Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IR2109 verhält sich nicht wie gewünscht


von Steph M. (stephh)


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Hallo Leute,

ich habe gerade meine ersten Versuche mit einem IR2109 unternommen. Ich 
möchte einen kleinen Wechselrichter realisieren.

für den ersten Versuch mit dem IR2109 habe ich eine Halbbrücke nach 
folgendem Bild aufgelötet:

http://circuits.datasheetdir.com/65/IR2104-circuits.jpg

Diode: N4001
Kapazitäten: 100nF Kerko
Widerstände vor den N-Fets: 460 Ohm
Fets: IRFZ48N
VCC: 5V
SD: PWM-Signal (3,3V high)
IN: 5V dauerhaft

Ausgang: verschiedenes kleiner gleichstrommotor, 64k Widerstand, nur 
Oszi, was eben so da war.

Wo in diesem Bild "up to 600V" steht bin ich mit 16V rein.

Leider konnte ich am Ausgang ganz egal, was ich tat immer genau 5V 
messen. Kein Schwanken kein Peak nichts.
Ich bin jetzt absolut ratlos und weis nicht, was ich noch machen könnte.
Erwarten würde ich am Ausgang das Signal, welches an SD anliegt 
verstärkt auf etwa 15,3V.

Ich habe auch versucht SD auf 5V SD auf GND, IN auf GND, aber am Ausgang 
tat sich nichts.

Ich denke ich hab hier irgendwo einen Denkfehler. Denn dass der IR2109 
nicht geht, auch wenn er recht günstig aus China gekommen ist kann ich 
mir nicht vorstellen.

Vielen Dank schon mal für eure Vorschläge.

Steph

von Achim S. (Gast)


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Steph M. schrieb:
> SD: PWM-Signal (3,3V high)
> IN: 5V dauerhaft

keine gute Idee: SD ist der Shutdown, den solltest du nur aktiv schalten 
(also auf Low), wenn du den Treiber nicht benutzen willst. Im 
Normalbetrieb gehört er auf high, und die PWM kommt an den Input.

Außerdem solltest du anstelle der 1N4001 eine schnelle Diode nehmen.

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


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Steph M. schrieb:
> VCC: 5V

Wie soll das funktionieren? Der IR2109 hat ein 'Undervoltage Lockout' 
und macht bei weniger als 10V Vcc die Schotten dicht.
Recommended Operation Conditions:
Vcc Min. 10V - Max. 20V
Steht auf Seite 3 des Datenblattes.

: Bearbeitet durch User
von Steph M. (stephh)


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Dann werd ichs mal mit ner Bat46 probieren, solche hab ich noch da. 
Denkst du die 100nF Kerkos passen oder sollte ich da vielleicht mal 
einen 100uF Elko verwenden, was aber den Nachteil hat, dass er länger zu 
laden braucht.

Der Grund, warum ich den shutdown schalte ist, dass bei einem low signal 
meines pwms nicht der lowside fet schaltet.
Über den in kann ich nun entscheiden, ob das pwm auf die high side oder 
die lowside wirken soll.

von Achim S. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Der IR2109 hat ein 'Undervoltage Lockout'
> und macht bei weniger als 10V Vcc die Schotten dicht.

Das ist allerdings ein starkes Argument ;-)
Also: ran mit den 16V an VCC.

Steph M. schrieb:
> Über den in kann ich nun entscheiden, ob das pwm auf die high side oder
> die lowside wirken soll.

Du bist dir aber schon darüber im klaren, dass für das Bootstrapping 
notwendig ist, dass der Ausgang regelmäßig zwischen 0V und der 
Versorgung der Last hin und her schaltet (in deinem Fall 16V). Es wird 
also nicht funktionieren, ab und zu mal den High-Side Schalter 
anzuschalten und nur eine hochohmige Last am Ausgang zu haben (deine 
Betriebsart "Ausgang: ... nur Oszi" klappt so nicht).

von Steph M. (stephh)


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Vielen Dank für eure Antworten, ich hab jetzt mal versucht alles um zu 
setzen, aber leider erfolglos.

Was habe ich gemacht:
Ich hab die ganze Schaltung 2 mal aufgelötet (Lochraster) und VCC jetzt 
mit den 16V versorgt. Als Dioden habe ich Bat 46 verwendet.

SD habe ich auch 5V gezogen.
An In habe ich ein Rechtecksignal mit einer Frequnz von 50Hz gelegt. An 
die Zweite Halbbrücke ein komplementäres Rechtecksignal.
Wenn ich nun die beiden Ausgänge über einen Widerstand (hab mal 68k 
genommen) verbinde, würde ich erwarten, dass ich ein verstärktes 
Rechteck auf etwa 0,7-15,3V bekomme, oder sehe ich das falsch?

Bei mir tut sich aber leider garnichts, ausser dass der ir2109 sehr 
schnell sehr heiss wird.

Ich vermute nun, dass ich mich irgendwo auf meinem Lochraster vertan 
habe und möchte das ganze daher jetzt gleich richtig angehen und eine 
Platine ätzen.

Aus diesem Grund habe ich mal eine Halbbrücke etwas erweitert und in 
Eagle gezeichnet, sop wie Bauteile ausgewählt. Daher jetzt meine Frage: 
passt das ganze so, oder habt ihr irgendwelche Verbesserungsvorschläge?

Vielen Dank.

Steph

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Steph M. schrieb:
> An
> die Zweite Halbbrücke ein komplementäres Rechtecksignal.

Wo kommt denn jetzt auf einmal die zweite Halbbrücke her? Bisher war nur 
von einer die Rede.

Steph M. schrieb:
> An In habe ich ein Rechtecksignal mit einer Frequnz von 50Hz gelegt.

Das ist ziemlich langsam. Das bedeutet, dass dein Bootstrap-Kondensator 
die Steuerspannung für den oberen FET 10ms lang halten muss. Kann er 
aber nicht, weil du ihn über 10kOhm (R4) entlädst. C1*R4 ergeben eine 
Zeitkonstante von 1ms, die PWM-Frequenz sollte also deutlich über 1kHz 
liegen. Oder besser gesagt: R4 (und R3) sollten aus der Schaltung 
verschwinden. Wenn du einen Pulldown haben willst, der die Schaltung in 
einem definierten Zustand hält, bis z.B. ein µC die Steuerung übernimmt, 
dann mach den an den Eingang des Treibers, nicht an den Ausgang.


Steph M. schrieb:
> auf etwa 0,7-15,3V bekomme
Wenn du richtig misst, solltest du eine Spannung sehen, die zwischen 0 
und VCC hin und her schaltet. Wenn du falsch misst, (z.B. den GND-Clip 
des Oszis an eine Stelle klemmst, wo er nichts zu suchen hat), dann 
siehst du ggf. heiß werdende Bausteine. Wie misst du?

Steph M. schrieb:
> Bei mir tut sich aber leider garnichts, ausser dass der ir2109 sehr
> schnell sehr heiss wird.

Sollte deine aktuelle Lochrasterschaltung so aufgebaut sein, wie oben 
gezeichnet? Oder ist das nochmal eine andere Version?

Wenn du den Fehler suchen willst, dann zeige bitte genau die aktuelle 
Schaltungsversion. Beschreibe den Fehler klar. Nicht "es tut sich 
nichts", sondern für jeden Pin einzeln nachgemessen, was für eine 
Spannung am Pin anliegt, und eine klare Beschreibung, wie du gemessen 
hast (Oszi? Falls Multimeter: in AC oder in DC Einstellung).

Dass der Treiber heiß wird deutet tatsächlich auf einen Fehler im Aufbau 
hin, aber der sollte sich mit konsequentem Nachmessen und Nachdenken in 
endlicher Zeit finden lassen. Hör nicht auf mit der Erkenntnis "es 
klappt nicht" sondern versuche zu verstehen, welche Spannungen so 
aussehen, wie sie sollten, und bei welchen Spannungen du Diskrepanzen 
siehst. Kommt dein Steuersignal am Eingangspin des Treibers an? 
"Wackeln" die Ausgänge HO, LO oder liegen sie auf einem festen Wert? 
.....

PS: Schmeiß bitte die 1N4001 aus deiner Schaltung raus. Eine Diode, die 
bessere Werten als die Body-Diode des FETs hat, parallel zu schalten 
könnte je nach Anwendung sinnvoll sein. Eine 1N4001 ist sicher nicht 
sinnvoll.

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


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Steph M. schrieb:
> Ich vermute nun, dass ich mich irgendwo auf meinem Lochraster vertan
> habe und möchte das ganze daher jetzt gleich richtig angehen und eine
> Platine ätzen.

Es ist sicher keine gute Idee, eine Platine zu ätzen, wenn nicht mal die 
Grundschaltung funktioniert. Überprüfe bitte nochmal die derzeitige 
Verdrahtung und lege ein schnelles Rechtecksignal an IN, während /SD 
dauerhaft auf High liegt. Erhöhe C1 mal auf etwa 10µF (ich verwende oft 
100µF ohne Nachteile) und lege eine mittlere Last an den 
Halbbrückenausgang (eine 2-5W Glühlampe würde es tun) gegen Masse.

Miss nun, ob die Ladungspumpe am positiven Pol von C1 (VB) immer die 
Spannung Vcc auf den Pegel an VS aufstockt - das ist ihre Grundfunktion. 
Da muss also VS+Vcc liegen. Da da das Rechtecksignal drauf liegt, ist 
diese Messung nur sinnvoll mit einem Oszi zu machen.Bei einem erdfreien 
Aufbau direkt zwischen VS und VB mit der Oszimasse an VS. Wenn nicht 
erdfrei, dann zwischen GND und VB messen.

Der IRFZ48 sollte eine relative kleine Gatcharge haben, es schadet aber 
nicht, die Gatewiderstände mal etwas kleiner zu machen, bis auf etwa 
47-100 Ohm.
Wie Achim schon sagte, die 10k ersatzlos raus, die 1N4001 auch. Der 
IR2109 hat Push-Pull Treiber und hält die Gates eh auf Pegel.

: Bearbeitet durch User
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