Der C3 von COM-VCC ist zu weit vom Pin 2 weg (etwas nach unten rücken, 
und untere GND-Fläche nehmen.)

Die Elkos  sind in einer etwas  grossen Bauform gewählt – und dadurch 
ergibt sich leider auch lange und nicht optimale Zuleitungen.

Aber wie sieht es mit der Totzeit-Verzögerung aus?
Wie lange ist sie von Lowside EIN zu Highside EIN ? (und umgekehrt?)

[Heinz K. (Gast)]

Ferndiagnose ist immer und für jeden schwer.
Verstehe ich das richtig, das an JP2 dann auch 11V liegen
oder ein anderer Pegel, wenn ja welcher.
Die zweite Frage, die Pegel an den Gates, beide
gegen Masse (nehme ich an, aber Glauben und Wissen) gemessen.

Gruß
Heinz

[Dieter B. (barth)]

Sooo.
Erst einmal vielen dank für die vielen Tips und die super Hilfe.
Habe das Layout wie oben geätzt. Zuerst hats wieder nicht funktioniert.
Jetzt kenn ich auch endlich den Grund. :)
Die Lowside Mosfets waren kaputt. Ich hatte den 3 mal getauscht.
Und es waren alle kaputt oder haben nicht richtig geschaltet.
Habe die Mosfets dann getestet und liesen sich auch im ausgebauten 
Zustand nicht schalten.
Wie auch immer. Neuer Mosfet und schon funktionierts.

Jetzt werd ich mal das ganze für drei Phasen aufbauen.
Würdet ihr an den Eingängen Optokoppler verwenden oder langt da ein 100k 
Eingangswiederstand?

Würdet ihr auf der Highside anstatt Bootstrap einen DCDC Wandler 
verwenden?

Danke an Alle

[Falk B. (falk)]

@  Dieter Berth (barth)

>Jetzt werd ich mal das ganze für drei Phasen aufbauen.

Für 400V~?

>Würdet ihr an den Eingängen Optokoppler verwenden oder langt da ein 100k
>Eingangswiederstand?

???
100k Sind schon mal GANZ schlecht, denn damit wird der EIngang auch sehr 
empfindlich gegen Störungen. Optokoppler sind bei Netzbetrieb meist 
sinnvoll, wenn die Steuerung nicht auf NEtzpotential liegen soll/kann. 
Aber auch hier sollte man wissen was man tut und nicht einfach einen 
0815 Typen einsetzen.

>Würdet ihr auf der Highside anstatt Bootstrap einen DCDC Wandler
>verwenden?

Nur dann, wenn man 100% Einschaltdauer braucht.

MFG
Falk

[Sven P. (Gast)]

Dieter Berth schrieb:
> Die Lowside Mosfets waren kaputt. Ich hatte den 3 mal getauscht.
> Und es waren alle kaputt oder haben nicht richtig geschaltet.
> Habe die Mosfets dann getestet und liesen sich auch im ausgebauten
> Zustand nicht schalten.

Hast du da eventuell noch ein ESD-Problem?

[M. K. (kichi)]

Dieter Berth schrieb:
> Jetzt werd ich mal das ganze für drei Phasen aufbauen.
> Würdet ihr an den Eingängen Optokoppler verwenden oder langt da ein 100k
> Eingangswiederstand?
Kommt drauf an ob eine galvanische Trennung nötig ist oder nicht. 100k 
auf keinen Fall.

Noch ein paar weitere Empfehlungen/Anregungen:
- http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung 
berücksichtigen
- Strompfade möglichst kurz halten (z.B. IR2113.L_O -> R2 -> Q2.G -> 
Q2.S -> IR2113.VS, dasselbe beim High-Side-BUZ und beim Bootstrap-Pfad, 
Rückstrompfad auch einbeziehen)
- auf Elkos eher verzichten und stattdessen auf Keramik setzen, 
zumindest aber mehr als 100n vorsehen
- in den Polygon-Einstellungen "Orphans" deaktivieren

[Sven P. (Gast)]

Und, je nach Vorhaben:

Zwei schnelle Dioden über die FETs, und direkt(!!!!111einself) daneben 
einen Kondensator zwischen Versorgungsspannung und Masse der FET.

Hintergrund, den ich auch vor kurzem wieder einmal bitter erlebt habe: 
Du kannst dir nicht vorstellen, wie schnell selbst so ein Dinosaurier 
(BUZ11) schaltet. Ich habe in meinem Aufbau keinerlei gewollte 
Induktivität (Spulen, Motoren) gehabt, sondern lediglich einen 
Lastwiderstand mit wenig Induktivität. Allein die Zuleitungen zu diesem 
Widerstand (30..40cm, Laborklemmen und -leitunen) waren ausreichend, um 
bei 4A an 20V beim Abschalten gut nochmal soviel an Spannungsspitze zu 
produzieren.

[Anna Log (Gast)]

Schaltet ein BUZ11 ueberhaupt bei 3.3V Lowwside schon sicher durch ?

[M. K. (kichi)]

Anna Log schrieb:
> Schaltet ein BUZ11 ueberhaupt bei 3.3V Lowwside schon sicher durch ?
Man weiß es nicht. Auf jeden Fall wird er nicht den Maximalstrom leiten 
können (Fig. 7 im Datenblatt). Du solltest Vgs erhöhen oder dir einen 
anderen MOSFET suchen.

[Axel K. (axel)]

Ja der Beitrag ist schon älter als 6 Monate... Möchte nur mal anmerken, 
dass der vorletzte Beitrag nix zur Sache beiträgt und nur die Leute 
verwirrt, die mit dem IR2110/2113 arbeiten und auf diesen Beitrag 
stossen.

Der Lowside FET wird mit dem VCC Portential angesteuert und NICHT mit 
der Logik-Supply VDD.

Aus dem Designtip "dt97-3" bspw.: "Use a second low-ESR capacitor from
Vcc to COM. As this capacitor supports
both the low-side output buffer
and bootstrap recharge, we recommend
a value at least ten times higher
than Cb."

gruss