Hallo,
bin absoluter Elektronik-Neuling (gerade mit Studium begonnen) und habe
mal eine Frage zu beigefügtem Schaltungsplan. Meine Aufgabe war mit
Hilfe von nmos-Transistoren eine Halbbrücke inklusive Gatetreiber zu
erstellen. Einige Dinge sind mir hierbei jedoch noch unklar.
Auf die beschrifteten Bauteile bin ich selbst gekommen, die
unbeschrifteten (bsp R3, also Standardbeschriftung) konnte ich nur mit
Hilfe eines anderen Studenten rausfinden.
Wozu dienen die Widerstände R3 und R4?
Die Spule L1 dient zur "Energiespeicherung" wenn ich das richtig sehe,
C3 und R6 auch?
Vzk1 und Vzk2 sollen den Zwischenkreis eines Gleichrichters darstellen
(wenn ich den Gleichrichter mit Zwischenkreis wirklich aufbaue, dauert
das simulieren an den Hochschulrechnern jedoch deutlich länger). Diese
Schaltung pendelt im Moment immer zwischen Vzk1 und GND (Vzk2=0). Wie
kann ich eine Wechselspannung erzeugen welche zwischen Vzk/2 und -Vzk/2
pendelt?
Und die letzte Frage direkt zur Bootstrap-Schaltung. Die Einschaltdauer
des Highside-MOSFETs ist ja begrenzt. Welche maximalen Duty-Cycles für
die PWM sind bei einer solchen Schaltung zu empfehlen?
Über Antworten (müssen nicht hochkomplex sein, evtl würde mich eine
kleine Hilfestellung von selbst drauf kommen lassen) würde ich mich sehr
freuen.
Gruß
Jochen
Wo hast Du die Schaltung her, bestimmt nicht aus den IC Datenblatt? Da
ist einiges ungereimt drin.
Ich kenne zwar den eingesetzetn IC jetzt nicht genau aber entspricht
wohl den üblichen Bootstraptreibern.
Rboot ist unnötig, Diode an Vcc. Die Diodenkette Dbrl ist sinnlos da
dort 2 Dioden antiseriell geschaltet sind.
R3 und R4 sind bei Treiber IC, da diese in der Regel FET-Brücken als
Gateschalter haben, überflüssig.
Komischer Wert für Cboot, 2,2 oder 3,3 µF tun es auch und die sind
Standardwerte. Cbypass mit 60nF ist auch so ein Wert, für den AbblockC
am IC sind 0,1µ üblich.
Was soll Vzk2??? die Source vom Lowside FET gehört auf Masse.
Die Filterkonstruktion am Ausgang (1mH für die Spule sind recht groß)
gehört nicht zur eigentlichen Brückenschaltung, die hört bei den FETs
auf. Ob so was dran muß hängt davon ab für was die Brücke gedacht ist
(Motortreiber, Schaltnetzteil etc.).
Steffen Warzecha schrieb:> Rboot ist unnötig, Diode an Vcc.
Rboot sorgt dafür, dass beim Aufladen des Bootstrap-Kondensators keine
großen Stromspitzen auftreten. Ich kenne den verwendeten Treiber zwar
nicht aber bei anderen Treibern empfielt auch das Datenblatt einen
Rboot.
Steffen Warzecha schrieb:> Was soll Vzk2??? die Source vom Lowside FET gehört auf Masse.
Ist sie doch. Vzk2 hat einen Wert von 0V und dient in der Siumulation
vermutlich als idealer Stromshunt.
Danke schon mal für die schnelle und ausführliche Antwort.
Also dieser Halbbrückentreiber wurde nur verwendet, weil es der einzig
vorinstallierte bei LTspice ist. Später wird sowohl ein anderer
Gatetreiber als auch ein anderer MOSFET-Typ eingesetzt. Leider haben wir
dazu keine Simulationsmodelle.
Rboot dient dazu, zu steile dv/dt-Flanken am Cboot zu vermeiden.
Dbrk1-3 ist eine von der Aufgabenstellung her geforderte
Schutzschaltung. Bei Überspannung brechen Dioden 1-2 durch und das Gate
wird leitend. Der nmos kann somit vor Schäden bewahrt werden.
R3 und R4 war eben meine Frage, diese sind in jedem Datenblatt
eingezeichnet und ich kann mir nicht vorstellen, dass diese dann 100%
überflüssig sind. Wenn ich Sie aus der Simulation entferne, ändert sich
aber wie du bereits gesagt hast absolut nichts. Ich schmeiss die jetzt
einfach mal raus.
In der Hochschule haben wir unfassbare Mengen an 3,1uF-Kondensatoren
(evtl weil Sie untypisch sind und deswegen nicht verwendet werden).
Denke aber die 0,2uF stellen kein Problem dar.
Cbypass übliche werte liegen zwischen 0,01uF und 0,1uF. Habe mich
einfach für die goldene Mitte entschieden ohne ins Lager zu schauen was
wir hier so haben. Denke auch hier ist ein gewisses Spiel durchaus
möglich.
Vzk2 ist im Moment ein Kurzschluss, von daher ist der lowside-FET und
der Gatetreiber auf GND. Habe da lediglich etwas rumgespielt um zu sehen
ob man auf diese Weise eine um die 0V-Linie pendelnde Wechselspannung
erzeugen kann.
Endziel ist irgendwann einen 3phasigen Wechselrichter zu erstellen, an
dem ein Motor betrieben wird. Die Anordnung aus L1 C3 und R6 sagt mir so
auch nichts. Ein Student hat mir den Tipp gegeben. Evtl dient Sie auch
einfach nur dazu sich ein Ausgangssignal in Sinusform ansehen zu können.
Elektrojochen schrieb:> Cbypass übliche werte liegen zwischen 0,01uF und 0,1uF. Habe mich> einfach für die goldene Mitte entschieden ohne ins Lager zu schauen was> wir hier so haben. Denke auch hier ist ein gewisses Spiel durchaus> möglich.
Woher nimmst du diese "üblichen" Werte? Link wäre ganz hilfreich.
Ich kenne beispielsweise werte um die 10uF bei Bypass bei einem Treiber.
Hier als Beispiel:
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/b/ba/Beispiel_HS_Treiber_3.png
Helferchen schrieb:> Also, wo fangen wir an... ich würde folgendes ändern:>> - Diodenkette (Dbrk1 - Dbrk3) raus
Hab das jetzt mal geändert da ja keiner damit zufrieden war ;-)
> - Jeweils eine Diode parallel zu Rg1 und eine parallel zu Rg2 (als> Sicherheit, damit nie beide Mosfets zu gleichen Zeit leitend sind)
Diesen Tipp halte ich mal im Hinterkopf. Ist jetzt so an sich noch nicht
gefordert, kommt aber evtl noch. Muss man da bei der highside-Seite auf
eine spezielle Dimensionierung achten? MaxWerte etc?
> - Rboot erscheint mir etwas klein und Cboot etwas groß
Rboot wurde mit dieser Formel berechnet:
(Vcc-Vfdiode)/(Cboot*(dv/dtmax))
Cboot wie gesagt erste Abschätzung 3,1uF. Werte zwischen 1uF und 10uF
sind hier wohl üblich (komme ich gleich noch drauf)
>> Nützliche Links:>> http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/26...> http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber
Danke vielmals!
Helferchen schrieb:> Elektrojochen schrieb:>> Cbypass übliche werte liegen zwischen 0,01uF und 0,1uF. Habe mich>> einfach für die goldene Mitte entschieden ohne ins Lager zu schauen was>> wir hier so haben. Denke auch hier ist ein gewisses Spiel durchaus>> möglich.>> Woher nimmst du diese "üblichen" Werte? Link wäre ganz hilfreich.>> Ich kenne beispielsweise werte um die 10uF bei Bypass bei einem Treiber.> Hier als Beispiel:> http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/b/ba/Beis...
Auch hier nochmals vielen Dank!
Also sowohl für den Cboot als auch für den Cbypass habe ich die Werte
aus folgendem Datasheet (Cbypass Seite 15 erstes Kapitel, Cboot Seite 15
erstes Kapitel und Seite 16 zweites Kapitel
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADuM3223_4223.pdf
Elektrojochen schrieb:> Wozu dienen die Widerstände R3 und R4?
Ziehen Gate auf Source, damit der Gate-Anschluss nicht offen ist wenn
das Gerät ausgeschaltet ist (die Gates könnten sich sonst statisch
aufladen).
Elektrojochen schrieb:> Die Spule L1 dient zur "Energiespeicherung"
Ja, wie bei einem Step-Down üblich.
Elektrojochen schrieb:> C3 und R6 auch?
C3 sorgt für die Pufferung der Ausgangsspannung, R6 ist ein
Belastungswiderstand (also Last).
Wird auch in manchen Schaltregler-Schaltungen gemacht, wenn der
PWM-Controller keinen Burst-Mode oder Puls-Skip-Mode kennt (Grundlast).
Elektrojochen schrieb:> Und die letzte Frage direkt zur Bootstrap-Schaltung. Die Einschaltdauer> des Highside-MOSFETs ist ja begrenzt. Welche maximalen Duty-Cycles für> die PWM sind bei einer solchen Schaltung zu empfehlen?
Das kann man nur rechnen.
Man kennt die maximale Stromaufnahme der Treiberversorgung, die
Gateladung des MOSFETs und Vf der Diode.
Der untere Schalter muss jetzt so lange an sein, dass der Kondensator
sich soweit auflädt, dass der obere MOSFET während der Einschaltzeit
auch wirklich leitend bleibt.
Da deine Spannungsquelle, aus der der Boost-Kondensator gespeist wird,
nicht unendlich viel Strom liefert sondern einen Innenwiderstand hat
(wie die Diode auch) bekommst Du eine Zeitkonstante.
Kann sein, dass bei 1MHz Schaltfrequenz Du diese Schaltung nicht mal zu
einem duty-Cycle von 50% bringst.
Elektrojochen schrieb:> Dbrk1-3 ist eine von der Aufgabenstellung her geforderte> Schutzschaltung. Bei Überspannung brechen Dioden 1-2 durch und das Gate> wird leitend. Der nmos kann somit vor Schäden bewahrt werden.
Wird so nicht funktionieren und ist bei einen IC als Ansteuerung
überflüssig da der IC solchen Schutz, genauso wie 'openGate' Schutz
enthalten sollte. Alle Treiber IC mit denen ich gearbeitet habe hatten
so was, viele haben auch noch eine eingebaute Deadtime.
Ein Schutz gegen Gateüberspannung wäre eine Z-Diode zwischen Gate und
Source.
> Endziel ist irgendwann einen 3phasigen Wechselrichter zu erstellen, an> dem ein Motor betrieben wird. Die Anordnung aus L1 C3 und R6 sagt mir so> auch nichts. Ein Student hat mir den Tipp gegeben. Evtl dient Sie auch> einfach nur dazu sich ein Ausgangssignal in Sinusform ansehen zu können.
Für eine Wechselrichteranwendung muß diese Beschaltung weg.
Aber ein ordentlicher Kondensator für Vzk1, möglichst nahe an den FETs
hin.
Die Anzeige der resultierenden Signalform des Ausgangssignals macht man
einfacher mit der Mathefunktion des Oszis.
Danke an alle,
denke langsam komme ich der Sache näher.
Vielleicht noch kurz eine Frage zur PWM, dann könnte ich heute dem Prof.
schon mal etwas vorzeigen.
Wenn ich jetzt 3 Phasen aufbauen will ist der einzige Unterschied in der
PWM-Ansteuerung doch der, dass das Sinus-Referenzsignal mit 6.6667ms bzw
mit 13,3333ms Verzögerung erstellt wird oder (bei einer 50Hz-Anwendung)?
Den Rest kopiert man ja einfach.
halbbruecke.png
(21 KB)
