Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET-Treiber funktioniert nicht mit der angegebenen Spannung


von A. P. (adrian_p)


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Hallo

Ich entwickle gerade einen Brushless-Controller. Mit den MOSFET-Treibern 
von Microchip MCP14E6 hatte ich dauernd Probleme. Somit entschied ich 
vor kurzem zu denjenigen von Texas Instruments TPS2811P zu wechseln.

Als ich aber heute morgen diese in Betrieb nehmen wollte, passierte 
etwas merkwürdiges. Obwohl sie im Datenblatt für +14V ausgelegt sind, 
schaffen sie nicht mehr als +9V. Unter dieser Schwelle schalten sie 
perfekt. Über dieser Schwelle läuft nichts mehr. Kennt jemand das 
Problem?

Schaltpläne oder Bilder könnt ich bei bedarf nachreichen. Eigentlich 
sollte es jedoch nicht daran liegen, da die MOSFET-Driver von Microchip 
vorher noch funktionierten.

Gruss, AP

von Floh (Gast)


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A. P. schrieb:
> Schaltpläne oder Bilder könnt ich bei bedarf nachreichen.

Immer her damit.

von MaWin (Gast)


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Womit steurst du ihn denn an ?

Der MCP14E6 hat bei jeder Betriebsspannung TTL-kompatiblem input.

Der TPS2811 will VCC/2 als Schaltschwelle sehen,
über 9V geht die also über die 5V die er eventuell als Eingangssignal 
bekommt.

von A. P. (adrian_p)


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MaWin schrieb:
> Womit steurst du ihn denn an ?
>
> Der MCP14E6 hat bei jeder Betriebsspannung TTL-kompatiblem input.
>
> Der TPS2811 will VCC/2 als Schaltschwelle sehen,
> über 9V geht die also über die 5V die er eventuell als Eingangssignal
> bekommt.

Tatsächlich, danke. Ich bin noch relativ neu auf dem Gebiet, habe aber 
das Datenblatt eigentlich genau studiert. Kannst du mir sagen wo du das 
genau gefunden hast?

Noch eine andere Frage: Du kennst nicht zufälligerweise ähnliche Treiber 
mit TTL-Input?

von Johannes E. (cpt_nemo)


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A. P. schrieb:
> Noch eine andere Frage: Du kennst nicht zufälligerweise ähnliche Treiber
> mit TTL-Input?

z.B: UCC27323

> Mit den MOSFET-Treibern von Microchip MCP14E6 hatte ich dauernd Probleme.

Was waren das denn für Probleme? Was soll denn der ähnliche Treiber 
können, was der MCP nicht kann?

von MaWin (Gast)


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> habe aber das Datenblatt eigentlich genau studiert.
> Kannst du mir sagen wo du das genau gefunden hast?

Im Datenblatt, Positive-going input threshold voltage

von A. P. (adrian_p)


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Johannes E. schrieb:
> z.B: UCC27323

Den wollte ich sogar schon mal bestellen und du bist sogar der zweite, 
der mir diesen Treiber empfiehlt. Das Problem: er ist in der Schweiz 
nicht mehr erhältlich...

Johannes E. schrieb:
> Was waren das denn für Probleme? Was soll denn der ähnliche Treiber
> können, was der MCP nicht kann?

Das Ursprungsproblem war, dass der Treiber regelmässig zerstört wurde. 
Mir wurde daraufhin geraten mir Treiber mit zusätzlichen Transistoren 
(wie z.B. der UCC27323) zu kaufen, da diese die Miller-Ebene schneller 
überwinden können => Verhinderung von Rück-Impulsen durch den Input-Pin 
und somit Verhinderung eines Latch-Ups.

MaWin schrieb:
> Im Datenblatt, Positive-going input threshold voltage

facepalm Wieso ich das ignoriert habe ist mir auch ein Rätsel, danke.

von A. P. (adrian_p)


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Eine andere Frage: Der UCC27323 schafft 4A-Peaks. MCP14E6 schafft nur 
2A. Spielt das eine Rolle? Bzw. ist es möglich mit zu hoher Stromstärke 
die MOSFETS, die Driver oder die Versorgungsspannung zu 
beschädigen/beeinträchtigen?

von Johannes E. (cpt_nemo)


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A. P. schrieb:
>> z.B: UCC27323
>
> Den wollte ich sogar schon mal bestellen und du bist sogar der zweite,
> der mir diesen Treiber empfiehlt. Das Problem: er ist in der Schweiz
> nicht mehr erhältlich...

Dann vielleicht der ADP3623.

A. P. schrieb:
> Das Ursprungsproblem war, dass der Treiber regelmässig zerstört wurde.

Wurde dabei auch der Leistungs-Mosfet zerstört? Und wie wurde der 
Treiber zerstört? War es ein thermisches Problem, also wurde der Treiber 
einfach zu warm und ist daduch kaputt gegangen oder war das eher ein 
plötzlicher Tod? Dann evtl. negative Spannung am Eingangs- oder 
Ausgangspin.

> Eine andere Frage: Der UCC27323 schafft 4A-Peaks. MCP14E6 schafft nur
> 2A. Spielt das eine Rolle? Bzw. ist es möglich mit zu hoher Stromstärke
> die MOSFETS, die Driver oder die Versorgungsspannung zu
> beschädigen/beeinträchtigen?

Das hängt vom Mosfet und dem dazwischengeschalteten Gate-Widerstand ab. 
Ohne diese Bauteile zu kennen, kann man diese Frage nicht wirklich 
beantworten.
Nach meiner Erfahrung geht der Mosfet durch einen zu hohen Gate-Strom 
alleine nicht so schnell kaputt, ich hab das zumindest bisher noch nicht 
geschafft.

Allerdings wirkt sich der Treiber-Strom auf die Schaltgeschwindigkeit 
aus. Durch ein höheres di/dt besteht die Gefahr von Überspannung 
entweder am Mosfet selber (Drain-Source-Strecke) oder auch durch 
Masse-Verschiebungen, was dann evtl. zu einem Latch-Up am Treiber führen 
kann, wenn z.B. die Treiber-Masse nicht korrekt mit Mosfet-Source 
verbunden ist.

Gegen Lath-Up könnte auch eine Schottky-Diode an den Treiber-Ausgang 
helfen.

Ich würde dir empfehlen, den ursprünglichen Gate-Treiber erst mal drin 
zu lassen. Dann solltest du herausfinden, warum dieser kaputt geht.

Erst wenn du das geschafft hast und den Effekt verstanden hast, solltest 
du dir überlegen, ob ein anderer Treiber dagegen hilft oder ob der 
Fehler nicht besser durch eine Änderung am Layout oder eine passende 
Schutzbeschaltung behoben werden kann.

von A. P. (adrian_p)


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Johannes E. schrieb:
> Dann vielleicht der ADP3623.

Leider nicht im DIP verfügbar. Der UCC37323 wäre schon perfekt. Bei 
Mouser Electronics gibts den noch, jedoch mit 25sFr Versandkosten und 3 
Tagen lieferzeit. Deshalb zögere ich noch.

Johannes E. schrieb:
> Wurde dabei auch der Leistungs-Mosfet zerstört? Und wie wurde der
> Treiber zerstört? War es ein thermisches Problem, also wurde der Treiber
> einfach zu warm und ist daduch kaputt gegangen oder war das eher ein
> plötzlicher Tod? Dann evtl. negative Spannung am Eingangs- oder
> Ausgangspin.

Der MOSFET blieb immer erhalten. Es war eher ein plötzlicher Tod. Sobald 
der Driver jedoch zerstört wurde, wurde er aber heiss, sobald er an der 
Versorgungsspannung hing.

Ich habe Momentan eigentlich zwei Vermutungen:
1. SCR-LatchUp durch schlechtes GND
2. Rückstoss herbeigeführt durch MILLER-Ebene

Da ich jedoch als Schüler nicht unendlich Ressourcen zur Verfügung hab, 
sollte die nächste Bestellung erfolgreich sein. Mit einem Driver mit 
TrueDrive Output könnte ich dem "Miller-Problem" entgegenwirken. Das 
bessere GND ist sowieso in Arbeit.

Von den MCP14E6 habe ich jedoch nur noch 2 und kann somit den Motor 
nicht mehr betreiben. Wenn ich diese nochmal bestellen würde und sich 
herausstellt, dass es Fehler Nr. 2 ist und nich das GND, habe ich die 
MCP14E6 umsonst bestellt.

Für wahrscheinlicher halte ich im Moment Fehler Nr.1, da die CMOS ja 
eigentlich durch diesen 220Ohm-Widerstand geschützt sind.

Gruss, AP

von MaWin (Gast)


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> da die CMOS ja eigentlich durch diesen 220Ohm-Widerstand geschützt sind.

Welchen 220 Ohm Widerstand ?

Nein, interessiert mich nicht wirklich,
Salamitaktik muß ich mir nicht antun.

Spiel noch schön.

von A. P. (adrian_p)


Angehängte Dateien:

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Schaltplan angehängt. Sorry, da du vorhin quasi sofort die Antwort 
wusstest, habe ich vergessen den Schaltplan auf Flos Wunsch hin 
anzuhängen. Hier ist der Schaltplan der Endstufe momentan.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Die 220 Ohm Gate-Widerstand sind aber ganz schön viel. Hast du mal 
geprüft, ob die Mosfets auch schnell genug ausschalten? Ansonsten könnte 
es sein, dass für einen kurzen Moment beide Mosfets gleichzeitig an sind 
und dadurch ein sehr hoher Strom-Peak fließt mit gleichzeitig hohem 
di/dt; das könnte durchaus auch eine Ursache für den kaputten Treiber 
sein.

Mach doch mal über beide Gate-Widerstände eine Diode, evtl. mit 
Reihenwiderstand, so dass der Ausschaltvorgang deutlich schneller als 
der Einschaltvorgang ist.

von Bernd K. (bmk)


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A. P. schrieb:
> Leider nicht im DIP verfügbar. Der UCC37323 wäre schon perfekt. Bei
> Mouser Electronics gibts den noch, jedoch mit 25sFr Versandkosten und 3
> Tagen lieferzeit. Deshalb zögere ich noch.
>
Der ist bei Digikey erhältlich, allerdings mit der Bemerkung:
"Verfügbare Menge 131, Mindestbestellmenge 1 Stck, nicht auf Lager"
http://www.digikey.de/product-detail/de/UCC37323P/296-15693-5-ND/571463

Da kommt evtl. eine aktuelle Sammelbestellung wie gerufen:
Beitrag "Re: [S] Mitbestellgelegenheit bei DigiKey"

Geht zwar 2-3 Wochen Zeit ins Land, aber halt minimale Kosten.
Bei der letzten Bestellung mit Michael D. habe ich mich beteiligt,
ging problemlos über die Bühne.

Was ich allerdings nicht weiss, wie die Aussage von Digikey zu
deuten ist: "nicht auf Lager" (obwohl verfügbar).

von Maik M. (myco)


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Auf dem Schaltplan ist der Highside-Mosfet verkehrt herum eingezeichnet.

Die 220 Ohm sind zuviel, der Strom wird dadurch auf ~50mA begrenzt, da 
kannst du dir den Treiber fast schon sparen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Maik M. schrieb:
> da
> kannst du dir den Treiber fast schon sparen.

Das wollte ich auch grade sagen. Wenn das alles nur mit 12 Volt Läuft, 
reichen da einige kleine Transistoren in Push-Pull. Und eigentlich 
braucht man sich auch nicht vor den IR-Treibern zu scheuen. Die sind 
nicht teuer und haben jederzeit CMOS- und TTL Pegel kompatible Eingänge. 
Ich betreibe sie auch erfolgreich an 3,3 Volt. Das alles ist bei deiner 
Schaltung aber unnötig, da 3 Transistoren den Job gut erledigen.

von Wolfgang (Gast)


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Maik M. schrieb:
> Auf dem Schaltplan ist der Highside-Mosfet verkehrt herum eingezeichnet.

Das kann doch eigentlich fast nur ein Fehler im Schaltplan sein. Sonst 
würde die Substratdiode des IRFU9024 doch argen Stress machen, d.h. der 
IRLU2703 würde beim Durchschalten kräftigst an den 12V ziehen.

von Mod (Gast)


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Da die Frage der Ansteuerung nun geklärt ist, kann es im ursprünglichen 
Thread weitergehen
Beitrag "MOSFET-Treiber wird beschädigt"

von A. P. (adrian_p)


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Wie Mod schon gesagt hat. Das eigentliche Problem ist bei Thread
Beitrag "MOSFET-Treiber wird beschädigt"

Danke.

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