Hallo zusammen, Ich möchte mit einem HIP4081 , ursprünglich ein Vollbrückentreiber, gerne nur zwei high side Fets ansteuern anstelle einer kompletten vollbrücke. Ich habe diesen IC gewählt, weil er eine integrierte Ladungspumpe besitzt und meine N-Fets die eine Spannung von 60V am Drain (bzw. die resultierende höhere bootstrap Spannung am Gate) haben durchschalten kann. Um meine Idee umzusetzen lasse ich die Pins der LowSide Fets unbeschaltet (siehe angehängte Zeichnung) und ziehe die logischen Schalteingänge für die Low Fets auf 0, bzw. den Zustand in dem sie nicht Schalten. Die Low Side fets sollen dann über seperate low Side Treiber ICs geschaltet werden. Meine Annahme nach sollte das funktionieren, aber ich frage mich, ob ich die offenen Ausgangspins offen halten kann und das nicht zu problemen führen kann. Außerdem hätte ich gerne eine andere Meinung zu meiner Idee gehört, vielleicht habe ich doch was elementares übersehen? Meine Anfrage beim Hersteller ist weitgehend unbeantwortet geblieben. Kurz dazu warum ich sowas machen will: - Meine leitungswege von den Mosfets zu den ICs sind zu lang um einen zentralen vollbrückentreiber zu nutzen. Ich möchte aaußerdem einen High Side fet der eine Ladungspumpe besitzt und meine Spannung von 60V+Gatespannung verträgt, benutzen. Leide habe ich hierzu noch keinen High-Side IC mit Ladungspumpe und ausreichender Spannungsfestigkeit gefunden und will nun den HIP4081 nutzen. Also falls euch etwas dazu einfällt, oder ihr einen besseren IC kennt, gebt bescheid! Danke
Angehängte Dateien:
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HIP4081_HighSide.png
46 KB
Kann es sein, das die Ladepumpen so nicht richtig funktionieren? Die Anschlüsse BHS (Pin19) + AHS (Pin12) müssen regelmäßig mit COM verbunden werden damit Q1 + Q3 Gatespannung haben (an C3 + C4 muß ~12 V messbar sein). ALS + BLS sind Überstromsensor-Eingänge und müssen mit COM verbunden werden (oder wie in der ursprüglichen Schaltung mit R30 + R31). Grüße
Danke für die Anregung,eine Frage, die ich mir auch schonmal gestellt habe. Dazu muss ich sagen, dass die Low Side fets ja in der Schaltung existieren, aber nicht vom HIP4081, sondern von einem externen LowSide Treiber angesteuert werden. Also haben AHS und BHS kontakt zu COM, wenn die untern Fets durchgeschaltet sind. (meine Schaltbild oben ist da etwas irreführend stell ich grad fest, weil die LowFets ja noch da sind und nur die Leitungen gekappt werden). ALS und BLS würd ich wie im Schaltbild mit COM verbinden. Ich habe übrigens inzwischen ein paar samples bestellen können und werd das ganze einfach mal auf dem Steckbrett testen.....(dauert aber wohl noch ein paar wochen bis die dinger da sind).
Hallo, jonz dump schrieb: > Also falls euch etwas dazu einfällt, oder ihr einen besseren IC kennt, z.B. UCC27200, Maximum Boot Voltage 120 V Gruß Marcus
> und werd das ganze einfach mal auf dem Steckbrett testen.... Davon rate ich dringend ab. Die HIPs sind sehr empfindlich, was Spikes durch parasitäre Induktivitäten angeht. Sie sind dann einfach defekt. Wegen der steilen Flanken fallen pro cm Leitung 1-4V ab (die man nur mit gutem Equipment messen kann). Unbedingt die Application Notes lesen! Versuche, die H-Brücke so kompakt wie möglich aufzubauen, am besten die 4 FETs rund um den HIP anordnen, oder in einer Reihe auf der Ausgangsseite. Auch vom Splitten rate ich ab, da der HIP ja extra einen Totzeitgenerator eingebaut hat, der in Abhängigkeit von den Zuständen die Totzeit einfügt, falls nötig. Außerdem sorgt er dafür, dass vor dem ersten Einschalten eines HiSide-FETs der Bootstrap-C geladen wird. Das geht auch nur, wenn der LowSide ebenfalls vom HIP getrieben wird. Nebenbei, die Ladungspumpe alleine erzeugt nur einen sehr geringen Strom, der ausreicht, die Ladung zu halten oder ab und zu einen Schaltvorgang zu versorgen, keinesfalls PWM mit > 10 Hz (abhängig von der Gate-Charge der FETs). Ich habe schon viel mit den HIPs gemacht und hier im Forum berichtet, suche einfach danach: http://www.mikrocontroller.net/search Kannst Du kurz deinen Aufbau schildern (warum die Trennung der LoSide?) und die Eckdaten (U, I, f, Last).
Hi, gut dass es hier jemand gibt, der schon erfahrung mit dem IC hat. Zum Aufbau: Ich habe drei platinen die später aufeinander gesteckt werden. Auf Platine 1 befinden sich die High-Side Fets, auf Platine 2 der uC, der die Fetdriver schalten soll und auf Platine 3 sind die Low side Fets. Ursprünglich wollte ich einfach Vollbrückentreiber in der mittleren(2.) Platine anbringen und über die Steckverbindungsleitungen dann die Fets schalten. Das wird aber warscheinlich zu Problemen führen wegen den langen Leiterbahnen. Deshalb möchte ich nun einfach zu den HighSide Fets (platine1) ein paar Highside Treiber und bei den Low side Fets((Platine3), LowSide Treiber anbringen um eben die Langen leitungswege zu vermeiden. Idealerweise würde ich nun HIGHSide Treiber auf platine 1 und LOWSide Treiber auf Platine 3 nutzen. Allerdings gibt es keine HIGHSide Treiber die meinen Anforderungen entsprechen (mind. 75V Bootspannung,Ladungspumpe) und deshalb will ich den HIP4081 zweckentfremden und die Low side des IC unbeschaltet lassen. Kurz noch ein paar daten: Batteriespannung Lastkreis : 60V Versorgungsspannung IC: 12V Strom bei Volllast durch die Mosfets: 180A schaltfrequenz PWM: 5-10 khz (Mit der PWM (hier schaltPWM der Mosfets) will ich über den arith. Mittelwert die Spannung bzw. Leistung steuern. Die Frequenz soll logischerweise möglichst gering sein und wird über den uC sofwaremäßig implementiert). Zur Ladungspumpe: Mir ist bewusst, dass die Ladungspumpe allein keien konstanten Schaltzustand garantiert, besonders bei meinen MOSFETs (80nC GateSource Ladung bei 50V Batteriespannung). Allerdeings habe ich nach dem Ladevorgang der Bootstrap-Kapazität eine gewisse Totzeit in der sich der Kondensator entladen kann und die Ladungspumpe soll dem entgegenwirken. Zur Totzet: Wird nicht benötigt, ich lasse die entsprechenden Pins zum einstellen unverbunden(wenn ich mich da noch richtig ans datenblatt erinnere). Zur Initialladung der bootstrap kapazität: Ich würde über den uC eine routine programmieren, die beim startup die LOW Fets durchschaltet und die kapazität lädt. zuersteinmal Danke für den Beitrag, genau sowas habe ich mir mit dem thread erhofft. Übrigens hab ich mir ein paar Samples bestellt im DIP package, vllt werd ich mal einen schmoren :)
Oha, bei 180A melde ich Bedenken an, meine Endstufe bringt "nur" 2x 20A. Das Problem ist, wenn Du die Leitungen zu den FETs kurz hältst, werden die Leitungen zum µC länger. Diese sind genauso von den Spikes betroffen, sogar noch empfindlicher. Gnd auf der einen Seite der Platine schwankt um 20V von der anderen Seite. Da würde ich optische oder HF-Trennung zwischen µC und FETs oder einen GDT (Gate Drive Transformer) empfehlen. Der Aufbau (Layout) ist das A und O. Und das wird schwierig, weil Du die FETs auch noch gut kühlen musst und für den Strom Kupferschienen und gute Cs unmittelbar an der Brücke brauchst. Am besten, Du entwirfst gleich eine Platine. Meine ist 4-lagig (mindestens 1 Gnd-Layer) und beidseitig bestückt, anders ist das nicht in den Griff zu kriegen. Fliegender Aufbau / Steckbrett bringt nur Frust. Ich habe mehrere HIPs "verbraucht", bis es ging. Unbedingt bei den Profis spicken (Umrichter zerlegen und analysieren), die wissen schon, worauf es ankommt.
Hi eprofi, kannst du mir sagen woher diese Schwankungen an GND kommen? Ich vermute einfach mal, dass es an den großen Lastströmen kommt, ist das richtig? Die Platinen sind übrigens so gestaltet,dass der Lastkreis (180A max) außerhalb bzw. nur am äußeren Rand der Platine fließt und daher keinen Einfluss auf den Steuerungskreis haben sollte. An den Kontaktstellen mit den Mosfets wird kupferblech aufgelötet. Zur Kühlung wird eine aktive oder passive(wenn ausreichend) Fluidkühlung verwendet, hier mach ich mir noch am wenigsten sorgen. Nochwas zur Entkoppelung von uC zu Treiber. Mit "optischer Trennung" meinst du Optokoppler, richtig? Ich werd das auf jeden Fall mal berücksichtigen! Gruß
Noch eine frage nebenbei: Wenn ich eine Multilayer PLatine mit 4 layern habe und die innern Layer (2,3) als GND Layer nehme, kann ich dann Vias von Layer 1 nach Layer 4, getrennt von den GND Layern führen? Ich müsste dann bei den GND Layern die Bereiche um das Via vom Kupfer befreien oder? Was ist da so die gängige methode?
> kannst du mir sagen woher diese Schwankungen an GND kommen? Ich vermute > einfach mal, dass es an den großen Lastströmen kommt, ist das richtig? Der Laststrom hat zwei Folgen: 1. ohmische Abfälle an den Leitungen Die kann man teilweise kompensieren, indem man im Gegenstromprinzip arbeitet: Spannungsabfall durch Widerstand der Leitung ------------------------------------------------ | | | | | | | | | relativ konstante | | | | | | | | | | | | | | | | | | Spannung an den | | | | | | | | | | | | | | | | | | Verbrauchern / Fets | | | | | | | | | | | | | | | | | | bei Parallel- | | | | | | | | | schaltung ------------------------------------------------------------ Spannungsabfall durch Widerstand der Leitung 2. induktive Abfälle und Trafowirkung der nebeneinander liegenden Leitungen. Diese sind die schwierigeren. Vergleiche mit einem Stromwandler: http://de.wikipedia.org/wiki/Stromwandler Durch die großen Flächen wird die Wirkung minimiert, da die "Sekundärwicklung kurzgeschlossen wird". > Ich müsste dann bei den GND Layern die Bereiche um das Via > vom Kupfer befreien oder? Ja, das Programm stellt die Vias in den anderen Layern frei. Die mittleren Layer kannst Du nicht nur für Gnd nehmen, sondern z.B. auch die Versorgung platzieren. Nur aufpassen, dass die Flächen nicht zerschnitten werden, sonst ist die o.g. Wirkung aufgehoben. Ich verwende auch dickere Kupferbeschichtung (105 µm statt 35). Ich vermute, Du stehst noch am Anfang Deiner Hochstromerfahrungen. Fange klein an und arbeite Dich hoch.
Also, das kann nicht funktionieren. Du hast 80nC Gateladung, die Du bei 10kHz alle 100µs aufladen musst. Die Bootstrapschaltung liefert in der Zeit - konstanten Strom vorausgesetzt - 3-5nC Ladung nach.
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