Hallo zusammen, Ich möchte mehrere Mosfet Halbbrücken schalten (für einen EC Motor, allerdings keine 3-Phasenkonfiguration) und habe dabei noch ein Verständnisproblem betreffend den Bootstrap Schaltungen der Driver ICs. Als beispiel habe ich mal den LTC4446 genommen, der meinen Anforderungen entsprechen müsste. Insgesamt habe ich 12 Halbbrücken zwischen denen die Motorspulen liegen, das bild oben ist auf eine dieser Halbbrücken reduziert. Jetzt zum eigentlichen Problem: Zwischen dem durchschalten des LOW-Fets (also dem laden des bootstrap kondensators) und dem durchschalten des HIGH-Fets habe ich eine Drehzahlabhängige Totzeit, die bis in den ms-bereich gehen kann (beim anlaufen des Motors). Ich habe nun die Sorge, dass sich der Bootstrap-Kondensator in dieser Totzeit durch Leckströme entläd und der High-Side Fet nichtmehr Schaltet.Habt ihr Erfahrungen ob eine solche Totzeit kritisch sein kann? Außerdem habe ich noch ein Verständnisproblem mit der PWM Ansteuerung des ICs:Was ist der Unterschied bezogen auf das Bootstrap-Kondensatorverhalten, wenn ich den HighSide Input am IC (Befehl vom uC zum schalten des Mosfets) mit einer PWM oder einer konstanten DC Spannung versorge? Meine bisherige annahme: Mit PWM: Der Mosfet schaltet synchron zum Logikeingang des Driver ICs und der Bootstrap Kondensator entläd sich langsam pro Schaltperiode der PWM,da die Gatekapatzität jedes mal neu geladen werden muss. Ohne PWM: Der Mosfet schaltet durchgehend durch, bis sich der Kondensator durch Leckströme oder sonstige Verluste entladen hat oder das logiksignal abgenommen wird. Jetzt frage ich mich allerdings, warum bei den meisten ICs mit bootstrap-kondensatoren nur PWMs bis 80-90% möglich sind und keine 100% (das wäre ja der fall mit der konstanten spannungsversorgung am Logikeingang). Die einfachste Lösung wäre für mich, einfach einen IC mit integrierter Ladungspumpe zu nehmen, aber da bin ich bisher noch nicht fündig geworden (die meisten ICs können meine 60V Mosfetspannung bzw. die resultierende höhere "Bootstrap"-Spannung nicht ab).Wenn jemand einen brauchbaren IC kennt, nur her mit dem Link! Ein weiterer Punkt zu dem ich noch nicht schlauer werden konnte, ist die hohe PWM frequenz, die bei den meisten nutzern teiweise bis mehrere hundert khz geht. Das erscheint mir nicht sinnvoll, weil bei jedem schaltvorgang des Mosfets ja Verluste erzeugt werden. Daher wäre es ja nur sinnvoll eine PWM mit möglichst geringer Frequenz zu nutzen. Zu meiner Anwendung kann ich sagen, dass über die Brücken Ströme von bis zu 200A fließen werden. Kann mir hier jemand eine Begründung für die hohen frequenzen geben? Ich bin übrigens schon seit wochen auf der Suche für die Antwort auf meine Fragen und habe schon x Datenblätter durchgelesen, ich hoffe dass mir hier jemand weiterhelfen kann. Wenn ich den vorgang nicht verstehe, möchte ich natürlich ungern auf Risiko eine Schaltung aufbauen,die dann nacher nich funktioniert. Also danke schonmal fürs fleißige Lesen und mitmachen! Gruß Jonas
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@ jonz dump (rhandymarsh) >kondensators) und dem durchschalten des HIGH-Fets habe ich eine >Drehzahlabhängige Totzeit, die bis in den ms-bereich gehen kann (beim >anlaufen des Motors). Ganz schön viel. >High-Side Fet nichtmehr Schaltet.Habt ihr Erfahrungen ob eine solche >Totzeit kritisch sein kann? Sicher, eben wenn sich der Bootstrapkondensator zu weit entlädt. Dem kann man aber durch Parallelschaltung von Elko + Keramik-C entgegen wirken. >Meine bisherige annahme: Stimmt soweit. >Jetzt frage ich mich allerdings, warum bei den meisten ICs mit >bootstrap-kondensatoren nur PWMs bis 80-90% möglich sind und keine 100% >(das wäre ja der fall mit der konstanten spannungsversorgung am >Logikeingang). Eben weil sich der Bootstrap-Kondensator irgendwann entladen hat und der FET nicht mehr eingeschaltet bleiben kann, auch wenn dein Logikeingang das so will. >Die einfachste Lösung wäre für mich, einfach einen IC mit integrierter >Ladungspumpe zu nehmen, Wenn du einen hast. Oder man nimmt eine galvanisch getrennte Spannungsversorgung, die braucht man dann aber für jeden Kanal getrennt. Und die Koppelkapazität zur Masse sollte auch sehr klein sein, ich sag mal 100pF und weniger. >hohe PWM frequenz, die bei den meisten nutzern teiweise bis mehrere >hundert khz geht. Alles eine Frage der Anwendung. Und bisweilen vollkommen übertrieben, so ala "ich bin LEDphil, unter 1kHz falcken meine LEDs" ;-) > Das erscheint mir nicht sinnvoll, weil bei jedem >schaltvorgang des Mosfets ja Verluste erzeugt werden. Daher wäre es ja >nur sinnvoll eine PWM mit möglichst geringer Frequenz zu nutzen. Ja. >200A fließen werden. Kann mir hier jemand eine Begründung für die hohen >frequenzen geben? U.A. auch, um die LC-Filter klein zu halten.
Danke für die Antwort! Ich bin übrigens fündig geworden. der A3942 von AllegroMS könnte meinen Anforderungen entsprechen. Ist zwar nur ein High side Treiber, aber das sollte kein Problem sein. Der IC hat eine integrierte Ladungspumpe und kann meine 60V und auch die resultiernde "Boot"-Spannung von ca. 72 gerad noch so.Ist aber schon extrem an der Grenze. Irgendwie ist bei allen Mosfet Treibern bei 60V schluss. Vielleicht sollte ich mich mal bei IGBT Treibern umsehen....
Hallo, schau mal hier: http://www.ti.com/lit/an/slva444/slva444.pdf Da wird erklärt, wie man sich eine Ladungspumpe für eine Bootsrap-Stufe baut, um 100% Einschaltdauer für den High-Side-Schalter zu realisieren. Besteht aus einem NE555 mit ein bißchen Gedöns drumherum.
Eventuell Hilfreich bei der Auslegung einer Bootstrap-Versorgung falls die Variante mit der integrierten Ladungspumpe nicht klappt: - TI: SLVA444: Providing Continuous Gate Drive Using a Charge Pump - Fairchild: AN-9052: Design Guide for Selection of Bootstrap Components - Fairchild: AN-6076: Design an Application Guide of Bootstrap Circuit...
Danke, die Möglichkeiten einer externen Ladungspumpe sind mir bereits bekannt. Ich hätte vielleicht angeben sollen, dass ich diese Lösungen möglichst vermeiden will, da mein Platz auf der Platine sehr knapp ist und auch bauteile über 5mm höhe (die meisten DC\DC wandler mit galvanischer trennung sind so) nicht passen. ich habe noch etwas interessantes gefunden: http://www.hvlabs.com/files/HIP4081application.pdf hier ist , wie ich auf die schnelle gelesen hab, auch eine ladungspumpe integriert und kann hoch bis 80V (nur so für die Nachwelt, falls mal einer das gleiche Problem wie ich haben sollt)....
Hallo Falk, Falk Brunner schrieb: > Wenn du einen hast. Oder man nimmt eine galvanisch getrennte > Spannungsversorgung, die braucht man dann aber für jeden Kanal getrennt. > Und die Koppelkapazität zur Masse sollte auch sehr klein sein, ich sag > mal 100pF und weniger. Warum ist die Koppelkapazität zur Masse in diesem Fall so wichtig? Wie sieht es mit den gängigen isolierenden DC/DC Wandlern (Traco und Konsorten) aus? Ist da nicht normal zwischen den beiden isolierten Seiten nen Kondensator zur Verringerung der Störungen drin? - der würde ja genau diese Anforderung verletzen. Gruß, Gerd
@ Gerd E. (robberknight) >> Spannungsversorgung, die braucht man dann aber für jeden Kanal getrennt. >> Und die Koppelkapazität zur Masse sollte auch sehr klein sein, ich sag >> mal 100pF und weniger. >Warum ist die Koppelkapazität zur Masse in diesem Fall so wichtig? Weil die bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden muss. >Wie sieht es mit den gängigen isolierenden DC/DC Wandlern (Traco und >Konsorten) aus? Ist da nicht normal zwischen den beiden isolierten >Seiten nen Kondensator zur Verringerung der Störungen drin? Nein, da gibt es Verschiedene. > - der würde >ja genau diese Anforderung verletzen. Ja.
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