IR2104 - Paar Verständnisprobleme

[Teddy (Gast)]

Hallo,
beim dem Treiber IR2104 tauchen bei mir einige Verständisprobleme auf.
Zunächst will ich damit einen Motor betreiben.

Angehängt sind drei Bilder.
Ein Bild ist die Schaltung in PSpice aufgebaut.

Was ich nicht verstehe ist, warum der Strom mit steigender Frequenz 
sinkt?
Liegt es an der Impedanz der Induktivität mit XL=j*w*L?

Ich habe diese Schaltung diskret aufgebaut, aber ich messe am UGS am 
High Side Fet nur 5V und nicht wie in der Simulation ~13V.

LG

[Eberhard H. (sepic)]

Zunächst ist deine Schaltung ja noch nicht ganz vollständig, sondern nur 
für einen teilweisen Test konfiguriert. Offensichtlich willst du die 
linke Seite am MOSFET-Ausgang erst einmal dauerhaft auf LOW legen und 
nur die rechte Seite takten.

Das eigentliche Problem dürfte die Ansteuerung des Halbbrücken-Treibers 
per SD statt per IN sein.

PS: Bitte den hochgeladenen Bildern einen sinnvoller Dateinamen geben.

[Achim S. (Gast)]

Schau dir in der Simu lieber nicht RMS(I(L1)) an sondern die wirkliche 
Zeitabhängigkeit I(L1) (das selbe gilt für die die Anzeige von Ugs).

Dann kann man nämlich was erkennen und verstehen (und sieht z.B. auf den 
ersten Blick, dass du mal einen lückenden und mal einen nicht lückenden 
Betrieb simulierst). Wähle außerdem die Darstellung jeweils so, dass man 
im eingeschwungenen Zustand jeweils den Verlauf während einer 
Schaltperiode erkennen kann. (in der linken Simu schaut man auf den 
Einschwingvorgang, in der rechten Simu kann man nicht mal die 
Schaltfrequenz vernünftig erkennen).

[Teddy (Gast)]

Eberhard H. schrieb:
> Zunächst ist deine Schaltung ja noch nicht ganz vollständig,
> sondern nur
> für einen teilweisen Test konfiguriert. Offensichtlich willst du die
> linke Seite am MOSFET-Ausgang erst einmal dauerhaft auf LOW legen und
> nur die rechte Seite takten.

Richtig, dies ist nur Testweise so eingestellt.

> Das eigentliche Problem dürfte die Ansteuerung des Halbbrücken-Treibers
> per SD statt per IN sein.
>
> PS: Bitte den hochgeladenen Bildern einen sinnvoller Dateinamen geben.

Das ist doch egal, funktioniert genauso. Hat bei PSpice und im Diskreten 
Aufbau keinen Unterschied gezeigt.

Aber um zurück auf meine Fragen zu kommen, ist es denn so wie ich dort 
oben beschrieben habe?

[Achim S. (Gast)]

Teddy schrieb:
> Aber um zurück auf meine Fragen zu kommen, ist es denn so wie ich dort
> oben beschrieben habe?

Nein, so ist es nicht. Sowas wie die Impedanz einer Spule ist nur 
definiert, wenn du mit sinusförmigen Signalen arbeitest. Die "Impedanz" 
gegenüber einem Rechtecksignal gibt es nicht (nur unterschiedliche 
Impedanzen für die verschiedenen Harmonischen, die im Rechtecksignal 
stecken).

Nochmal der Hinweis: schau dir halt die zeitabhängigen Signale an statt 
der RMS-Auftragung, die den Effektivwert über die gesamte Vorgeschichte 
bildet und an der man so ziemlich gar nichts erkennt. Dann verstehst du 
evtl. auch den Unterschied zwischen der Ansteuerung per in und per sd.

Als Starthilfe: man kann Vollbrücken auf verschiedene Arten betreiben. 
Wenn du einen aktiven Freilauf realisieren würdest ("slow current decay 
mode"), dann wäre der Strom in erster Näherung nur vom Tastgrad abhängig 
(die Frequenz hätte nur einen Einfluss darauf, wie groß der Stromripple 
ist. Dazu müsstest du aber die in-Signale der IR2104 in der richtigen 
Reihenfolge bedienen. Allein über sd geht das nicht. Darauf hat Eberhard 
auch hingewiesen.

Was du stattdessen machst ist die Brücke 50% der Zeit völlig 
auszuschalten. Damit gibt es keinen Freilauf sondern in der On-Phase 
baut sich Strom auf, in der Off-Phase baut er sich wieder vollständig ab 
und die Energie wird ins Netzteil zurücktransportiert ("fast current 
decay mode"). Damit wird der mittlere Strom um so größer, je länger die 
Periode ist - wenn du immer ungefähr bei Strom Null startest und den 
Strom dann länger ansteigen lässt, dann hast du natürlich bei längeren 
On-Phasen größere Ströme.

Und noch ein letzter Hinweis: wenn du die Schaltung tatsächlich so 
aufgebaut hast, dann bist genau an der Grenze des maximum ratings für 
U_gs. Wundere dich also nicht, wenn deine FETs das nicht lange 
überleben.

[Teddy (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Teddy schrieb:
>> Aber um zurück auf meine Fragen zu kommen, ist es denn so wie ich dort
>> oben beschrieben habe?
>
> Nein, so ist es nicht. Sowas wie die Impedanz einer Spule ist nur
> definiert, wenn du mit sinusförmigen Signalen arbeitest. Die "Impedanz"
> gegenüber einem Rechtecksignal gibt es nicht (nur unterschiedliche
> Impedanzen für die verschiedenen Harmonischen, die im Rechtecksignal
> stecken).
>
> Nochmal der Hinweis: schau dir halt die zeitabhängigen Signale an statt
> der RMS-Auftragung, die den Effektivwert über die gesamte Vorgeschichte
> bildet und an der man so ziemlich gar nichts erkennt. Dann verstehst du
> evtl. auch den Unterschied zwischen der Ansteuerung per in und per sd.
>
> Als Starthilfe: man kann Vollbrücken auf verschiedene Arten betreiben.
> Wenn du einen aktiven Freilauf realisieren würdest ("slow current decay
> mode"), dann wäre der Strom in erster Näherung nur vom Tastgrad abhängig
> (die Frequenz hätte nur einen Einfluss darauf, wie groß der Stromripple
> ist. Dazu müsstest du aber die in-Signale der IR2104 in der richtigen
> Reihenfolge bedienen. Allein über sd geht das nicht. Darauf hat Eberhard
> auch hingewiesen.
>
> Was du stattdessen machst ist die Brücke 50% der Zeit völlig
> auszuschalten. Damit gibt es keinen Freilauf sondern in der On-Phase
> baut sich Strom auf, in der Off-Phase baut er sich wieder vollständig ab
> und die Energie wird ins Netzteil zurücktransportiert ("fast current
> decay mode"). Damit wird der mittlere Strom um so größer, je länger die
> Periode ist - wenn du immer ungefähr bei Strom Null startest und den
> Strom dann länger ansteigen lässt, dann hast du natürlich bei längeren
> On-Phasen größere Ströme.
>
> Und noch ein letzter Hinweis: wenn du die Schaltung tatsächlich so
> aufgebaut hast, dann bist genau an der Grenze des maximum ratings für
> U_gs. Wundere dich also nicht, wenn deine FETs das nicht lange
> überleben.

Ich habe jetzt mal beide Varianten getestet und es ist tatsächlich so.
Wieso mir das nicht vorher aufgefallen ist?

Aber ich habe den Unterschied zwischen Slow und Fast Decay anscheinend 
immer noch nicht verstanden bzw. warum beim Eingang IN Slow Decay ist 
und per SD Fast!??

In beiden Fällen wird die Brücke abgeschaltet, aber warum klingt der 
Strom dann so unterschiedlich ab?

Und in diesem Fall sind bei mir in der Simulation beide High Side Fets 
durchgeschaltet wobei der eine nur zum Teil.

Siehe Anhang.

[Achim S. (Gast)]

Warum schaust du dir immer noch RMS(I(L1)) an? Lass dir stattdessen 
I(L1) anzeigen!

Teddy schrieb:
> In beiden Fällen wird die Brücke abgeschaltet, aber warum klingt der
> Strom dann so unterschiedlich ab?

Nein: über sd wird die Brücke vollständig abgeschalten. Alle FETs 
sperren und der Strom fließt über die Sustratdioden zweier FETs. Die 
Spule sieht damit eine "Gegenspannung" von 24V + 2*0,7V + 
Spannungsabfall_R8

Das ist eine große Gegenspannung und der Strom sinkt dementsprechend 
schnell ab.

Im Slow-Decay mode werden nie alle FETs abgeschalten.
In der On-Phase leiten der FET "links unten" und der FET "rechts oben" 
(und der Strom steigt). In der Off-Phase leiten der FET "links unten" 
(der ist also dauernd an) und der FET "rechts unten". Damit hast du 
einen Freilauf der Spule (ohne vermeidbare Gegenspannung), die Spule 
sieht nur den Spannungsabfall an R8 und der Strom sinkt entsprechend 
langsamer.

Wenn du in ansteuerst kannst du dir aussuchen, ob du slow oder fast 
decay hast. Wenn du nur mit sd arbeitest hast du immer fast decay.