Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik H-Brücke: Ansteuerung mit Überlapp statt Totzeit


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von asd (Gast)


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Hallo,

habt ihr eine Idee wie man vernünftigerweise eine Schaltung baut die 
eine Vollbrücke ansteuert, die nicht wie üblich eine Totzeit zwischen 
den oberen und unten FET hat, sondern einen (am besten einstellbaren) 
Überlapp?
Deswegen kann ich die üblichen Ansteuer-ICs nicht verwenden.
So in der Art:

links oben, rechts unten:
    -------+     +--------+
           |     |        |
           |     |        |
           +-----+        +-------
links unten, rechts oben:
          +-------+      +------
          |       |      |
          |       |      |
      ----+       +------+

Es soll so was werden: Current fed full Bridge (figure 3)
http://www.magna-power.com/support/technical-notes/overview-current-fed-power-processing

Der Tastgrad der H-Brücke ist fix bei 50%. Ich könnte natürlich was mit 
uC und PWM machen, oder CPLD. Jedoch wäre es einfacher wenn keine 
Software beteiligt ist (nicht meine Entscheidung).
Ich könnte natürlich was mit Teilern, Gattern und RC-Gliedern 
zusammenstöpseln. Aber wer weiß ob das Ergebnis dann schön oder elegant 
ist.
Kennt einer eine elegante Schaltung die so was kann? Fertiger IC wird 
mit Kusshand genommen, die Topologie scheint aber nicht sehr verbreitet 
zu sein.

von fgh (Gast)


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asd schrieb:
> sondern einen (am besten einstellbaren) Überlapp?

Und du bist sicher, dass bei gleichzeitiger Leitung von Q1 und Q2 bzw Q3 
und Q4 keine Si-legierenden Querströme fließen?

von Joe F. (easylife)


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asd schrieb:
> habt ihr eine Idee wie man vernünftigerweise eine Schaltung baut die
> eine Vollbrücke ansteuert, die nicht wie üblich eine Totzeit zwischen
> den oberen und unten FET hat, sondern einen (am besten einstellbaren)
> Überlapp?

Und warum willst du das machen?
Sobald beide FETs gleichzeitig leiten, geht die H-Brücke kaputt.
Darum gibt es vernünftigerweise die Totzeit.

von Falk B. (falk)


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@Joe F. (easylife)

>Und warum willst du das machen?

Weil er einen STROMgespeisten Umrichter bauen will.

>Sobald beide FETs gleichzeitig leiten, geht die H-Brücke kaputt.

Nö, lies mal den Artikel. Es dürfen sogar nicht alle Schalter 
gleichzeitg sperren.

>Darum gibt es vernünftigerweise die Totzeit.

Nur bei SPANNUNGSgespeisten H-Brücken.

von Falk B. (falk)


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@asd (Gast)

>eine Vollbrücke ansteuert, die nicht wie üblich eine Totzeit zwischen
>den oberen und unten FET hat, sondern einen (am besten einstellbaren)
>Überlapp?

Das kann jeder halbwegs aktuelle Mikrocontroller, selbst ein kleiner 
AVR.

>uC und PWM machen, oder CPLD. Jedoch wäre es einfacher wenn keine
>Software beteiligt ist (nicht meine Entscheidung).

Wenn der uC bzw. dessen PWM einmal konfigurt ist, hat dort keine 
Software mehr was mit zu tun. Naja nicht ganz. Wenn der uC wegen 
EMV-Problemem abstürzt, geht die PWM aus ;-)

>Kennt einer eine elegante Schaltung die so was kann? Fertiger IC wird
>mit Kusshand genommen, die Topologie scheint aber nicht sehr verbreitet
>zu sein.

Man kann es mit einem NE555 als Taktgeber und einem RCD Glied + 
nachgeschalteten Schmitt-Trigger hinmachen. Einfach ein RC-Glied, wobei 
dem Widerstand eine Diode in der richtigen Polung parallel geschaltet 
wird. Schnell (unverzögert) einschalten, verzögert ausschalten.

von Joe F. (easylife)


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Falk B. schrieb:
> Nö, lies mal den Artikel. Es dürfen sogar nicht alle Schalter
> gleichzeitg sperren.

Ah okay, hatte ich nicht angeguckt.
Sorry für meinen unqualifizierten Beitrag.

von MaWin (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Und warum willst du das machen?
> Sobald beide FETs gleichzeitig leiten, geht die H-Brücke kaputt.

Kannst du einfach mal das Ursprungsposting lesen und verstehen bevor du 
antwortest ?

von LKa (Gast)


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Hi,

wäre der hier nichts für dich bzw 2 bis 4 hier von?

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3827-1.pdf

von M. (Gast)


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asd schrieb:
> Hallo,
>
> habt ihr eine Idee wie man vernünftigerweise eine Schaltung baut die
> eine Vollbrücke ansteuert, die nicht wie üblich eine Totzeit zwischen
> den oberen und unten FET hat, sondern einen (am besten einstellbaren)
> Überlapp?
> Deswegen kann ich die üblichen Ansteuer-ICs nicht verwenden.
> So in der Art:
>
> links oben, rechts unten:
>     -------+     +--------+
>            |     |        |
>            |     |        |
>            +-----+        +-------
> links unten, rechts oben:
>           +-------+      +------
>           |       |      |
>           |       |      |
>       ----+       +------+
>
> Es soll so was werden: Current fed full Bridge (figure 3)
> 
http://www.magna-power.com/support/technical-notes/overview-current-fed-power-processing
>
> Der Tastgrad der H-Brücke ist fix bei 50%. Ich könnte natürlich was mit
> uC und PWM machen, oder CPLD. Jedoch wäre es einfacher wenn keine
> Software beteiligt ist (nicht meine Entscheidung).
> Ich könnte natürlich was mit Teilern, Gattern und RC-Gliedern
> zusammenstöpseln. Aber wer weiß ob das Ergebnis dann schön oder elegant
> ist.
> Kennt einer eine elegante Schaltung die so was kann? Fertiger IC wird
> mit Kusshand genommen, die Topologie scheint aber nicht sehr verbreitet
> zu sein.

Schau Dir die LPC15xx von NXP mit den SCTs an, die sind für solche 
Anwendunge mehr als recht brauchbar.... und Du brauchst auch kein CPLD, 
wenn die Schaltfrequenz nicht zu hoch ist.

Wenn Du Erfahrungsaustausch dazu benötigst gib mir hier im Thread 
Bescheid, ich gebe Dir dann eine Kontaktadresse bekannt.

Ansonsten... zurück zur alten Kunst der digitalen Statemachines, mit 
einem ausreichend schnellen Zähler "einfach" auf ein Eprom und aus den 8 
bit die entsprechenden Signale generieren. BTDT, ist aber auch schon 
wieder 20 Jahre her....

M.

von asd (Gast)


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> uc3827-1.pdf

Ja, das ist das richtige Bauteil. Da hab ich mich beim suchen zu dumm 
angestellt.

> Man kann es mit einem NE555 als Taktgeber und einem RCD Glied +
> nachgeschalteten Schmitt-Trigger hinmachen.

Ich hab's mir mal aufgemalt, so geht es an sich auch. Gar nicht so 
aufwändig wie ich zuerst dachte.

Vielen Dank an alle für die Tipps.

von Alexander S. (alex998)


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von Klaus (Gast)


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asd schrieb:
> Deswegen kann ich die üblichen Ansteuer-ICs nicht verwenden.
> So in der Art:
>
> links oben, rechts unten:
>     -------+     +--------+
>            |     |        |
>            |     |        |
>            +-----+        +-------
> links unten, rechts oben:
>           +-------+      +------
>           |       |      |
>           |       |      |
>       ----+       +------+

Wenn man die Signale mit einer Tot-Zeit invertiert, dann hat man Signale 
mit Überlappung.

Die PIC24xxMC (Motorcontrol) haben eine fein einstellbare 
Totzeiterzeugung. IMHO kann man bei denen die Ausgänge in der Polarität 
einstellen und sollte eine Überlappung ohne zusätzliche HW hinbekommen.

MfG Klaus

von Homo Habilis (Gast)


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@asd: Vors-Gsicht (!) ... ^^

Bei UC3827 oder LM5041 macht aber die vorgeschaltete Step-Down-Stufe den 
effektiven Duty-Cycle.

Die nachfolgende Push-Pull-Stufe läuft symmetrisch auf knapp über 50% 
Tastgrad. (Einziger topologischer Unterschied zw. d. bdn. ist ja der 
Synchronschalter beim Step-Down vom LM5041.)

@all: Wie also soll man diese ICs für eine H-Brücke einsetzen? Dafür 
wäre doch ziemlich Akrobatik notwendig, oder übersehe ich da etwa 
irgendeine einfache Möglichkeit? (Ich meine außer einem - nicht 
unmöglichen, aber doch etwas haarsträubenden - Zusammenwurschteln der 
Signale...)

Die guten alten UC3527 bzw. SG3527 (o. 1527/2527 für extremere 
Temperaturen) aber erledigen diesen Job. Die sind identisch aufgebaut zu 
denen mit "25" am Ende (also den hochbekannten UC3525 bzw. SG3525) - bis 
halt auf die invertierten Ausgangstreiber.

Dann bräuchte man doch nur noch 2 Komplementärstufen samt GDTs, oder 
halt zwei sogenannte "High- und Lowside-Treiber". (Also welche ohne 
Totzeit etc., und keine sog. "Halbbrückentreiber". Geeignet wären z.B. 
IR2110/IR2113. Allerdings kenne ich Deine Eingangsspannung nicht...)

Ein integrierter Treiber für alle Schalter einer stromgespeisten 
H-Brücke ist zumindest mir unbekannt. Problematisch für höhere Stückzahl 
ist vielleicht, daß die 3527 kaum noch (oder bald bzw. eh schon - nicht 
mehr...? Zumindest bei TI schon obsolet...) hergestellt werden.

Allerdings sind sie bestimmt noch zu Hunderten bei diversen Quellen als 
"NOS" lagernd, falls das was hilft. Von diesem Teil der Planung hast Du 
nichts erwähnt, deshalb die vielen Infos. (Und es sollte doch - wenn 
möglich - analog, und am besten noch ein fertiger Controller sein. Und 
da fällt mir nur dieser ein.)

Und wegen meiner späten Meldung - ich hatte den Thread "verpaßt" und nur 
zufällig beim Stöbern entdeckt. Hoffe jetzt bloß, Du ha(tte)st in 
Ermangelung dieser Info (noch) keine unnötige Mehrarbeit. :(  Oder 
allgemeiner - daß Dir das halt (noch) was nützt. Sorry.

von Homo Habilis (Gast)


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Übrigens: Es geht aber schon um einen DC-DC?

von Homo Habilis (Gast)


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Ach so - es soll so werden wie bei Figure 3. Mist - ich hätte den Link 
doch zuvor anclicken sollen. War mir aber der Definition von 
"Current-Fed Full-Bridge" zu sicher... ^^ Dann sind die genannten 
Buck-/Push-Pull- Kombi-ICs natürlich bestens geeignet.

Allerdings - willst Du (Mögliche Gründe stehen ja auf verlinkter Seite) 
auch die Brücke zusätzlich separat regeln, dann wird´s wohl 
komplizierter.

Trotz meines "Irrweges" würden mich sehr die Anwendung, und gewünschte 
Leistungsdaten interessieren.

von Sebastian S. (amateur)


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Das sollte keine "normale" H-Brücke können.
Nimmst Du aber ein (zwei) paar FETs in die Hand und steuerst sie selber 
an: Kein Problem.

von Homo Habilis (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> ...

Aber doch auf simple Weise doch nicht mit diskretem Aufbau, sondern nur 
mit µC, hätt ich gedacht. Denn anders als bei Voltage-Fed, wo man (bei 
symmetrischem 50%/50% Rechteck) sich für eine kleine "Totzeit" simpel 
die Verzögerung beim Einschalten zunutze macht, und das Ausschalten eher 
beschleunigt (Gatewiderstand fürs Einschalten höher, da fürs Ausschalten 
ganz oder teilweise durch Diode überbrückt), müßte man dieses 
resultierende Treibersignal "klein" erzeugen und erst noch invertieren, 
für ne "Mini-Überlappung". Oder?

Ich finde wirklich, daß einer der o.g. ICs + Ansteuerbeschaltung gut 
geeignet wäre (wenn man denn nur den Buck regeln will). Der LM5041 mit 
seinen 1,5A Treiber für Buck und Push-Pull kann auch ohne 
Zusatzbeschaltung zwei GDTs für ne H.Bridge treiben, der UC3827 hat 1A 
für die Buck- und 200mA für die Push-Pull-Stufe, da bräuchte man dafür 
npn/pnp. Oder ohne GDTs mit HVICs (IRF). Wäre beim LM5041 ja 
"Verschwendung"...

Ob der TO wohl noch was dazu sagt? ^^

von asd (Gast)


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> Ach so - es soll so werden wie bei Figure 3. Mist - ich hätte den Link
> doch zuvor anclicken sollen. War mir aber der Definition von
> "Current-Fed Full-Bridge" zu sicher... ^^ Dann sind die genannten
> Buck-/Push-Pull- Kombi-ICs natürlich bestens geeignet.

Welche andere Definition von "Current-Fed Full-Bridge" gibt es?


> Allerdings - willst Du (Mögliche Gründe stehen ja auf verlinkter Seite)
> auch die Brücke zusätzlich separat regeln, dann wird´s wohl
> komplizierter.

Welche Regelmöglichkeit ist auf der Seite erwähnt? Ich habe beim 
nochmaligen durchlesen keine gefunden. Außer die Abschaltung der Brücke 
oder des Buck-FET wenn man erkennt dass einer der FETs durchlegiert ist.

> Das sollte keine "normale" H-Brücke können.
> Nimmst Du aber ein (zwei) paar FETs in die Hand und steuerst sie selber
> an: Kein Problem.

Das war sowieso geplant. Fertige Halbbrückentreiber haben quasi alle 
eine Totzeit. Aber einzelne MOSFET-Treiber zu nehmen ist ja kein 
Problem.

> Übrigens: Es geht aber schon um einen DC-DC?

Ja.

> Trotz meines "Irrweges" würden mich sehr die Anwendung, und gewünschte
> Leistungsdaten interessieren.

Kondensatorbank-Lader. Deswegen eine Topologie die geeignet ist Strom zu 
liefern auf jedes Spannungsniveau ab 0V. Leistung 1 kW.


> Ob der TO wohl noch was dazu sagt? ^^

Bin schon noch da, es gab nur nichts zu sagen ;-)

von Homo Habilis (Gast)


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asd schrieb:
> Welche andere Definition von "Current-Fed Full-Bridge" gibt es?

Siehe bei Deinem Link Figure 2. Das ist es. Die Definition dieses 
Begriffs schließt grundsätzlich keine Chopper- bzw. Buck-Stufe mit 
ein. Davon sprach ich doch auch im ersten Post - scheinbar "ungehört 
verhallt".

asd schrieb:
> Welche Regelmöglichkeit ist auf der Seite erwähnt? Ich habe beim
> nochmaligen durchlesen keine gefunden. Außer die Abschaltung der Brücke
> oder des Buck-FET wenn man erkennt dass einer der FETs durchlegiert ist.

Vorletzter Satz vor Figure 3: "With this extra power conversion stage, 
control can be placed in the current-fed converter, chopper, or both."

(Wer sagt denn auch, daß die Stufen synchronisiert sein müssen, bzw. 
halt die Brücke mit f/2 vom Buck laufen muss? Alles ne Frage von... L.)

Da ich also den Link nicht anclickte (mangels Netz zu der Zeit), verließ 
ich mich auf o.g. Definition. Und die stimmt ja auch.

Wer eine "Current-Fed-Full-Bridge" bauen will, ohne Buck davor, nur mit 
der Drossel, wobei also die Regelung von den Brückenschaltern erledigt 
werden muß - für den wären die beiden vorgenannten ICs nur schlecht 
brauchbar. Wieso, habe ich exakt erklärt.

Oder denkst Du (ich gebe zu, ich formuliere etwas "weitschweifend", äh, 
"langatmig", äh, ... naja. ^^), ich hätte einen gewaltigen Schwall 
völlig sinnloses (oder gar schädliches) Gefasel abgelassen? (Den 
Verdacht habe ich nämlich hierbei :)

asd schrieb:
> Bin schon noch da, es gab nur nichts zu sagen ;-)

(Sehr witzig, übrigens. ^^)

Ist mitnichten der Fall. Da stünde darunter längst mindestens eine - 
möglicherweise sehr ruppige - Korrektur.

Und da Du das dachtest, solltest Du vielleicht entweder besser lesen 
lernen (bzw. fehlerbehaftetes "Querlesen" auch bei langen Postings 
vermeiden), denn Du hast da was übersehen...

...oder aber Dich über so viele in verständlichem Deutsch aufgeführte - 
und für Dich evtl. äußerst hilfreiche - Informationen freuen, statt 
darüber zu witzeln... denn die wären "da oben" gut aufgehoben. ^^

von Homo Habilis (Gast)


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asd schrieb:
> Der Tastgrad der H-Brücke ist fix bei 50%.

Und ja - auch das hatte ich übersehen. Tut mir ja furchtbar leid... ^^

Wie gesagt war ich mir der Definition zu sicher, und - oh weh - gleich 
so sicher, daß ich in mehrfacher Hinsicht nachlässig war... schlimm, 
schlimm.

Trotzdem bin ich schwer beleidigt jetzt. (Grummel.)

von asd (Gast)


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> Wie gesagt war ich mir der Definition zu sicher, und - oh weh - gleich
> so sicher, daß ich in mehrfacher Hinsicht nachlässig war..

OK. Ich bin neu bei dem Thema so dass ich auf Nummer sicher gehen wollte 
dass ich da nichts falsch verstanden, oder ein entscheidendes Detail bei 
dem Thema übersehen habe.

Vielen Dank an dich und die anderen für ihre Informationen. Das hat mir 
sehr weiter geholfen das Thema zu verstehen.

von Homo Habilis (Gast)


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Öha.

_a_nstand/ufgeschlossenheit, _s_elbst-reflexion/-bewußtsein, 
_d_emut/ankbarkeit = rarer werdende antike Schätze... ^^

Ich selbst habe bis jetzt nur von Stromversorgungen begrenzt Ahnung, und 
bin dafür in praktisch allen anderen Bereichen hier ziemlich "unfähig". 
Deshalb war ich so "empfindlich", wenn auch nur scherzhaft.

Du scheinst ja lernbereit zu sein - beste Voraussetzungen. Viel Erfolg! 
:)

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