Guten Abend,
ich brauche einmal Hilfe, habe nach einer Lösung gesucht, aber finde
keine.
Ich brauche einen Rat eines Erfahrenen, der sich schonmal mit dem IR2114
herumgeschlagen hat.
Folgender Fall:
-H-Bridge mit IR2114, PCB nach Design-Tips, DC/DC Wandler/Optokoppler
und Bootstrap.
Bootstrap berechnet nach Application-Note, gemessen (natürlich über
Diff-Tastkopf), Uc(Bootstrap-Kondensator) nie unter 14,4V(Worst case),
Zener-Dioden(IGBT-Schutz) schon rausgelötet.
-IR wird nach Datenblatt initialisiert.
-SSD=SoftShutDown wird signalisiert, das wird durch Desaturation
erzeugt.
Gatespannung ist bei unter 8V, wie im Bildanhang zu sehen, kommt die
Gate-Spannung auch nicht über 8V, daher SSD.
Wenn ich die Spannung von der Halbbrücke nehme, dann sieht es gut aus,
wie im anderen Bilde zu sehen, einwandfreie Funktion des IR2114.
-Signale aus PSC vom ATMEGA32M1, non overlap, Frequenz(..Hz bis max. 8
kHz)
Bild: Oszi_Low_dide...
Grün: Gate Spannung Lowside
Gelb: µC Signal
Rosa: SSD Signal
Messe jetzt nochmal Kollektor/Emitter Spannung, ob Desat eintritt.
IGBT: SKM400GAL128 (Überprüft, nach Forumsempfehlungen).
Ich hänge an die Halbbrücke einen Widerstand zum Testen
Danke schonmal für eure Mühe ;-)
Ich lege 32Volt an die Bridge, Mittelpunkt mit 100R 14W an GND.
Habe einen Strom von 100mA max! wenn ich eine Spule dranhänge.
Interessant ist ja die Tatsache, dass die Gate-Signale OK sind.
Ich schalte z.B. mit 19Hz oder 1,3kHz oder 7,9.. kHz
Die Signale liegen sauber an.
Kabel verdrillt, extrem kurz, hatte sogar schon Ferritringe drum.
So, SYS_FLT wird nur beim Einschalten des Lowside IGBT's aktiv.
Desaturation tritt nicht auf.
Wie schon im Bild zu sehen, geht die Spannung auf 8V am Low-Side Gate,
dann Desat aktiv(s. Rosa Pegel) und sie steigt auf 15V am Lowside Gate.
Ich verstehe es nicht, Low-Side, kein High-Side Problem.
Egal ob mit Last oder ohne Last.
Weitere Informationen:
Ohne Spannung an der H-Brücke, steig an der Low-Side die Spannung auf 7V
(Miller-Plateau), dann weiter auf 15V, SYS_FLT durch Desat wird nicht
ausgelöst.
Nun mit Spannung an der H-Brücke, Spannung Low-Side steigt auf 7V
(Miller-Plateau, dann weiter auf 10,2V, SYS_FLT wird ausgelöst.
Zeiten:
Ohne Spannung an H-Bridge: 2,8µS bis 10,2V, kein SYS_FLT
Mit Spannung an H-Bridge: 2,8µS bis zum Auslösen SYS_FLT(@ 19,33Hz, 50%
Duty-Cycle).
DC/DC-Wandler Überprüft, alles OK, Spannung(15V) bricht nicht ein.
Er initialisiert sauber, dann ein kurzer Puls und SYS_Fault ist aktiv.
Ich kann auch ohne FAULT_CLR nichts sehen, ist ja klar.
Pegel liegen sehr sauber an.
Evtl. Undervoltage Detection?
Anbei noch Bilder von der H-Brücken Phase(Mittelpunkt)Rot und:
SYS_FAULT Gelb.
Signal High-Side(HS)
Signal Low-Side (LS)
Es liegen 20V an der Brücke, keine Last
Meine letzte Spekulation für Heute,
Die Time T on nach Datenblatt für den IGBT (SKM400...) 110ns
Das Gate braucht verdammt lange µS um einzuschalten.
Nochwas: IR2114 geht evtl. in SSD-Mode, da tDesat3(propagation delay at
LO turn on) nach Datenblatt zwischen 2 bis 4,6µS liegt (TYP:3,3µS),
ich liege da mit 2,8µS unter "TYP".
Die Deadtime sollte nicht kleiner als 75ns sein, das erde ich nochmals
überprüfen.
So, Deadtime auch OK,
Die Spannung bricht evtl. zusammen, da der Bootstrap-C geladen werden
muss. Zeitkonstante RC (Bootstrap) 9,4µS!
Der Widerstand im Bootstrapzweig sollte den Ladestrom begrenzen auf ca.
3A.
Die Diode kann mehr ab, (UF5007, IpeakSurge=150A!) werde 1 Ohm
nehmen->15A
und nur 2µS Ladezeit.
Also auf gut Glück!
Versuch mal das ganze symetrisch zu belasten und nicht nur nach GND.
Wenn du nur ein R vom Mittelpunkt nach GND als Last hast, was soll dann
die Low-Seite überhaupt schalten?
Habe ich gerade, zwei 10Ohm 17W, wei ein SPannungsteiler zwischen die
20V (spatere Hochspannungsseite, die auch die IGBT Brücke versorgt).
Der "obere" wird extrem heiß, der untere weniger.
Die Low-Side Schaltet ja auch durch, doch die SYS_FLT Meldung kommt
immer, wenn die Brücke am Netz ist. kein overlap, genügend Totzeit, RC
Bootstrapkonst. zum Laden sehr klein.
Evtl. ist das Miller-Plateau in der Zeit zu lang und der Desat spricht
nach 3µS an und stört den Einschalt-Verlauf, und dass nur, wenn ich
extern eine Spannung anlege.
Kein Undervoltage, Sannung bricht auch nicht zusammen am IC,
keine "Störungen", leichtes überschwingen der Dioden, aber innerhalb der
Desat-Totzeit.
Treiber funktioniert ohne Fehlermeldungen.
Ich vermute ich habe defekte Module von so einem secondhand electronik
händler bekommen.
Die ton Zeit ist extrem lange!
Das dachte ich mir, deshalb ist es zum Testen auch nötig, dass die
Low-Seite was zum Schalten kriegt. Aus den Motorphasen soll später auch
ein Strom raus und in die Low-Seite rein fließen können.
Wie testet man eine H-Brücke richtig?
Mir ist schon klar, dass ich was zum Schalten brauche, habe vieles schon
drangehängt.
Unter anderem Dioden, wie hier gezeigt:
http://www.scheidig.de/English/Teslaspulenprojekte/univSSTC_Treiber/Projektbeschreibung/SstcCtrl-Dateien/image012.gif
Angehängt nochmal die Gatespannung am Lowside IGBT normaler
verlauf(Rosa),
eingriff durch IC Desat (Grün) und die Spannung am DSL Pin (gelb).
Daten: 5V/div, 5µS/Div
Spannung am DSL(Desat) Pin bricht von 14,4 auf 13,6V ein (klar, durch
Diode)
Also, ein SKM400GAL128D mit >2000nC Gatecharge mit einem 1,5A-Treiber
mit Bootstrap-Stufe anzusteuern wird ein hoffnungsloses Unterfangen
sein.
Wir benutzen dafür ab 100A Treiber mit mindestens 2,5A, die man mit
einer nachgeschalteten Treibererweiterung auch auf bis zu 10A bringen
kann und spendieren jedem IGBT seine eigene Stromversorgung (Netzteil!).
Du wirst mit der Schaltung nicht glücklich, zumal Du IGBT dieser Größe
bipolar ansteuern solltest.
Habe auch ein DC/DC-Wandler mit 1A für Highside und Lowside extra dran,
Der IR2114 liefert im Einschaltmoment 3A!
Am IGBT hängen keine 100A, will jetzt erstmal 3 A schalten, nichts
weiter.
Die Gate-Charge ist ja mit allen Leckströmen in der Bootstrap-Berechnung
berücksichtigt.
Mit den beiden DC/DC Wandlern habe ich noch keinen Test gemacht, da mir
noch Teile Fehlen.
Ziel dieses Versuches ist, einen Vergleich zu haben, zwischen Bootstrap
und extra Versorgung der High-Side.
Ich habe bereits fast mine gesamte schaltung durchgeprüft,
ich verzweifle!!!
Jetzt, statt DC/DC Wandler Labornetzteil, auch das gleiche Problem.
Ich brauche einen TIP vom Erfahrenen.
Das Warten geht weiter...
Meine H-Brücke scheint ja zu funktionieren, doch warum SSD, da liegt der
Fehler.
SYS_FLT signalisiert ja beim Einschalten Desat, damit SoftShutDown, doch
dazu kommt es ja nicht.
Anbei nochmals ein Bild.
Ich denke nicht, das es EMV ist.
SYS_FLT Evtl. ein Sync-Signal ?
Ich denke "not SYS_FLT"(also activ low) liefert SSD Sequenz is occour...
(nach Datenblatt vom IR2114).
Ich glaube der Fehler liegt im DSL-Pin (s.Oben).
Wenn die Lowside durchschaltet, sollte die Spannung am Kollektor ja
abfallen,
das tut sie nicht, nur auf 13,..V.
Der Bootstrap wird aufgladen, ist ja notwendig.
Die Aussage von eben nehme ich zurück.
Nach Datenblatt liegt da ein Pull UP intern an +15V
Fällt nun die Spannung am DSX(L/H) Pin unter 8V wird Desat erkannt
(Komparator triggert).
Aber es liegen ja >13V an.
Also alles OK.
Ich habe gerade erkannt, dass meine High-Side zu kurz an ist.
(s.Bild)
Ich schalte Highside lange an!
100µS/div im Bild!
Grün: µC Signal
Rosa: Gate am Highside
Gelb: DSH.
Doch warum ist SYS_FLT erst beim Einschalten von Lowside aktiv?
2300nC Gate Charge ist zu viel für den IR2114?
Ich denke über eine Charge Pump nach?
DC/DC ist sehr teuer.
Eigener Übertrager?
Ich denke er schaltet durch, ich werde mal kleine IGBT's drannhängen.
in App Note AN-978 steht was von lausigen 600nC (2xIGBT 270A). die mit
einer Charge-Pump realisiert wurden.
Welch ein Grauss...
Benedict schrieb:> Fällt nun die Spannung am DSX(L/H) Pin unter 8V wird Desat erkannt>> (Komparator triggert).
Bist Du sicher, dass Du die Funktion von Desat verstanden hast?
Funktioniert wie folgt:
1. Gate auf High > Desat Blanking Time (3000ns) beginnt.
2. IGBT wird leitend, wenn nach Ablauf der Blanking Time die Spannung an
Pin DSL oder DSH nicht kleiner 8V, dann ist das IGBT in Sättigung und
der Treiber schaltet ab.
URKS!! Den vergiss mal ganz schnell wieder, das Teil ist eine sehr
empfindliche Pussy. Ich hasse das Ding mittlerweile, die nächste
Vollbrücke bekommt zwei IR2113 und notfalls zwei Hilfsspannungen für die
High Side. Immer noch einfacher als sich mit einer Prinzessin auf der
Erbse rumzuschlagen.
Ja, die HIP-Treiber sind auch schon mächtig alt, in der Zwischenzeit hat
sich viel getan, was Spannungsanstiegsfestigkeit und Co. angeht. Die IRF
Treiber sind ziemlich modern. Die liefen bei mir immer auf Anhieb, wenn
man denn die grundsätzlichen Regeln beachtet.
Yep, bei mir auch so.
Ich hatte mal ein Netzteil zur Reparatur, bei dem dauernd der
Gate-Treiber starb. Okay, kein Problem - raus das Scheißding und den
altbewährten IR2113 rein. Komisch... der wird ja auch ziemlich schnell
heiß. **kopfkratz** Den eigentlichen Fehler (defekter Kondensator zur
Bestimmung der PWM-Frequenz, Frequenz dadurch mehr als 10fach überhöht)
habe ich erst einige Zeit später gefunden. Bis dahin hat das IC-chen
einfach die Zähne zusammengebissen und so gut es ging probiert zwei
IRFP2907 mit 500kHz zu treiben ohne Schaden zu nehmen.
Bei mir hat die Pussy schon bei 400Hz rumgezickt... zB. Fehlschaltungen
der Vollbrücke, die dieses ach so tolle IC angeblich durch diverse
Sicherheitsschaltungen und dead-time-Generator ultrageil verhindert.
Selten so gelacht, ohne Strombegrenzung wäre jedes Mal die komplette
Vollbrücke explodiert. 100% Shoot-Through beim Einschalten der Low-Side
kommt nicht so gut. Und ja, ich hab mich an die design rules gehalten
bevor irgendwelche Fragen kommen.
oszi_ir21xx_ohne_igbt.gif
(940 KB)
Oszi_Low_side_problem.gif
(940 KB)
