Halbtreiberstufe IR2104 (Kondensatoren)

[Tim (Gast)]

Hallo Leute,

seit einiger Zeit beschäftige ich mich mit der Halbtreiberstufe.
Die Schaltung ist zurzeit wie auf dem Schaltplan, funktioniert auch, 
außer das ein Paar Mosfets ziemlich heiß werden bei PWM = 95% über 
längere Zeit 30s-60s, was aber daran liegen kann, dass die Schaltung 
zurzeit noch auf HPS-Boards aufgebaut ist.

Meine Frage ist nun wie berechne ich die Kondensatoren C1,C2,C4(470n ist 
noch ein Fehler im Schaltplan)
Welche ja nur dafür da sind um Störungen/Hochfrequente Spitzen 
rauszufiltern, oder?
Bei 470nF hatten wir das beste Ergebnis auf dem Osziloskop, aber es muss 
ja auch eine Möglichkeit geben sie zu berechnen.

Des weiteren sind mir die Kondensatoren C3,C6,C9 unklar. Sie Filtern auf 
dem Osziloskopbildern kaum. 1uF habe ich so im Internet gefunden und 
erstmal benutzt. Schaltung läuft auch ohne sie. Kann mir jemand die 
genaue Funktion erörtern und evtl. auch deren Berechnung.

Ich freue mich über hilfsreiche Antworten oder evtl. Links in denen ich 
es nachlesen kann, leider weiß ich nicht wirklich wie ich sowas googlen 
soll.

Gruß Tim

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Tim schrieb:
> Welche ja nur dafür da sind um Störungen/Hochfrequente Spitzen
> rauszufiltern, oder?

Irgendwie gehen die Bezeichnungen hier durcheinander. C2 ist der 
Kondensator der Ladungspumpe und speichert die Energie, die bei 
Aktivierung der Highside das Gate aufladen.
In deiner Schaltung sind C1 und C3 parallel geschaltet und sieben die 
Versorgung, bzw. puffern die Motorspannung. Das ist immer eine gute Idee 
und artet bei grossen Endstufen in dicke Elkobänke aus, weil das harte 
Einschalten der PWM über die Motorwicklungen Rückwirkungen auf die 
Funktion der restlichen Schaltung haben. Sobald die Anschlussleitungen 
für den Leistungskreis etwas länger sind, sollten die Bänke nahe der 
Endstufe plaziert sein.

Tim schrieb:
> außer das ein Paar Mosfets ziemlich heiß werden bei PWM = 95%

Das sollte dir aber zu denken geben. Du solltest die Totzeiten und die 
Signale an den Gates messen und dafür sorgen, das diese zügig geladen 
und entladen werden. Bedenke, das die Gatewiderstände und die Kapazität 
des Gates einen Tiefpass bilden, der die Anstiegs- und Abfallzeit 
bestimmen. Die MOSFet werden im Bereich zwischen voll leitend und voll 
sperrend am meisten belastet, so das die Zeiten so kurz wie möglich sein 
sollten.

Glücklicherweise ist der IRLZ34 ein MOSFet mit recht geringer Gatecharge 
und -Kapazität, so das du mit 47 Ohm möglicherweise davon kommst. Es 
schadet aber nicht, hier auch mal kleinere Werte einzusetzen, z.B. 15-22 
Ohm.
Der IR2104 ist ein Treiber mit geringer Leistung, übertreib es also 
nicht mit zu geringen Werten für den Widerstand. Mit seiner recht langen 
Totzeit passt er übrigens nicht besonders zu den recht schnellen IRLZ34.

[Tim (Gast)]

Hallo,
Die Widerstände könnte man noch verringer, da ich da im Oberen max. bin, 
werde ich mal testen.

Denke aber da von zwei Schaltungen(betreibe 2 Motoren) nur 3 Mosfets 
heiß werden, dass es an den HPS - Board liegt in Form von 
Überganswiderständen, Leitungsinduktivitäten. Werde aber am Montag mehr 
sagen können, wenns auf Platine ist.

Betreiben die Schaltung PWM von 25kHz, da ist doch eine Totzeit von 5ns 
akzeptabel. Die Mosfet auswahl erfolgt Hauptsächlich über Strom, 
Spannungsbelastung und letztere dann über Gatekapazität.

[Sascha (Gast)]

> außer das ein Paar Mosfets ziemlich heiß werden bei PWM = 95%
> über längere Zeit 30s-60s, was aber daran liegen kann, dass
> die Schaltung zurzeit noch auf HPS-Boards aufgebaut ist.

Sind es zufällig die Highside-FETs? Das wird daran liegen, dass deine 
Bootstrapkondensatoren (C2,5,8) während den 5% low-time nicht 
ausreichend geladen werden. Bei deiner geringen Schaltfrequenz würde ich 
220n-470n Kondensatoren verwenden.

Achte darauf, dass die Strompfade kurz sind und möglichst kleine FLächen 
umschliessen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Tim schrieb:
> Betreiben die Schaltung PWM von 25kHz, da ist doch eine Totzeit von 5ns
> akzeptabel. Die Mosfet auswahl erfolgt Hauptsächlich über Strom,
> Spannungsbelastung und letztere dann über Gatekapazität.

Ich rede auch nicht von den MOSFet, sondern vom IR2104 Treiberbaustein. 
Dieser besitzt eine feste Totzeit von typ. 520ns lt. Datenblatt.

[Tim (Gast)]

Tschuldigung hatte beim IR2104 irgendwas mit 5 und ns im Kopf. Sind aber 
wie du schon sagst 520ns.