mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM5104 MOSFET Ansteuerung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Ich habe folgendes Problem:
Zur Ansteuerung der N-Chanel MOSFETS eines synchronen Tiefsetzstellers, 
möchte ich den LM5104 verwenden und haben ihn wie auf dem Anhang zu 
sehen ist auf einer Leiterplatte verlötet.

Nun ist so, dass wenn ich die Schaltung mit Spannung versorge, der Strom 
proportional immer weiter ansteigt (Strombegrenzung des Labornetzteils 
greift ein). Ich erreiche die min. 12V für den Treiber garnicht weil ich 
die Versorgung nicht auf 12V eingestellt bekomme, da bereits bei ca. 6V 
ein Strom von über 1A fließen würde.

Ich habe nun den oberen MOSFET Q1 ausgelötet und habe das Problem mit 
dem steigenden Strom nicht mehr. Wenn ich am Gate von Q2 mit dem 
Oszilloskop messe habe ich das erwartete Schaltsignal zwischen 0 und ca. 
12V an diesem MOSFET. Mit verbundenem MOSFET Q1 spielen beide 
Gate-Signale der MOSFET verrückt.

Weiß jemand Rat und kann mir Anregung darüber geben, was ich falsch 
mache?

Lötstellen, etc. habe ich kontrolliert. Sind allerdings natürlich nicht 
vollkommen ausgeschlossen.

Das habe ich bereits versucht:

- anderen MOSFET-Treiber LM5104
- anderen MOSFET Q1
VG

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ergänzung:

Vorgesehen ist am Eingang LI ein 250kHz PWM Signal mit einer Amplitude 
von 3V.

Ich habe zu Testzwecken ein 250kHz und ein 3Khz Signal ausprobiert. 
Beide fürhen zum selben Ergebnis. Verbinde ich LI mit GND bei 
eingelöteten MOSFET Q1 führt dies zu den gleichen Problemen wie mit dem 
PWM-Signal

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zwischen 12V und C2 fehlt eine Diode (Bootstrap)
Dann könnte ein paar Gate-Entladewiderstände an den MOSFETs nicht 
schaden. Ebenso je eine Z-diode (15V)

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... Korrektur:
Die Diode ist im Treiber, die externe Verbindung von 12V nach C2 muß 
also weg.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht haste auch D und S von einem der beiden oder beiden Mosfets 
vertauscht.
Oder Du hast gar keinen N-Kanal, sondern einen P_Kanal eingelötet.
Zeig dach mal Leiterplatten-Zeichnung, und ein Foto vom Aufbau, und den 
genauen Typ der Mosfets.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe ich auch schon dran gedacht aber das sollte alles so stimmen..

Hier der Link zu den MOSFETS:
https://www.mouser.de/datasheet/2/408/TK65G10N1_datasheet_en_20140630-1150152.pdf

Im Anhang ist die PCB zu sehen.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ... Korrektur:
> Die Diode ist im Treiber, die externe Verbindung von 12V nach C2 muß
> also weg.

Denkst du das könnte schon die Lösung des Problems sein? Da dachte ich, 
ich mache alles wie in der Beispiel-Applikation und dann... mist

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Übrigens wird nur der MOSFET Q1 sehr heiß, dass könnte ja darauf 
schließen, dass Q2 durchschaltet während Q1 nur begrenzt leitet. Daher 
ist es vielleicht auch kein vollständiger Kurzschluss sondern der Strom 
wird durch den nicht ganz leitenden Q1 begrenzt?

Ich versuche mir gerade alles etwas zu erklären.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Update:

ich habe die verbindende Leiterbanhn zwischen Vdd und HB mit einem 
Schraubendreher durchtrennt (nicht schön aber zumindest sind die beiden 
nun hoffentlich getrennt). Am Problem hat sich bisher nichts geändert.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
... dann sind wohl noch mehr Fehler (oder defekte Bauteile) im Spiel.

Gefühlsmäßig würde ich den Bootatrap-C (C2) noch wtwas größer machen 
z.B. 10µ keramisch. Aus diesem muß der highside-Treiber versorgt werden 
... evtl. testest du noch bei 3kHz, dafür sind 100nF definitiv zu klein.

Autor: MiWi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Update:
>
> ich habe die verbindende Leiterbanhn zwischen Vdd und HB mit einem
> Schraubendreher durchtrennt (nicht schön aber zumindest sind die beiden
> nun hoffentlich getrennt). Am Problem hat sich bisher nichts geändert.

Wieso hoffentlich? Zu müde um das Multimeter zu nutzen?

Ich würd Q1 und den LM5104 tauschen, denn Q1 hat einige thermische 
Probleme mit P_tot wenn seine Gatespannung nur 12V beträgt.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Teste wieder mit 250 KHz. Beim Stromhochdrehen mit Highside-FET ist auch 
ein deutliches Surren vermutlich vom Treiber zu hören.

Hm die im Beispiel errechneten Kondensatorgrößen sind noch wesentlich 
kleiner. Natürlich nicht genau auf meinen Fall anwendbar, aber ich 
dachte mit 1uF und 0,1uF würde ich schon richtig fahren.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MiWi schrieb:
> RH schrieb:
>> Update:
>>
>> ich habe die verbindende Leiterbanhn zwischen Vdd und HB mit einem
>> Schraubendreher durchtrennt (nicht schön aber zumindest sind die beiden
>> nun hoffentlich getrennt). Am Problem hat sich bisher nichts geändert.
>
> Wieso hoffentlich? Zu müde um das Multimeter zu nutzen?
>

Habe nachgemessen. Multimeter piepst nicht.

> Ich würd Q1 und den LM5104 tauschen, denn Q1 hat einige thermische
> Probleme mit P_tot wenn seine Gatespannung nur 12V beträgt.

Wie meinst du das? Q1 und LM5104 habe ich beide bereits einmal 
ausgetauscht. Momentan habe ich die Platte so modifiziert, dass ich Q1 
mit Krokoklemmen angeschlossen habe und so einfach austauschen kann. 
Habe allerdings keine anderen MOSFET-Typen da.

Gruß

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> ... Momentan habe ich die Platte so modifiziert, dass ich Q1
> mit Krokoklemmen angeschlossen habe und so einfach austauschen kann.

OMG, so kann das nichts werden!
Stichworte: parasitäre Induktivitäten, Gate-Oszillation, etc.

Die Totzeit solltest du nicht auf Minimum einstellen, solange noch 
NICHTS funktioniert. Ändere R5 auf 100k (max. Totzeit), um der Schaltung 
überhaupt eine Chance zu geben.

Ein Oszilloskop wäre nicht schlecht - ist bald Weihnachten! ;-)

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:

> Hm die im Beispiel errechneten Kondensatorgrößen sind noch wesentlich
> kleiner. Natürlich nicht genau auf meinen Fall anwendbar, aber ich
> dachte mit 1uF und 0,1uF würde ich schon richtig fahren.

... der 1uF (C3) geht aber nach GND nicht nach HS. Dein Bootstrap-C ist 
somit  nur 100nF, Qg deines MOSFETs ist doppelt so groß wie im 
Design-Beispiel. Auch für 250kHz sind 100nF mindestens grenzwertig. Mach 
es Dir doch einfach und geh auf die sichere Seite: C2=10µF .... wenn die 
Funktion dann erstmal da ist, kannst du dann kleinere Werte einbauen, um 
zu sehen, bis wohin es noch funktioniert

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> RH schrieb:
>> ... Momentan habe ich die Platte so modifiziert, dass ich Q1
>> mit Krokoklemmen angeschlossen habe und so einfach austauschen kann.
>
> OMG, so kann das nichts werden!
> Stichworte: parasitäre Induktivitäten, Gate-Oszillation, etc.
>

Klar, ist wie gesagt nicht schön aber bin davon ausgegangen, dass es zum 
Ausprobieren genügen sollte.

> Die Totzeit solltest du nicht auf Minimum einstellen, solange noch
> NICHTS funktioniert. Ändere R5 auf 100k (max. Totzeit), um der Schaltung
> überhaupt eine Chance zu geben.

Hab ich bereits gemacht. Ist ein 100kOhm widerstand drin. Hat aber 
nichts an der Situation geändert.

>
> Ein Oszilloskop wäre nicht schlecht - ist bald Weihnachten! ;-)

Hab ein Fluke 190-204 von der Uni zur Verfügung. Das sollte erstmal 
reichen. :)

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ... der 1uF (C3) geht aber nach GND nicht nach HS. Dein Bootstrap-C ist
> somit  nur 100nF, Qg deines MOSFETs ist doppelt so groß wie im
> Design-Beispiel. Auch für 250kHz sind 100nF mindestens grenzwertig. Mach
> es Dir doch einfach und geh auf die sichere Seite: C2=10µF .... wenn die
> Funktion dann erstmal da ist, kannst du dann kleinere Werte einbauen, um
> zu sehen, bis wohin es noch funktionier

Jau, meine MOSFETS haben ein Qg von ca. 80 nC. Dann werd ichs damit mal 
versuchen. Genau, der Bypass-Kondensator soll laut Datenblatt mindestens 
10x so groß wie der Bootstrap-C sein.

Ist deine Vermutung auch, dass der Treiber den Highside-MOSFET nicht 
komplett, bzw. wie am Oszi zu sehen ist eigentlich garnicht, geschaltet 
bekommt, und daher dort die Hohe Leistung abfällt?

Ich suche mal nach einem geeigneten Kondensator und schicke gleich mal 
Aufnahmen von den Spannungsverläufen am Scope.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Update:

ich habe einen 10uF Kondensator gefunden und für C2 eingelötet. Ohne 
Erfolg. Problem bleibt weiterhin wie gehabt bestehen. Den MOSFET Q1 habe 
ich auch bereits wieder eingelötet.

Ich bin echt am Verzweifeln. Ich habe echt keinen blassen Schimmer was 
ich falsch mache...

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ohne die Diode klappt das mit dem Bootstrapping nicht.
Alternativ, koennte man eine 9V Blockbatterie anklemmen.
Dein Schaltplan hat einige Fehler gegenueber der Applikation.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Beim Stromhochdrehen mit Highside-FET ist auch ein deutliches Surren
> vermutlich vom Treiber zu hören.
Ich bin mir sicher, dass der Treiber nicht surrt, sondern dass das von 
Kerkos (Piezoeffekt) oder der Spule (Magnetostriktion) kommt.

RH schrieb:
> Weiß jemand Rat und kann mir Anregung darüber geben, was ich falsch
> mache?
Ich würde mal die Induktivität abklemmen, die Ausgangsstufe gegen einen 
Lastwiderstand arbeiten lassen und mir dann mal das Timing und die Pegel 
der Ansteuerung ansehen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Ohne die Diode klappt das mit dem Bootstrapping nicht.
> Alternativ, koennte man eine 9V Blockbatterie anklemmen.
> Dein Schaltplan hat einige Fehler gegenueber der Applikation.

Der LM5104 hat eine interne Bootstrap-Diode. Die weiter Verbindung ohne 
Diode habe ich gekappt.

Ob sich eine Batterie anklemmen lässt, müsste ich prüfen, da ja alles 
auf einer Platine verlötet ist.

Momentan kommen die 12V aus einem LMR16006XDDC der die 50V 
eingangsseitig (bzw. momentan sind es zu Testzwecken nur 30V) zu ca. 
11,9V regelt.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ratikallösung:

- Q1 raus
- Ausgangsfilter (L1, etc.) totlegen (L1 raus)
- HS mit 1kOhm auf "50V" ziehen (die 50V aber auf 12V reduzieren)

(btw: ....lebt D5 überhaupt noch??? ... ist D5 richtig gepolt 
eingebaut???)

... dann möchte ich sehen:
- Signale LI, HO, LO, HS (getriggert auf LI, steigende Flanke)
- Foto vom Aufbau

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> Ich würde mal die Induktivität abklemmen, die Ausgangsstufe gegen einen
> Lastwiderstand arbeiten lassen und mir dann mal das Timing und die Pegel
> der Ansteuerung ansehen.

Werde ich mal ausprobieren. Bisher kann ich keine Kurven begutachten, da 
der Strom einfach zu stark ansteigt.

Lothar M. schrieb:
> Ich bin mir sicher, dass der Treiber nicht surrt, sondern dass das von
> Kerkos (Piezoeffekt) oder der Spule (Magnetostriktion) kommt.

Gut möglich...

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> (btw: ....lebt D5 überhaupt noch??? ... ist D5 richtig gepolt
> eingebaut???)

Habe gerade nal nachgemessen. Im eingelöteten Zustand hat die Diode 
einen Widerstand in Sperrrcihtung von nur ca. 50kOhm. Ausgelötet sind 
0,5MOhm.

Rest wird dann auch gemacht. D5 ist theoretisch überflüssig und soll nur 
zur Entlastung der Body-Diode von Q2 während der Totzeit dienen - 
bleibt also erstmal draußen.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> (btw: ....lebt D5 überhaupt noch??? ... ist D5 richtig gepolt
>> eingebaut???)
>
> Habe gerade nal nachgemessen. Im eingelöteten Zustand hat die Diode
> einen Widerstand in Sperrrcihtung von nur ca. 50kOhm. Ausgelötet sind
> 0,5MOhm.
Hat Dein Multimeter auch eine Diodenmeßfunktion ...
Welcher Bauteiltyp ist es?
Wollte nur sicher sein, daß sie nicht durchlegiert ist (Kurschluß)

>
> Rest wird dann auch gemacht. D5 ist theoretisch überflüssig und soll nur
> zur Entlastung der Body-Diode von Q2 während der Totzeit dienen -
> bleibt also erstmal draußen.
Klar, dann laß sie erstmal raus.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Hat Dein Multimeter auch eine Diodenmeßfunktion ...
> Welcher Bauteiltyp ist es?
> Wollte nur sicher sein, daß sie nicht durchlegiert ist (Kurschluß)

Ja hat es:

Flussrichtung: 0,25V
Sperrichtung: 0L

Es sind Dioden vom Typ SS110.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Hier der Link zu den MOSFETS:
> 
https://www.mouser.de/datasheet/2/408/TK65G10N1_datasheet_en_20140630-1150152.pdf

Ich glaube, 81nC ist viel zu fett bei 250 Khz.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tany schrieb:
> RH schrieb:
>> Hier der Link zu den MOSFETS:
>>
> 
https://www.mouser.de/datasheet/2/408/TK65G10N1_datasheet_en_20140630-1150152.pdf
>
> Ich glaube, 81nC ist viel zu fett bei 250 Khz.

Nicht unbedingt, solange genügent Treiberleistung da ist.

Aber evtl. sind die 7.5Ohm Gate-Rs zu hochohmig?

Die Oszi-Signale werden Kalrheit bringen...

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Aber evtl. sind die 7.5Ohm Gate-Rs zu hochohmig?

Da fällt mir sogar ein, dass ich da die 7,5 R Widerstände noch nicht da 
waren. 10 R Widerstände drin habe. Habe ansonsten noch 4,7 OHm und 1 
Ohm. Soll ich die mal tauschen?

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> Aber evtl. sind die 7.5Ohm Gate-Rs zu hochohmig?
>
> Da fällt mir sogar ein, dass ich da die 7,5 R Widerstände noch nicht da
> waren. 10 R Widerstände drin habe. Habe ansonsten noch 4,7 OHm und 1
> Ohm. Soll ich die mal tauschen?

NEIN, Oszi-Bilder sollst du machen! ;-)

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> NEIN, Oszi-Bilder sollst du machen! ;-)

Alles klar :-D

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ... dann möchte ich sehen:
> - Signale LI, HO, LO, HS (getriggert auf LI, steigende Flanke)
> - Foto vom Aufbau

Hier die Signale:

LI - ROT
HO - Blau
LO - Schwarz
HS - Grün

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> LI - ROT
> HO - Blau
> LO - Schwarz
> HS - Grün

Bzw.

LI - A
HO - B
LO - C
HS - D

Ist es nicht schon sonderbar, dass HS linear ansteigt? Und das auch nur 
auf ca. 5V?

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
DANKE! :-)

... kann da nichts Falsches sehen. Der Treiber und Q2 haben es bis 
hierhin schon mal überlbt!

Jetzt die gleichen Signale nochmal mit eingebautem Q1 ... alles 
natürlich wieder mit 12V!

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Ist es nicht schon sonderbar, dass HS linear ansteigt? Und das auch nur
> auf ca. 5V?
... was soll HS anders machen? Es ist nur ein 1kOhm da, der nach oben 
zieht. Da wird irgend eine Kapazität aufgeladen. In der gemessenen 
kurzen Zeit geht es halt nicht höher als 5V ...

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ... was soll HS anders machen? Es ist nur ein 1kOhm da, der nach oben
> zieht. Da wird irgend eine Kapazität aufgeladen. In der gemessenen
> kurzen Zeit geht es halt nicht höher als 5V ...

Denkfehler meinerseits...

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Jetzt die gleichen Signale nochmal mit eingebautem Q1 ... alles
> natürlich wieder mit 12V!

Habe Q1 eingelötet aber der Treiber spielt wieder verrückt. ich habe 
zwar keinen hohen Strom, allerdings springen die Signale B bis D von 0 
auf undefinierbare Signale.

...Okay genau in diesem Moment griff die Strombegrenzung wieder ein und 
der Strom steigt wieder...

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier noch ein Bild der Verläufe. So sah es kurze Zeit aus, wechselte 
aber immer zu konstanten Spannungen bei B bis C. Wie hoch diese waren 
konnte ich leider nicht abfotografieren.. da kam schon wieder das alte 
Problem mit dem steigenden Strom...

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also 250kHz sind bei der Gatekapazität des MOSFET nicht möglich.
Dabei wird jeder MOSFET heiß, weil er so schnell gar nicht durchschalten 
kann.

3-10kHz genügen zum Testen.

Kannst du mal nachmessen, ob die Spannung an HO um mindestens 10V über 
die Versorgungsspannung hinaus ansteigt?

Der Elko am Ausgang macht auch keinen Sinn, erst recht nicht bei 250kHz

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Also 250kHz sind bei der Gatekapazität des MOSFET nicht möglich.
> Dabei wird jeder MOSFET heiß, weil er so schnell gar nicht durchschalten
> kann.
>
> 3-10kHz genügen zum Testen.

Habe jetzt mal mit 6 KHz getestet. Keine Änderung... HO kann ich nicht 
messen, der Strom steigt ehe ich überhaupt in die nähe der 12V komme auf 
über 1A.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
C3 und C20 sind recht klein gewählt.
Ich empfehle je 10uF.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Habe Q1 eingelötet aber der Treiber spielt wieder verrückt. ich habe
> zwar keinen hohen Strom, allerdings springen die Signale B bis D von 0
> auf undefinierbare Signale.
... zeigt doch mal ein Oszi-Bild!

Könnten Schwingungen sein, die durch ein schlechtes Layout befeuert 
werden. Ein flächiges Layout (das hast du offenbar angestrebt) ist hier 
nicht unbedingt angesagt. Die Flächen bilden Plattenkondesatoren und 
ermöglichen Übersprechen auf Signale, die das evtl. nicht abhaben 
können.

Einige Bauteil müssen noch auf der Rückseite sein...

Wenn ich auf die Platine vergrößere, sehe ich etliche Lötspritzer und 
unsaubere Lötstellen - das solltest du mal i.O. bringen...

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
kannst du die MOSFETs auslöten und prüfen?

Oder im eingelöteten Zustand zeigt ein defekter MOSFET in der Regel 
einen Kurzschluss zwischen D und S.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ... zeigt doch mal ein Oszi-Bild!

Das ist ja leider nicht mehr möglich, weil jetzt wieder der Strom so 
hoch ansteigt, dass ich die 12V nicht guten Gewissens einstellen kann... 
Ich kann einmal den Strom hochdrehen aber dann bleibt wohl nichts mehr 
als Rauch zurück?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> kannst du die MOSFETs auslöten und prüfen?
>
> Oder im eingelöteten Zustand zeigt ein defekter MOSFET in der Regel
> einen Kurzschluss zwischen D und S.

Q1 war bereits ausgelötet und vorhin habe ich einen neuen eingelötet. 
Der sollte i. O. sein.

Bernadette schrieb:
> C3 und C20 sind recht klein gewählt.
> Ich empfehle je 10uF.

Habe es bereits mit 10uF ausprobiert, das hat aber auch nichts 
geändert...

Könnte es eventuell sein, dass der LMR16006XDDC nicht genung Strom 
liefert?

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Test des Treibers ohne MOSFETs

An VDD 12V anlegen.

HB darf grundsätzlich nicht mit VDD verbunden sein!!!!!!!!!!!

An HB eine Spannung VDD + 12V anlegen.

Am Eingang dann den Pegel wechseln, die muss an den Ausgängen 
entsprechend dem Datenblatt ankommen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Der Elko am Ausgang macht auch keinen Sinn, erst recht nicht bei 250kHz

Meinst du C5? der soll zum Ausgleichen von Lastwechseln dienen. Als 
schneller Ausgleich dient der 100nF KerKo.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Strom des LMR16006XDDC müsste eigentlich ausreichen.

Dann wähle C3/20 = 100uF

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> HB darf grundsätzlich nicht mit VDD verbunden sein!!!!!!!!!!!

Das ist auch schon jemanden aufgefallen. Die Verbindung habe ich deshalb 
weggekratzt.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn LO und HO schalten dann laden sie das Gate anfangs mit ca. 
12V/7.5Ohm =1.5A.
Das ist nur machbar, wenn C3/20 ausreichend groß sind.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> ... zeigt doch mal ein Oszi-Bild!
>
> Das ist ja leider nicht mehr möglich, weil jetzt wieder der Strom so
> hoch ansteigt, dass ich die 12V nicht guten Gewissens einstellen kann...
> Ich kann einmal den Strom hochdrehen aber dann bleibt wohl nichts mehr
> als Rauch zurück?

Habs gesehen, überschnitt sich mit meinem Post.
Strom solltest Du nicht hochdrehen - bring nur verbrande Erde!

Die Schaltung muß erstmal ohne Last laufen - dann ist der Strom auch 
nicht an der Grenze. Es sieht wohl so aus, daß durch die Schwingungen 
beide MOSFETs gleichzeitig eingeschaltet werden - wo soll der hohe Strom 
sonst fließen?

Q1 mal checken - die Bodydiode noch meßbar? ... Diodenmessfunktion! ;-)

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also dann Treiber einzeln prüfen und MOSFETS einzeln prüfen.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Auch die interne Diode sollte mal geprüft werden.
Einfach von außen an den Pins des Treiber-IC messen.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Es sieht wohl so aus, daß durch die Schwingungen
> beide MOSFETs gleichzeitig eingeschaltet werden - wo soll der hohe Strom
> sonst fließen?

Ich habe bei 100 gebauten H-Brücken nie eine schwingende Brücke erlebt.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Welchen Wert hat dein C am Ausgang?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Q1 mal checken - die Bodydiode noch meßbar? ... Diodenmessfunktion! ;-)

Diode von Q1:

Durchfluss: 0,48V
Sperrrichtung: 0L

also alles Okay... bei Q2 das selbe...

Bernadette schrieb:
> Auch die interne Diode sollte mal geprüft werden.
> Einfach von außen an den Pins des Treiber-IC messen.

meinst du die Bootstrap-Diode des Treibers?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Welchen Wert hat dein C am Ausgang?

1000 uF...

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Könnten Schwingungen sein, die durch ein schlechtes Layout befeuert
> werden. Ein flächiges Layout (das hast du offenbar angestrebt) ist hier
> nicht unbedingt angesagt. Die Flächen bilden Plattenkondesatoren und
> ermöglichen Übersprechen auf Signale, die das evtl. nicht abhaben
> können.
>
> Einige Bauteil müssen noch auf der Rückseite sein...

Genau, das flächige Layout beruht auf dem Datenblatt einiger MOSFETs 
nachdem die Drain Fläche ca. 2,5 cm2 groß sein sollte, um den 
Wärmeabtransport laut Datenblatt zu garantieren.

Genau unter anderem die Dioden und Gate-Widerstände befinden sich auf 
der Rückseite.

Hier die Platine als 3D-Ansicht.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du willst doch eine pulsierende Spannung am Ausgang, warum dann ein C?

Raus damit !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was soll dann mit der Schaltung gesteuert werden ?

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
C=1000uF kannst du nicht 250000 mal pro Sekunde laden und entladen !!!!

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Du willst doch eine pulsierende Spannung am Ausgang, warum dann ein C?

Nein, eigentlich genau eben nicht. Bei der Schaltung handelt es sich um 
einen Buck-Converter. Das pulsierende Ausgangssignal am Highside-Gate 
soll also durch ein LC-Filter geglättet werden.

Über das Tastverhältnis des PWM Signals (LI) wird die Ausgangsspannung 
geregelt (siehe Synchronwandler).

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> C=1000uF kannst du nicht 250000 mal pro Sekunde laden und entladen
> !!!!

Sollen Sie ja eben auch nicht, da der Ausgangskondensator die 
Ausgangsspannung glätten soll...

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Du willst doch eine pulsierende Spannung am Ausgang, warum dann
> ein C?
>
> Raus damit !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

ORRRDDER!
Das ist keine H-Brücke ... es soll ein Stepdown-Wandler werden! Da MUSS 
ein Ausgangs-C dran sein.

Ich gehe davon aus, das der Ausgangfilter noch abgeklemmt ist.
Bevor die Halbbrücke an HS nicht sauber schaltet muß der Filter nich 
wieder ran.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> C=1000uF kannst du nicht 250000 mal pro Sekunde laden und entladen !!!!

Ach...
der hat die Spule schon rausgelötet, somit spielt's keine Rolle.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> ORRRDDER!
> Das ist keine H-Brücke ... es soll ein Stepdown-Wandler werden! Da MUSS
> ein Ausgangs-C dran sein.
>
> Ich gehe davon aus, das der Ausgangfilter noch abgeklemmt ist.
> Bevor die Halbbrücke an HS nicht sauber schaltet muß der Filter nich
> wieder ran.

Richtig, momentan ist der Filter noch abgeklemmt, da L ja nicht 
eingelötet ist. Im prinzip, handelt es sich also momentan um eine 
Halbbrücke. Nur wieso schaltet der LM5104 Q1 nicht... C2 und C20 sind 
nun beide 10uF KerKos.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist im Prinzip möglich.
Aber die MOSFETs können nicht mit 250kHz schalten.
Und Stepdown baut man grundsätzlich anders.
In deiner Schaltung wird dein Ausgangskondensator immer wieder entladen 
und eine Spannungskontrolle fehlt auch.
Das Entladen führt zu unnötigen Energieverlusten und für eine korrekte 
Funktion wäre eine hohe PWM-Frequenz erforderlich.

Zu Testen der Schaltung erst mal Ausgangs-C weg lassen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was ist wenn die Verbindung zwischen HB und Vdd zwar beim Messen mit dem 
Multimeter gekappt ist, es allerdings bei höheren Spannungen zum 
überschlag kommt? (Surren beim Hochdrehen des Stroms?) Allerdings liegt 
die Spannung bei der es hörbar anfängt zu Surren nur bei ca. 6V...

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Ist im Prinzip möglich.
> Aber die MOSFETs können nicht mit 250kHz schalten.
> Und Stepdown baut man grundsätzlich anders.
> In deiner Schaltung wird dein Ausgangskondensator immer wieder entladen
> und eine Spannungskontrolle fehlt auch.
> Das Entladen führt zu unnötigen Energieverlusten und für eine korrekte
> Funktion wäre eine hohe PWM-Frequenz erforderlich.
>
> Zu Testen der Schaltung erst mal Ausgangs-C weg lassen.

Hier die gesamte Schaltung...

Die Regelung soll über den uC erfolgen der auch das PWM Signal erzeugt. 
Grundlage hilt folgendes Projekt von ST:

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/ec/9c/b0/81/b5/12/4e/21/DM00108726.pdf/files/DM00108726.pdf/jcr:content/translations/en.DM00108726.pdf

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> ORRRDDER!
>> Das ist keine H-Brücke ... es soll ein Stepdown-Wandler werden! Da MUSS
>> ein Ausgangs-C dran sein.
>>
>> Ich gehe davon aus, das der Ausgangfilter noch abgeklemmt ist.
>> Bevor die Halbbrücke an HS nicht sauber schaltet muß der Filter nich
>> wieder ran.
>
> Richtig, momentan ist der Filter noch abgeklemmt, da L ja nicht
> eingelötet ist. Im prinzip, handelt es sich also momentan um eine
> Halbbrücke. Nur wieso schaltet der LM5104 Q1 nicht... C2 und C20 sind
> nun beide 10uF KerKos.

Nimm mal D1 und D2 raus, also nur mit 7,5Ohm auf die Gates.

Das scharfe Ausschalten über die Dioden hat einen hohes du/dt an HS 
zurfolge, das auf andere Schaltungteile einkoppeln könnte.

Als Testfrequenz würde ich erstmal auf 20kHz zurückgehen. Wenns damit 
geht spricht nichts dagegen später wieder höher zu gehen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Nimm mal D1 und D2 raus, also nur mit 7,5Ohm auf die Gates.

D1 und D2 sind raus. Verändert nichts am Problem.

Momentan handelt es sich um 10 Ohm Widerstände. Soll ich diese mal durch 
4,7 Ohm ersetzen?

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> Nimm mal D1 und D2 raus, also nur mit 7,5Ohm auf die Gates.
>
> D1 und D2 sind raus. Verändert nichts am Problem.
>
> Momentan handelt es sich um 10 Ohm Widerstände. Soll ich diese mal durch
> 4,7 Ohm ersetzen?

Kleinere Gate-Rs schalten schneller und führen zu höherem Übersprechen.

... eigentlich sollte man mit noch höheren Gate-Rs testen, um die 
Schaltflanken zu verlangsamen. Das läßt aber die maximale Totzeit von 
200ns nicht zu.

Hast du schon Gate-Entlade-Rs eingebaut? ... je 10k von G nach S

Autor: Bernd K. (bmk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sicher, dass D5 nicht falsch rum drin steckt?

Einfach mal eine Idee, weil dann das Verhalten zu erklären wäre.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Läuft der Strom immer noch so schnell hoch, dass du nichts messen 
kannst? Dann löte so viele Bauteile aus, dass der Strom niedrig bleibt 
und du mal vernünftig mit dem Oszi auf Fehlersuche gehen kannst.

L1 ist schon ausgelötet? Dann entferne noch Q1. Jetzt schau dir die 
Gate-Signale an, ob sie korrekt erzeugt werden und vernünftige 
Flankensteilheit haben.

Versucht dein Controller derzeit schon den Spannungswandler zu regeln? 
Dann schalte vorübergehend mal diese Regelung ab (vielleicht läuft sie 
ja Amok) und steuere den MOSFET-Treiber mit festem Tastverhältnis an. 
Bestehen die Probleme weiter?

Bist du noch bei der niedrigen PWM-Frequenz (20kHz)? Bring das System 
erst mal damit zum laufen ehe du die Frequenz hochdrehst. (solange die 
Spule ausgelötet ist, darfst du dir auch niedrige Frequenzen erlauben).

RH schrieb:
> Momentan handelt es sich um 10 Ohm Widerstände. Soll ich diese mal durch
> 4,7 Ohm ersetzen?

Das ist "Feinkosmetik" um die du dich kümmern kannst, wenn das System 
mal läuft und noch ein bisschen besser laufen soll. Um erst mal den 
Fehler in deinem System zu finden, machen 4,7Ohm und 10Ohm keinen 
Unterschied.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernd K. schrieb:
> Sicher, dass D5 nicht falsch rum drin steckt?
>
> Einfach mal eine Idee, weil dann das Verhalten zu erklären wäre.

D5 ist momentan ausgelötet.

Irgendwo muss es aber einen Kurzen geben, der mit der Schaltfrequenz 
einhergeht. Anders kann ich mir das Surren nicht erklären. Teste 
momentan mit 6 KHz.

Sitze hier ja mitlerweile seit einigen Tagen dran und finde diesen 
doofen Fehler einfach nicht.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Läuft der Strom immer noch so schnell hoch, dass du nichts messen
> kannst? Dann löte so viele Bauteile aus, dass der Strom niedrig bleibt
> und du mal vernünftig mit dem Oszi auf Fehlersuche gehen kannst.
>
> L1 ist schon ausgelötet? Dann entferne noch Q1. Jetzt schau dir die
> Gate-Signale an, ob sie korrekt erzeugt werden und vernünftige
> Flankensteilheit haben.
>
> Versucht dein Controller derzeit schon den Spannungswandler zu regeln?
> Dann schalte vorübergehend mal diese Regelung ab (vielleicht läuft sie
> ja Amok) und steuere den MOSFET-Treiber mit festem Tastverhältnis an.
> Bestehen die Probleme weiter?
>
> Bist du noch bei der niedrigen PWM-Frequenz (20kHz)? Bring das System
> erst mal damit zum laufen ehe du die Frequenz hochdrehst. (solange die
> Spule ausgelötet ist, darfst du dir auch niedrige Frequenzen erlauben).

L1 ist ausgelötet. Q1 war auch schon ausgelötet. Oben gibs eine Messung 
mit dem Oszi bei der nur Q2 angeschlossen war und HS auf 12V gezogen 
wurde. (genaueres ein paar Posts weiter oben)

Geregelt wird noch nichts. Der Controller gibt nur ein 6 KHz Signal mit 
D = 0.5 raus.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Hast du schon Gate-Entlade-Rs eingebaut? ... je 10k von G nach S

Nein, kann ich aber machen!

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast du die FETs irgendwie geprüft?
Auch schon den Treiber geprüft?

Rechne dir mal mit der Gatekapazität und dem Gatewiderstand die 
Zeitkonstante aus, dann wird erkennbar, dass 250kHz nicht funktionieren 
werden.

Ohne deinen C=1000uF sollte die Schaltung dann mit f-PWM <=20kHz 
funktionieren, wenn der Ausgang offen bleibt.

Dann kannst du ja die PWM-Frequenz steigern und sehen, was passiert.
Die Wärmeentwicklung an den MOSFETs steigt mit der Frequenz.

Autor: Bernadette (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gate-Entladewiderstände kannst du weglassen, ist nur bei offenen Gates 
notwendig, die Gates werden durch R=7.5 Ohm ausreichend ge- und 
entladen.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> L1 ist ausgelötet. Q1 war auch schon ausgelötet. Oben gibs eine Messung
> mit dem Oszi bei der nur Q2 angeschlossen war und HS auf 12V gezogen
> wurde. (genaueres ein paar Posts weiter oben)

ok, dann wäre mein nächster Ansatz: löte Q2 aus (durch 100Ohm ersetzen) 
und Q1 wieder ein. Läuft der Strom jetzt hoch oder bleibt er in einem 
vernüftigen Bereich? Was zeigen dann die Oszi-Messungen?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> Hast du schon Gate-Entlade-Rs eingebaut? ... je 10k von G nach S
>
> Nein, kann ich aber mac

Achim S. schrieb:
> ok, dann wäre mein nächster Ansatz: löte Q2 aus (durch 100Ohm ersetzen)
> und Q1 wieder ein. Läuft der Strom jetzt hoch oder bleibt er in einem
> vernüftigen Bereich? Was zeigen dann die Oszi-Messungen?

Q2 durch 100Ohm ersetzen geht Leiterplattentechnisch nicht.. Allerding 
habe ich Q2 ausgelötet und nun bleibt der Strom niedrig. Anscheinend 
sind Q2 und Q1 also tatsächlich zeitgleich eingeschaltet...

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So siehts am Oszi nun aus.

LI - Rot
LO - Blau
HO - Grau
HS - Grün

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Anscheinend sind Q2 und Q1 also tatsächlich zeitgleich eingeschaltet...
Man kann das mit dem Oszillopkop /messen/: sieh dir das Ausgangssignal 
an und parallel dazu die Versorgungsspannung (die ggfs. über einen 1 Ohm 
Widerstand zugeführt wird). Wenn da ein Kurzschluss ist, dann bricht die 
Versorgung kurz ein.

RH schrieb:
> Die Regelung soll über den uC erfolgen der auch das PWM Signal erzeugt.
Viel Spaß beim Debuggen. Nicht, dass du da mal zufällig irgendwo einen 
Breakpoint setzt.
Ich mache meine Regler so, dass die Hardware regelt und die Software 
nur einen Sollwert vorgibt. Dann bleibt ggfs. schlimmstenfalls der 
letzte Wert stabil am Ausgang. Aber er läuft nicht davon, weil der 
Regler dank D-Anteil grade "aufdrehen" wollte und 90% PWM ausgibt... 
;-)


BTW: das ganze Ding ist für einen Schaltregler übrigens unheimlich 
geräumig mit weit ausgreifenden Stromschleifen aufgebaut und in der 
Summe ein toller Störsender.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Q2 durch 100Ohm ersetzen geht Leiterplattentechnisch nicht

kannst du bei ausgelötetem Q2 am linken Anschluss von L1 einen 
Widerstand gegen Masse einlöten? Dann bewegt sich HS wieder und man 
sieht, ob/wie HO schaltet.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernadette schrieb:
> Gate-Entladewiderstände kannst du weglassen, ist nur bei offenen
> Gates
> notwendig, die Gates werden durch R=7.5 Ohm ausreichend ge- und
> entladen.

... ach ja?
Wer sorgt den deiner Meinung nach dafür, daß die Gates ständig korrekt 
ge- und entladen werden?

Der Treiber - richtig!

Aber wie kann der Treiber das garantieren, wenn er selbst nicht im 
zulässigen Arbeitsbereich läuft? ... z.B. durch das langsame Aufdrehen 
von Spannung oder Strom?

Autor: Sven S. (schrecklicher_sven)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Irgendwo muß sich der Fehlerteufel ja verstecken.
Da drunter vielleicht?

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@RH
Lerne erst einmal Datenblatt lesen. Ned bloss wischen aufm Geraet. A 
bissl plus mal durch rechnen, waere auch vonnoeten.
Ugs max. 10V.
&
t=2πRC=6.3*7*0.000005

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falsches Datenblatt. Ugs max sind +/- 20.
Sorry, ma fault.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
fg=5kHz

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> fg=5kHz

bei einem Vorwiderstand am Gate von 7 Ohm soll sich eine Grenzfrequenz 
von 5kHz ergeben? Das klingt nicht gerade realistisch. Wirf lieber 
selbst nochmal einen Blick ins Datenblatt und rechne nochmal nach.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wo der Fehler steckt, weiss ich. Schauen wir mal, ob es der TO auch 
findet.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry, ich kann erst morgen weitermachen. Werde mir aber die Sachen 
genauer ansehen.

@Dieter
Auf dem ersten Blick: Mikro und Nano verwechselt?

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@RH
Richtig. 3  Nullen nach dem Komma zu wenig. Dh an dem Teil liegt es 
nicht.

Ueberlege in Ruhe den Unterschied zwischen lueckendem und 
nichtlueckendem Betrieb. Bei letzterem, wie das ganze hochlaufen 
koennte.
Bei ersterem, wie da Q2 geschaltet werden muesste in den Luecken.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Ueberlege in Ruhe den Unterschied zwischen lueckendem und
> nichtlueckendem Betrieb. Bei letzterem, wie das ganze hochlaufen
> koennte.

Aktuell gibt es keinen lückenden Betrieb und kein Hochlaufen: L1 und Q2 
sind ausgelötet, die Ansteuerung erfolgt mit festen Dutycycle.

Leider kann man nun nicht beurteilen, ob die Ansteuerung weiter sauber 
ist: da HS ohne Belastung einfach hochläuft kann die Ladungspumpe nicht 
funktionieren und man sieht HO nicht schalten. Deshalb wäre die oben 
vorgeschlagene 100Ohm Last anstelle von Q2 günstig, um die 
Ansteuersignale nochmal nachmessen zu können. (ein Übersichtsbild, dass 
die volle PWM-Periode zeigt, und je ein hochaufgelöstes Bild von 
steigender und fallender Flanke der Gatesignale).

Ansonsten deutet mit dem aktuellen Bild vieles darauf hin, dass - 
solange Q2 aufgelötet war - eine Schluss gegen Masse vorlag, der mit dem 
Ablöten von Q2 entfernt wurde. Das kann an einem defekten Q2 gelegen 
haben. Weiter oben wurde schon angefragt (und ausgeschlossen), ob evtl. 
D5 verpolt war. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass beim Auflöten von Q2 
der Schluss gegen Masse erzeugt wurde,.

@TO: es wäre mal geschickt, Layoutbilder deiner Platine zu zeigen. Du 
hast zwar oben die schicken 3D-Ansichten hochgeladen. Aber auf denen 
verdecken die Bauteile den Blick auf die Leitungen, so dass man nicht 
sicher erkennen kann, wo kritische Leitungen langlaufen und Abstände 
evtl. etwas klein geraten sind. Insbesondere den Verlauf von Masse um Q2 
herum würde ich mir etwas genauer anschauen.

Autor: rogerz (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> ...
> Ansonsten deutet mit dem aktuellen Bild vieles darauf hin, dass -
> solange Q2 aufgelötet war - eine Schluss gegen Masse vorlag, der mit dem
> Ablöten von Q2 entfernt wurde. Das kann an einem defekten Q2 gelegen
> haben. Weiter oben wurde schon angefragt (und ausgeschlossen), ob evtl.
> D5 verpolt war. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass beim Auflöten von Q2
> der Schluss gegen Masse erzeugt wurde,.

.... das hört sich plausibel an!
Die vielen Lötspritzer könnten eine weitere Kurzschlußursache sein.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Deshalb wäre die oben
> vorgeschlagene 100Ohm Last anstelle von Q2 günstig

Man kann auch Q2 (wenn der nicht kaputt ist) nur Gatte und Source löten.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Ansonsten deutet mit dem aktuellen Bild vieles darauf hin, dass -
> solange Q2 aufgelötet war - eine Schluss gegen Masse vorlag, der mit dem
> Ablöten von Q2 entfernt wurde. Das kann an einem defekten Q2 gelegen
> haben. Weiter oben wurde schon angefragt (und ausgeschlossen), ob evtl.
> D5 verpolt war. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass beim Auflöten von Q2
> der Schluss gegen Masse erzeugt wurde,.

ich überpüfe Q2 mal.

Achim S. schrieb:
> @TO: es wäre mal geschickt, Layoutbilder deiner Platine zu zeigen. Du
> hast zwar oben die schicken 3D-Ansichten hochgeladen. Aber auf denen
> verdecken die Bauteile den Blick auf die Leitungen, so dass man nicht
> sicher erkennen kann, wo kritische Leitungen langlaufen und Abstände
> evtl. etwas klein geraten sind. Insbesondere den Verlauf von Masse um Q2
> herum würde ich mir etwas genauer anschauen.

Siehe Anhang! Bitte bei der Kritik konstruktiv bleiben aber gerne so 
viel wie möglich. Ist mein erstes PCB-Layout.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Ueberlege in Ruhe den Unterschied zwischen lueckendem und
> nichtlueckendem Betrieb. Bei letzterem, wie das ganze hochlaufen
> koennte.
> Bei ersterem, wie da Q2 geschaltet werden muesste in den Luecken.

Momentan sieht die Schaltung durch die Ausgelöteten Teile so wie im 
Anhang zu sehen ist aus.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Bitte bei der Kritik konstruktiv bleiben

das versuche ich im Normalfall ;-)

rogerz hat schon auf eine kritische Stelle hingewiesen (der Thread ist 
inzwischen etwas länglich, ich hatte das Layoutbild, auf das er sich 
bezieht, gar nicht auf dem Schirm).

An der von rogerz gekennzeichneten Stelle kommen sich HS und GND so 
nahe, dass es leicht zu einem Schluss kommen könnte.

Was bedeutet die dort sichtbare rot schraffierte Stelle in deinem 
Layouttool? Ist das die Öffnung der Lötstopmaske? Dann ist ein 
Kurzschluss an der Stelle recht wahrscheinlich. Oder ist es nur die 
Umrandung eine Kupferfläche? Dann würde ich trotzdem auf der realen 
Platine mal nachschauen, ob das ein Lötzinnsptratzler einen Schluss 
gemacht haben könnte.

Was mir ansonsten beim Layout auf den ersten Blick auffällt: die 
Masseverbindung des Ausgangskondensators (C5) ist miserabel. Du hast 
zwar große Masseflächen, aber sowohl auf top als auch auf bottom sind 
die Lagen so durchschnitten, dass der Strom keinen vernünftigen Rückweg 
zum Massenanschluss des Eingangskondensators findet. Selbst wenn du den 
Fehler der aktuellen Platine beheben kannst - diese Masseverbindung wird 
Grund genug sein, ein neues Layout anzufertigen.

Um den schlechten Strompfad bewerten zu können: überlege dir den 
Stromkreis beim Einschalten von Q1 und male ihn in dein Layout ein.
(Also: vom + Anschluss von C4 über Q1 über L1 über C5 und auf der 
Massefläche wieder zurück zum - Anschluss von C4. Daraus muss ein 
kleiner, niederimpedanter Stromkreis werden. Im Augenblick ist der 
Rückweg vom - Anschluss von C5 zum - Anschluss von C4 wirklich 
schrecklich (und das ist konstruktiv gemeint ;-)

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> kannst du bei ausgelötetem Q2 am linken Anschluss von L1 einen
> Widerstand gegen Masse einlöten? Dann bewegt sich HS wieder und man
> sieht, ob/wie HO schaltet.

Hab einen 100 Ohm Widerstand wie von dir vorgeschlagen eingelötet. So 
schauts nun aus.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> So
> schauts nun aus.

kannst du nochmal dazu schreiben, welches Signal was ist? Und zwar am 
besten mit Kanal A.. Kanal D statt mit Farben: ich tue mich mit der 
Erkennung der Farben auf deinen Fotos recht schwer.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> das versuche ich im Normalfall ;-)

Hat auch dieses Mal geklappt. Ist nur leider häufig in Foren der Fall, 
dass man als Beginner bloß gestellt wird.

Das ich einen weiteren Versuch beim Layout benötigen würde, hatte ich 
mir fast schon gedacht, dafür habe ich einfach zu wenig Erfahrung. Das 
es bisher garnicht funktioniert ist trotzdem ganz schön frustrierend.

Achim S. schrieb:
> Was bedeutet die dort sichtbare rot schraffierte Stelle in deinem
> Layouttool? Ist das die Öffnung der Lötstopmaske?

Das ist nur die Grenze einer Kupferfläche. Ausgefüllt ist allerdings nur 
der rot gefüllte Bereich.

Im Anhang ist die Stelle in Real zu sehen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> kannst du nochmal dazu schreiben, welches Signal was ist? Und zwar am
> besten mit Kanal A.. Kanal D statt mit Farben: ich tue mich mit der
> Erkennung der Farben auf deinen Fotos recht schwer.

Ups, klar!

A - LI
B - LO
C - HO
D - HS

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Um den schlechten Strompfad bewerten zu können: überlege dir den Stromkreis
Hier sind diese Stromkreise auch zu finden:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Aber derzeit klemmts ja viel, viel weiter vorn...

RH schrieb:
> Genau, das flächige Layout beruht auf dem Datenblatt einiger MOSFETs
> nachdem die Drain Fläche ca. 2,5 cm2 groß sein sollte, um den
> Wärmeabtransport laut Datenblatt zu garantieren.
Absolut vorrangig für die Funktion eines Schaltreglers (zudem eines im 
250kHz Bereich mit Flankensteilheiten >10MHz-Bereich) ist aber ein 
kompakter Aufbau. Die Entwärmung der Bauteile kommt dann anschließend.

RH schrieb:
> Ist mein erstes PCB-Layout.
Ich finde im ganzen Thread kein Wort zum DRC.
Hast du den mal gegen deine Platine laufen lassen?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> Ich finde im ganzen Thread kein Wort zum DRC.
> Hast du den mal gegen deine Platine laufen lassen?

Selbstverständlich... Da ist laut PCBNew DRC alles i.O.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Um den schlechten Strompfad bewerten zu können: überlege dir den
> Stromkreis beim Einschalten von Q1 und male ihn in dein Layout ein.
> (Also: vom + Anschluss von C4 über Q1 über L1 über C5 und auf der
> Massefläche wieder zurück zum - Anschluss von C4. Daraus muss ein
> kleiner, niederimpedanter Stromkreis werden. Im Augenblick ist der
> Rückweg vom - Anschluss von C5 zum - Anschluss von C4 wirklich
> schrecklich (und das ist konstruktiv gemeint ;-)

Aiaiai jetzt wo ichs weiß macht das natürlich voll und ganz Sinn. Der 
Strom muss ja theoretisch fast komplett einmal rum...

Ich werd ein neues Layout ohne großer Drain-Flächen der FETs machen und 
dann alles etwas nach oben schieben, damit C5 und C4 vernünftig über 
Masse verbunden sind.

Gegen die Zerstückelung der Masseflächen unternehme ich dann auch etwas.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> A - LI
> B - LO
> C - HO
> D - HS

ok, HS ist jetzt wieder durchmoduliert, so dass die Ladungspumpe zur 
Ansteuerung von HO eigentlich funktionieren sollte. Die steigende 
Schaltflanke von HO kann ich auch erahnen (HO springt um ca. 20V nach 
oben, während sein Bezugspotential HS nur um 15V hochgeht). Aber die 
fallende Flanke von C fehlt mir völlig. Vielleicht ist mit deinen 
vorherigen Korrekturen im Bereich der Ladungspumpe (Verbindung HB und 
VCC) doch noch was nicht in Ordnung. Oder die vorherige Verbindung hat 
die Ladungspumpe im Treiber IC gehimmelt.

Kannst du in dieser Konstellation bitte nochmal eine Messung aufnehmen:
HO
HS
HB
LO

Und zwar alle so, dass man den 0V-Wert aller Kanäle am linken 
Bildschirmrand erkennen kann (der fehlt momentan für HO).

Und möglichst HO und HS nahe nebeneinander und in gleicher Skalierung, 
damit man leicht die tatsächliche GS-Spannung von Q1 erkennen kann (also 
die Spannungsdifferenz von HO zu HS).

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Aiaiai jetzt wo ichs weiß macht das natürlich voll und ganz Sinn. Der
> Strom muss ja theoretisch fast komplett einmal rum...

Genau. Und sich dabei ggf. auch noch durch "Engstellen durchquetschen" 
(z.B. bei C8 oder neben C10).

Für den Gleichanteil des Stroms wäre es im Prinzip nur wichtig, dass 
"die Leitung breit genug" ist. Aber im Schaltregler hast du Flanken mit 
hochfrequenten Wechselanteilen - die reagieren kritisch auf die 
parasitäre Induktivität von Stromschleifen. So dass man deren 
Schleifenfläche möglichst klein halten soll. Und zwar insbesondere die 
"Unterschiede" in den beiden Stromschleifen, die beim Umschalten von Q1 
auf Q2 entstehen. Lothar hat ja oben seine Seite verlinkt, auf der das 
schön erklärt ist.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Kannst du in dieser Konstellation bitte nochmal eine Messung aufnehmen:
> HO
> HS
> HB
> LO

A - HB
B - LO
C - HO
D - HS

Alles gegen Masse gemessen ist das so okay?

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Alles gegen Masse gemessen ist das so okay?

Ja, passt so.

Man erkennt, dass dein Treiber auf HO ein Problem hat. Er hält nicht den 
Pegel und schaltet dann mit einer definierten Flanke aus. Sondern er 
"driftet" in der On-Phase langsam nach unten (obwohl HB konstant 
bleibt). Und er schaltet jedes zweite mal an einer völlig falschen 
Stelle ein, so dass beide Transistoren gleichzeitig geöffnet sind.

Im angehängten pdf:
- Flanke 1 kommt korrekt: LO schaltet aus, HO schaltet ein.
- in der anschließenden On-Phase 1 hält HO aber nicht den Pegel (obwohl 
seine Versorgung HB konstant bleibt) sondern driftet nach unten. Das ist 
schon mal eine klare Fehlfunktion.
- Vor der steigenden Flanke von LO sollte auf HO eine steile fallende 
Flanke sein, die aber nicht existiert (vielleicht weil HO schon so weit 
nach unten gedriftet ist, dass es nicht mehr weiter sinken kann).
- bei Flanke 2 schaltet dann HO an einer völlig falschen Stelle ein. 
Kurz danach schaltet auch LO ein, so dass hier über einen längeren 
Zeitraum beide FETs leiten würden. Weil die Ansteuerung von Q1 unsauber 
ist während Q2 durchsteuert ist es klar, dass Q1 warm wird während Q2 
kalt bleibt.

"Eigentlich" sollte dein FET-Treiber solche Ansteuersignale nicht 
erzeugen können. (In deiner ersten Oszi-Messung, die noch mit anderer 
Bestückung stattfand, sahen die Kurven auch noch "sauberer" aus.)

Ich würde nochmal die Lötkorrekturen um HB/Vss kontrollieren und ggf. 
den Treiberbaustein gegen ein neues Exemplar austauschen. Wenn die 
Flanken dann korrekt kommen sollten, ggf. bei Q2 wieder den 
100Ohm-Widerstand rauslöten und einen FET einlöten.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ups: sorry, die 5MB für das pdf waren etwas übertrieben. Ich habe 
einfach die Oszi-Grafik unskaliert ins pdf kopiert und nicht darauf 
geachtet, was für eine Filegröße daraus wird.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
>
> Ich würde nochmal die Lötkorrekturen um HB/Vss kontrollieren und ggf.
> den Treiberbaustein gegen ein neues Exemplar austauschen. Wenn die
> Flanken dann korrekt kommen sollten, ggf. bei Q2 wieder den
> 100Ohm-Widerstand rauslöten und einen FET einlöten.

Ich würde jetzt einen neuen Treiber bestellen und eine Platine komplett 
neu bestücken, so dass nur der Treiber + MOSFETs und dafür nötige 
Peripherie vorhanden ist. Damit habe ich hoffentlich so wenige 
Fehlerquellen wie möglich und schaue dann ob er die MOSFETs dann 
geschaltet bekommt. Die Fehler beim Layout (große Stromschleifen, etc. ) 
sollten ja noch nicht ins Gewicht fallen, da ich ja nur eine Halbbrücke 
ohne Last erzeuge oder?

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Ups: sorry, die 5MB für das pdf waren etwas übertrieben. Ich habe
> einfach die Oszi-Grafik unskaliert ins pdf kopiert und nicht darauf
> geachtet, was für eine Filegröße daraus wird.

Schau mal hier.. ich habe die Frequenz auf 1,5 kHz reduziert oben waren 
es 3 KHz. Wie man sieht ist die entladung freuquenzunabhängig oder irre 
ich mich?

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es sieht so aus, als die Ladepumpe nicht wie gewünscht funktioniert.
Entweder Kondensator prüfen oder ne ext. Diode ergänzen.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tany schrieb:
> Es sieht so aus, als die Ladepumpe nicht wie gewünscht funktioniert.
> Entweder Kondensator prüfen oder ne ext. Diode ergänzen.

HB ist imho stabil ca. 10 V größer als HS. Für mich sieht es danach aus, 
als würde die Ladungspumpe immer mehr als die für UVLO benötigten 
Spannung erzeugen - d.h. die Ladungspumpe als solche funktioniert in 
meinen Augen. (Vielleicht mal noch eine Messung mit HS und HB direkt 
nebeneinander in gleicher Skalierung, um das noch besser beurteilen zu 
können).

Trotzdem zickt der aus HB und HS versorgte HO-Treiber rum.

RH schrieb:
> Wie man sieht ist die entladung freuquenzunabhängig oder irre
> ich mich?

Irgendwann wird die PWM-Periode bei gegebenem Wert von Cboot zu lange, 
so dass HB einbricht und dann natürlich auch HO. Aber wie schon 
geschrieben: eigentlich sieht der Verlauf von HB vernünftig aus, was für 
ein ausreichend großes Cboot spricht.

RH schrieb:
> Ich würde jetzt einen neuen Treiber bestellen und eine Platine komplett
> neu bestücken, so dass nur der Treiber + MOSFETs und dafür nötige
> Peripherie vorhanden ist.

Klingt nach einem Plan. Vielleicht am Anfang sogar ohne Q2 und wieder 
mit einem Entladewiderstand statt Q2 - für den Fall dass der 
ursprüngliche Fehler doch noch nicht erkannt ist und auch bei der neu 
bestückten Platine gleich wieder das identische Problem auftritt (und 
dabei ggf. Bauteile himmelt).

Autor: Bernd K. (bmk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
>
> Jau, meine MOSFETS haben ein Qg von ca. 80 nC.

Hier mal ein MOSFET mit deutlich besserem Qg:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon-Technologies/BSC040N08NS5ATMA1?qs=3Bi3m9r5MQYg6gX6tNC4kQ%3D%3D

Qg=43nC, Rdson=3,4mOhm (beides typ. @ Vgs=10V)
Wenn denn 80V ok ist.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei einer neuem neuen Treiber koennten in den Drainpfad noch 
Widerstaende oder Lampen  als Schutz geschaltet werden. Der Fehler, dass 
beide Mosfets kurz beim Umschalten an sind, koennte durch quasi prellen 
oder Schwinger der Schaltflanken von der Ansteuerung auch kommen, bzw. 
durch eigene EMV des unguenstigen Aufbaus verursacht werden.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Test ohne C2 mit 9V Blockbatterie zwischen HB und Vdd.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Test ohne C2 mit 9V Blockbatterie zwischen HB und Vdd

Du meinst bestimmt zwischen HB und HS?
Das ist wohl die beste Methode um den Fehler zu lokalisieren.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernd K. schrieb:
> Hier mal ein MOSFET mit deutlich besserem Qg:
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon-Technologies/BSC040N08NS5ATMA1?qs=3Bi3m9r5MQYg6gX6tNC4kQ%3D%3D
>
> Qg=43nC, Rdson=3,4mOhm (beides typ. @ Vgs=10V)
> Wenn denn 80V ok ist.

Wow der sieht top aus. Gerade die kurze Anstiegs- und Abfallzeit ist 
super. Allerdings halt nicht per Hand lötbar. Eventuell würde ich für 
den nächsten Platinenversuch allerdings sowieso eine Schablone 
mitbestellen und die Teile im Ofen auflöten.

Hm ob 80V reichen ist so eine Sache. Prinzipiel schalten die MOSFETs ja 
maximal 50V. Wie das mit Spannungsspitzen aussieht kann ich ja nur 
abschätzen oder gibts da wege das mit hinreichender Sicherheit 
auszulegen?

Tany schrieb:
> Dieter schrieb:
>> Test ohne C2 mit 9V Blockbatterie zwischen HB und Vdd
>
> Du meinst bestimmt zwischen HB und HS?
> Das ist wohl die beste Methode um den Fehler zu lokalisieren.

Womit sollte ich in dem Fall dann rechnen? Ich brauche C2 doch zum 
Bootstrapping... Stehe da gerade auf dem Schlauch.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
C2 stellt Stromversorgung für die Highside mit interner Body Diode 
sicher, wenn du Highside mit 9V ext. versorgst, muß C2 nicht zwingend 
vorhanden sein,  aber auch nicht unbedingt weg.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Wie das mit Spannungsspitzen aussieht kann ich ja nur
> abschätzen

das hängt entscheidend von deinem Layout ab (und von den unerwünschten 
parasitären Kapazitäten in den Stromschleifen)

Tany schrieb:
> wenn du Highside mit 9V ext. versorgst, muß C2 nicht zwingend
> vorhanden sein,  aber auch nicht unbedingt weg.

Wenn die Highside mit einem 9V-block zwischen HB und HS versorgt werden 
soll, dann muss aber VCC reduziert werden. Sonst versucht die 
integrierte Diode im Treiber, den 9V-Block auf 11V aufzuladen.

RH schrieb:
> Womit sollte ich in dem Fall dann rechnen? Ich brauche C2 doch zum
> Bootstrapping... Stehe da gerade auf dem Schlauch.

Es geht Dieter und Tany darum, ohne Bootstrapping auszukommen (also eine 
externe Versorgung für den High-Side Treiber auszuprobieren). Kann man 
machen. Ich persönlich würde aber im Zweifel lieber den Verlauf von HB 
zu HS genauer (und mit höherer Zeitauflösung) nachmessen.

Deine Messungen von gestern deuten schon mal darauf hin, dass das 
Bootstrapping an sich funktioniert (HB liegt immer um knapp den 
Zahlenwert von Vdd über HS). Das könnte man nochmal genauer nachmessen 
(HB und HS in gleicher Skalierung direkt nebeneinander). Und den 
Zeitverlauf direkt bei der Schaltflanke mit höherer Zeitauflösung 
anschauen (ob HB-HS nicht vielleicht doch zwischendurch einbricht).

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> und von den unerwünschten
> parasitären Kapazitäten

das sollte natürlich heißen: "von den unerwünschten parasitären 
Induktivitäten deiner Stromschleifen"

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> zwischen HB und HS?
HS wuerde ich bewusst dabei nicht verwenden. Sondern Vdd. Die Variante 
mit HS waere ein weiterer Test.
Bei der Variante mit Vdd sollte unbedingt auch einmal der Strom gemessen 
werden.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Deine Messungen von gestern deuten schon mal darauf hin, dass das
> Bootstrapping an sich funktioniert (HB liegt immer um knapp den
> Zahlenwert von Vdd über HS). Das könnte man nochmal genauer nachmessen
> (HB und HS in gleicher Skalierung direkt nebeneinander). Und den
> Zeitverlauf direkt bei der Schaltflanke mit höherer Zeitauflösung
> anschauen (ob HB-HS nicht vielleicht doch zwischendurch einbricht).

Werde ich sofort machen!

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ich habe nun folgendes gemacht:

Neue Platine wie im Anhang zu sehen ist zusammengelötet.

Und siehe da! ich kriege die Grundschaltung zumindest zusammen und sie 
funktioniert.

zwischen Ground und HS messe ich bei einem Tastverhältnis von 50% die 
erwarteten Vin/2 (in diesem Fall 10V da Vin = 20V nicht wie im 
Schaltplan 15V!!!)

Im Oszi:

A - LI
B - HO --> HO & LO mi Nullpunkt ganz unten im Diagramm + gleicher 
Skalierung
C - LO
D - HS

HO schwingt sehr stark (siehe Bild) und erreicht sehr hohe Spannungen. 
Außerdem "zappelt" D (also HS) im Oszi ganz schön wild rum. Beim Messen 
mit Multimeter zwischen HS und GND ergibt sich aber genau die halbe 
Spannung von Vin.

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das geht doch !
Treiber kaputt...

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HO steigt auch linear mit Vin an.

Bei Vin gleich 30V habe ich zwischen HS und GND eine Spannung von 15V.
Zwischen HO und GND sind es 40V. Das bedeutet ja, dass Vgs = 25V sind? 
bei Vin = 40V sinds dann schon Vgs = 30V... das ist ja viel zu viel. 
Dazu kommen die ziemlich starken Schwinger beim Einschalten von HO... 
müsste HO nicht zwischen HS und HS+Vdd wechseln?

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> HO steigt auch linear mit Vin an

Korrekt!
Ca. VIN + (VDD-2V) bei H-Pegel

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja aber müssten es nicht eigentlich HS+(Vdd-2V) sein? ansonsten habe ich 
bei einem geringeren Tastverhältnis noch größere Spannungsdifferenzen 
zwischen Gate und Source des Highside-Fets...

Neue Treiber sind bestellt, werden aber ein paar Tage brauchen.

Autor: Tany (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Ja aber müssten es nicht eigentlich HS+(Vdd-2V) sein?

HS wechselt zwischen 0 (Q1 an, Q2 aus) und Vin (Q1 aus, Q2 an)...
so ca. wie beim Anhang zu sehen ist.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achso ja klar.

Meinst du das Schwingen daher, dass der Treiber defekt ist? Anonsten 
würde ich eventuell nämlich auch mal wie du Augangskondensator und Spule 
einlöten.

Meinst du es ist nötig einen Lastwiderstand einzubauen oder wieso hast 
du einen in deiner Simulation?

Hält der LC-Filter HS nicht auf Vin/2 bei 50% Tastverhältnis?

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> ...
> Dazu kommen die ziemlich starken Schwinger beim Einschalten von HO...
> müsste HO nicht zwischen HS und HS+Vdd wechseln?

Erstmal meinen Glückwunsch!

Das Schwingen entsteht durch die Schaltflanken angeregt 
L-C-Schwingkreise, die durch parasitäte L und C gebildet werden. Diese 
unerwünschten L und C kannst du verringert: Achim hat schon das Layout 
als Ursache angesprochen. Es gibt aber noch L und C-Anteile die nur 
schwer beeinflußt werden können: Ausgangskapazität der MOSFETs und 
Induktivitäten der Bauteilanschlüsse (und sogar interne Bonddrähte!).

Autor: Tany (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du kannst Spule und Elko wieder einlöten.
Ohne Lastwiderstand steigt die Ausgangsspannung fast auf Vin.
Wenn es dein Labornetzteil werden soll, musst du besonders auf Reglung 
achten, denn Tastverhältnis kannst du nicht beliebig verkleinern 
/vergrößern.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe jetzt mal zum Ausprobieren die 12V über die 1. Platine laufen 
lassen (LMR16006) das funktioniert genauso wie mit dem Labornetzteil. 
Sprich auch die selben Schwingungen. Das heißt aber ja schonmal, dass 
nicht dort der Fehler auf der ersten Platine versteckt ist.

Ich werde jetzt mal Spule und Kondensator einlöten und mir das Ganze 
nochmal anschauen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe die Schaltung um den LC-Tiefpass ergänz und siehe da, so sehen die 
Verläufe nun aus. (siehe Anhang)

Die Freuquent beträgt in der Aufnahme in Anhang 48 KHz. D = 0,75

Vin = 20V, Vout = 15V also alles okay.

Einziges Problem ist nun die doofe Schwingung am Gate. Die kommt mir, 
wenn ich mit der Freuquenz hochgehe, denke ich irgendwann in die Quere.

Beim neuem Layout werde ich also auf große Flächen verzichten und 
außerdem zwischen Gate und Source der Mosfets noch jeweils eine 15V 
Zehner-Diode platzieren. Klingt das nach einem Plan?

Danke bis hierhin auf jeden Fall schonmal an jeden für die tolle 
Unterstützung.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Anhang vergessen...

A - LI
B - HO
C - LO
D - Vout (Vcout)

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> ...
> Einziges Problem ist nun die doofe Schwingung am Gate. Die kommt mir,
> wenn ich mit der Freuquenz hochgehe, denke ich irgendwann in die Quere.

Jetzt müßte ein direkter Einfluß auf die Gate-Schwingungen durch 
Weglassen der Gate-Dioden sichtbar werden. Also die Schaltflanken 
verlangsamen an HS ... Totzeit unbedingt auf Maximum stellen.

Google mal "Millerkapazität" und "Self turn ON MOSFET".
Zu Letzterem wirst du auf ein schönes paper von Toshiba stossen...

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Einziges Problem ist nun die doofe Schwingung am Gate.

Als erstes könntest du sicherstellen, dass wir uns keinen Messartefakt 
anschauen. Benutze zum Messen mit dem Oszi bitte einen 10:1 Tastteiler. 
Geh mit dessen Spitze auf das HO-Signal (Spitze direkt am IC auf den Pin 
drücken). Geh mit dem Masseclip des Tastteilers direkt auf das 
HS-Signale neben dem IC (z.B. das HS-Ende von C2).

Aber Achtung: dabei darf kein weiterer Masseclip an eine andere Stelle 
der Schaltung angeschlossen sein. Und das Netzteil muss potentialfrei 
sein (so dass sich HS auf GND-Potential des Oszis einstellen kann). Wenn 
eine von beiden Bedingungen nicht erfüllt ist kannst du damit die 
Schaltung zerstören.

Auf die Art minimierst du die parasitäre Induktivität des Tastkopfs, so 
dass der nicht zur Schwingung beiträgt. Außerdem misst du dann das 
HO-Signal relativ zu dessen Bezugssignal HS. Dass die beiden ggf. 
gegenüber GND schwingen ergibt sich aus der schon früher beschriebenen 
ungüstigen GND-Führung in deiner Schaltung.

Sieht HO dann besser aus?

Die wesentliche Verbesserung im Neudesign wird in der besseren 
Masseverbindung bestehen.

Ansonsten kannst du den Stromkreis zur Gateansteuerung etwas optimieren. 
Der geht vom HB-Ende von C2 über das IC auf HO, über R3 auf das Gate, 
über die GS-Kapazität auf die Source an HS und von dort zum HS-Ende von 
C2. Dieser Kreis soll möglichst kompakt werden. Er passt auch in deinem 
aktuellen Layout schon nicht ganz schlecht. Aber dass du R3 auf die 
Rückseite gelegt hast und dadurch ein paar nH an Induktivität durch die 
vias zugefügt hast, lässt sich verbessern.

Die Diode in der Gate-Leitung würde ich weglassen - durch die 
einstellbare Totzeit des Treibers brauchst du diese asymmetrische 
Gateansteuerung mit schneller fallender Flanke und langsamerer 
steigender Flanke nicht.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Leider habe ich das Wochenende natürlich keinen Zugriff auf die 
Ausrüstung von der Uni. Ich werde das Wochenende aber nutzen, um ein 
neues Layout zu erstellen und Montag dann deinen Versuchsaufbau testen 
@Achim S.

Ihr würdet also empfehlen die Dioden komplett aus dem Layout 
wegzulassen? Zehner Dioden zwischen Gate und Source würde ich aber 
trotzdem vorsehen oder gibt es dort einen Grund um davon abzuraten?

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Jetzt müßte ein direkter Einfluß auf die Gate-Schwingungen durch
> Weglassen der Gate-Dioden sichtbar werden. Also die Schaltflanken
> verlangsamen an HS ... Totzeit unbedingt auf Maximum stellen.

Das werde ich natürlich auch mal austesten ;-)

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Zehner Dioden zwischen Gate und Source würde ich aber
> trotzdem vorsehen oder gibt es dort einen Grund um davon abzuraten?

Sie haben zumindest eine Kapazität, die du zusätzlich zur Gatekapzität 
umladen musst (auch wenn der Wert je nach konkreter Auswahl der 
Zenerdiode vielleicht nicht ins Gewicht fällt).

Wenn du ein hinreichend gutes Layout hast, das keine übertriebenen 
Spannungsspitzen an parasitären Induktivitäten generiert, und die 
Versorgung des Treiber-ICs korrekt ist, haben die Zenerdiode am Gate 
keine Funktion. Wenn du die genannten Voraussetzungen nicht erfüllst, 
solltest du ggf. eher an deren Optimierung arbeiten.

Aber wenn du ganz auf Nummer sicher gehen willst, kannst du die 
Zenerdiode im Layout vorsehen (und dann ggf. nicht bestücken). Nur mach 
nicht den Fehler, um der eigentlich unnötigen Zenerdioden willen die 
Stromschleife der Gateansteuerung übertrieben groß zu machen.

RH schrieb:
> keinen Zugriff auf die
> Ausrüstung von der Uni. Ich werde das Wochenende aber nutzen, um ein
> neues Layout zu erstellen und Montag dann deinen Versuchsaufbau testen

Wenn du Ausrüstung von der Uni hast, dann hast du ggf. dort auch Zugriff 
auf einen Differentialtastkopf. Wenn du sowas verfügbar hast, solltest 
du meine obige Messbeschreibung wieder vergessen und einfach direkt die 
Differnzspannung von G nach S von Q1 messen - das ist wesentlich besser, 
als HS mit der Oszimasse zu verbinden.

Vielleicht habt Ihr an der Uni auch ein passendes Oszi, von dem man 
Screenshots auf einen USB-Stick speichern kannst. Das ist deutlich 
besser als jpg-Fotos vom Bildschirm anzufertigen (insbesondere auch für 
den Fall, dass die Aufnahmen für eine schriftliche Ausarbeitung von dir 
benötigt werden sollten).

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Ihr würdet also empfehlen die Dioden komplett aus dem Layout
> wegzulassen? Zehner Dioden zwischen Gate und Source würde ich aber
> trotzdem vorsehen oder gibt es dort einen Grund um davon abzuraten?

Die Z-Dioden von G nach S schützen das Gate vor transienten 
Überspannungen, die sollten auf jeden Fall rein. Im Layout gehören sie 
direkt an G/S.
Z-Spannung höher als die normale Gate-Steuerspannung, aber niedriger als 
die maximale Ugs des verbauten MOSFETS wählen... idR landet man so bei 
einer 15V Z-Diode.

In meinen Schaltungen sind auch immer Gate-Entladewiderstände 
vorgesehen, egal wie die Ansteuerung davor aussieht. Eine einzige 
übersehene offene Lötstelle (z.B. am Gatewiderstand) und das 
Gate-Potential hängt frei in der Luft. Ein 10k..47k nahe am MOSFET sorgt 
in diesem Fall für klare Verhältnisse beim Einschalten und vermeidet so 
Folgeschäden.

Beim derzeitigen Entwicklungsstand deiner Schaltung halte ich diese 
beiden Schutzmaßnahmen (Z-Dioden, Gate-Entlade-Rs) für nötig. Späteres 
Nichtbestücken ist ja nicht ausgeschlossen. Einfach auf die Unterseite 
der Platine damit, wenn oben kein Platz ist.

Ob die Dioden parallel zum Gate-R Sinn machen, probierst du einfach mal 
aus und entscheidest dann, ob du sie im Layout als stille Reserve 
vorsehen willst oder komplett rausnimmst. Sie kosten ja auch Platz und 
wenn sie nichts bringen, dann wird der Gate-Stromkreis umso kompakter im 
Layout.

Die Schottky-Diode D5 halt ich nicht unbedingt für notwendig. Wenn du 
sie im Layout vorsehen kannst, dann nahe Q2. Im aktuellen Layout ist sie 
zu weit weg.


Ein paar allgemeine Tips für das neue Layout:

Kupferflächen grundsätzlich nur dort, wo sie einen Nutzen haben.

Versuche Pads in Kupferflächen zu vermeiden - speziell von kleinen 
Bauteilen. Das spätere Löten geht dann schneller. Wenn absolut nicht 
vemeidbar, dann Thermal-spokes (Breite dann nur 0.2 bis 0.3mm) vorsehen.

Die Drain-Fläche von MOSFETs direkt im Pad mit einem Raster von Vias 
versehen (z.B. d=0.7 4x5 im 1.27mm Abstand, keine Thermal-spokes hier 
soll ja Wärme durch) und auf beiden Seiten des PCB Cu-Flächen einbauen 
(Wärmespreizung und Kühlung). Im Bereich des Via-Rasters den 
Lötstopplack auch auf der Unterseite freistellen, so kann beim manuellen 
Bestücken/Reparieren massiv Wärme von unten zugeführt werden.

Normale Leiterbahnen in Breite und Abstand einheitlich 0.2 bis 0.3mm.
Leiterbahnen, die höhere Ströme führen müssen, natürlich entsprechend 
breiter. Alle Leiterbahnen so kurz wie möglich, Bauteile selbst können 
auch "Strecke" machen.

DRC nutzen, sofern vorhanden. Kritische Stellen ermitteln und 
entschärfen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Sie haben zumindest eine Kapazität, die du zusätzlich zur Gatekapzität
> umladen musst (auch wenn der Wert je nach konkreter Auswahl der
> Zenerdiode vielleicht nicht ins Gewicht fällt).

Hm.. mit meinen etwa 80nC Qg habe ich ja schon einiges an den MOSFETs 
umzuladen. Aber gegebenenfalls kann ich sie ja auch eben ausgelötet 
lassen. Momentan kommt es ja wegen der starken Schwinger beim 
Highste-FET zu enormen Überspannungen am Highside-Gate.

Achim S. schrieb:
> Wenn du Ausrüstung von der Uni hast, dann hast du ggf. dort auch Zugriff
> auf einen Differentialtastkopf. Wenn du sowas verfügbar hast, solltest
> du meine obige Messbeschreibung wieder vergessen und einfach direkt die
> Differnzspannung von G nach S von Q1 messen - das ist wesentlich besser,
> als HS mit der Oszimasse zu verbinden.
>
> Vielleicht habt Ihr an der Uni auch ein passendes Oszi, von dem man
> Screenshots auf einen USB-Stick speichern kannst. Das ist deutlich
> besser als jpg-Fotos vom Bildschirm anzufertigen (insbesondere auch für
> den Fall, dass die Aufnahmen für eine schriftliche Ausarbeitung von dir
> benötigt werden sollten).

Danach kann ich mich mal erkundigen. Bei meinen letzten Messungen 
gestern habe ich herausgefunden, dass das von mir verwendete Fluke Oszi 
auch Screenshots auf USB speichern kann. Das hätte mir natürlich schon 
viel eher auffallen können und wäre sicher gut für die Dokumentation 
gewesen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rogerz schrieb:
> Die Schottky-Diode D5 halt ich nicht unbedingt für notwendig. Wenn du
> sie im Layout vorsehen kannst, dann nahe Q2. Im aktuellen Layout ist sie
> zu weit weg.

D5 soll die Body-Diode des unteren MOSFETs während der Totzeit entlasten 
und hat eine deutlich geringere Durchlassspannung als diese. tendenziell 
würde ich sie also schon drin lassen wollen aber vielleicht entscheide 
ich das, jenachdem wie gut ich sie im Layout untergebracht bekomme...

rogerz schrieb:
> Die Drain-Fläche von MOSFETs direkt im Pad mit einem Raster von Vias
> versehen (z.B. d=0.7 4x5 im 1.27mm Abstand, keine Thermal-spokes hier
> soll ja Wärme durch) und auf beiden Seiten des PCB Cu-Flächen einbauen
> (Wärmespreizung und Kühlung). Im Bereich des Via-Rasters den
> Lötstopplack auch auf der Unterseite freistellen, so kann beim manuellen
> Bestücken/Reparieren massiv Wärme von unten zugeführt werden.

also Quasi auf der Rückseite eine große freiliegende Drain-Fläche? muss 
ich dann irgendwas beachten wegen der Isolation? Theoretisch könnte ich 
ja auch von unten einen Kühlkörper verbauen? (mit Isolationsfolie 
dazwischen natürlich)
Meinst du mit der guten Wärmezufuhr beim Einlösen, das Verlöten der 
großen Drainanschlüsse der MOSFETs?

Autor: rogerz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> rogerz schrieb:
>> Die Drain-Fläche von MOSFETs direkt im Pad mit einem Raster von Vias
>> versehen (z.B. d=0.7 4x5 im 1.27mm Abstand, keine Thermal-spokes hier
>> soll ja Wärme durch) und auf beiden Seiten des PCB Cu-Flächen einbauen
>> (Wärmespreizung und Kühlung). Im Bereich des Via-Rasters den
>> Lötstopplack auch auf der Unterseite freistellen, so kann beim manuellen
>> Bestücken/Reparieren massiv Wärme von unten zugeführt werden.
>
> also Quasi auf der Rückseite eine große freiliegende Drain-Fläche? muss
> ich dann irgendwas beachten wegen der Isolation? Theoretisch könnte ich
> ja auch von unten einen Kühlkörper verbauen? (mit Isolationsfolie
> dazwischen natürlich)
> Meinst du mit der guten Wärmezufuhr beim Einlösen, das Verlöten der
> großen Drainanschlüsse der MOSFETs?
Richtig, es soll erstmal das Löten erleichtern.
Die Kühlung der MOSFETs wird verbessert, indem die Verlustwärme auf 
beide Seiten der Platine verteilt wird (je mehr Oberfläche, umso besser 
die Kühlung) und um Platz für ein optimales Layout auf der Oberseite zu 
schaffen. Es reicht, den Lötstopplack auf der Unterseite nur im Bereich 
des Via-Rasters weglassen nicht auf der ganzen Fläche.
Kühlkörper mit Isofolie geht im Prinzip. Es entstehen dadurch jedoch 
zusätzliche kapazitive Koppelwege, die bedacht werden müssen.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:
  • _bmp (6,89 MB, 21 Downloads)

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So!
Ich habe das Problem mit der Schwingung beim Einschalten des 
Highside-FETs behoben. Ich hatte nicht daran gedacht C4 und C15 
einzulöten. Und siehe da die Schwingung ist weg.

Ich habe die Schaltung jetzt auch mal mit einer Last (Glühbirne 
ausprobiert) und sie funktioniert! Einziges Manko ist noch, dass die 
Wahl der Drossel nicht optimal ist. Lothar Miller schreib ja bereits in 
seinem Block, dass keine billigen Eisenkern Drosseln verbaut werden 
sollen. Dabei handelt es sich allerdings wohl bei mir. Die Drossel, bzw. 
vermutlich der Kern, wird auch bei keiner dranhängenden Last warm bis 
heiß.

Zum Signal ist noch zu sagen, dass beim Schalten der MOSFETs am 
Ausgangssignal starke Ripple (ca. 1V) zu sehen sind. Siehe Anhang. 
Kommen die wohl durch die generellen MOSFET Schaltvorgänge oder durchs 
ungünstige Design? Habe bisher noch keine Lösung gefunden, um diese zu 
minimieren.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aber doch kein 7MB bitmap hier posten. Sowas wandelt man doch in ein 
schnuckeliges 50kB jpg um.

Fuer Deine vorgesehene Anwendung ist der Treiber eigentlich weniger 
geeignet, da dieser nur die Zustaende jeweils einen der Mosfets 
einzuschalten kennt. Den Zustand beide seien aus, gibt es nicht, bzw. 
nur fuer die kurze Totzeitphase.

Autor: Bernd K. (bmk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Einziges Manko ist noch, dass die
> Wahl der Drossel nicht optimal ist. Lothar Miller schreib ja bereits in
> seinem Block, dass keine billigen Eisenkern Drosseln verbaut werden
> sollen. Dabei handelt es sich allerdings wohl bei mir. Die Drossel, bzw.
> vermutlich der Kern, wird auch bei keiner dranhängenden Last warm bis
> heiß.

Bei einem StepDown muss eine Speicherdrossel eingesetzt werden.

Der Rdc der Drossel sollte möglichst niedrig liegen, weil die I²*R 
Verluste mit verantwortlich für die Erwärmung sind.

Das Kernmaterial spielt eine Rolle bei der Wahl der Betriebsfrequenz.
Hier haben wir es mit zunehmenden Ummagnetisierungsverlusten bei höheren 
Frequenzen zu tun, die auch für eine Erwärmung sorgt.

Ganz böse ist es, wenn der (unterdimensionierte) Kern in die Sättigung 
gerät. Dann ist nur noch der Rdc wirksam und sorgt für immense Ströme.

Ich würde mal zu einer Speicherdrossel raten, die richtig Power hat:
https://www.darisusgmbh.de/shop/product_info.php/info/p8199_DPU100A10-----Drossel-100uH--10A.html

Leider gibt Darisus in seinem Shop keine weiteren Informationen bekannt.
Weitere Informationen finden sich aber in folgendem Link:
https://cdn.sos.sk/productdata/19/99/cf741ba6/dpo-1-0-220.pdf

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> dass keine billigen Eisenkern Drosseln verbaut werden
> sollen. Dabei handelt es sich allerdings wohl bei mir

Hast du auch eine konkrete Typangabe, was für eine Spule du verbaut 
hast? Ich habe es beim Scannen des Threads nicht gefunden. Der Ripple am 
Ausgang hängt primär von der Filterwirkung von Spule und 
Ausgangskondensator ab.

RH schrieb:
> Die Drossel, bzw.
> vermutlich der Kern, wird auch bei keiner dranhängenden Last warm bis
> heiß.

Wie Dieter schon geschrieben hat: dein Treiber kann keinen lückenden 
Betrieb (was man eigentlich bei geringer Belastung macht). Durch den 
zwangsweisen kontinuierlichen Betrieb dreht sich die Stromrichtung in 
der Spule bei jedem einzelnen PWM-Puls (du lädst und entlädst den 
Ausgangskondensator jeweils über die Spule, statt ihn ständig 
nachzuladen). Die Ummagnetisierungsverluste in der Spule können dabei 
ggf. größer sein, als wenn du eine Last am Ausgang hättest.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achim S. schrieb:
> Hast du auch eine konkrete Typangabe, was für eine Spule du verbaut
> hast? Ich habe es beim Scannen des Threads nicht gefunden. Der Ripple am
> Ausgang hängt primär von der Filterwirkung von Spule und
> Ausgangskondensator ab.

Eine Typangabe habe ich leider nicht. Es handelt sich um eine 
Ringkern-Spule aus China. 100 uH und 6A max. Strom.

Achim S. schrieb:
> Wie Dieter schon geschrieben hat: dein Treiber kann keinen lückenden
> Betrieb (was man eigentlich bei geringer Belastung macht). Durch den
> zwangsweisen kontinuierlichen Betrieb dreht sich die Stromrichtung in
> der Spule bei jedem einzelnen PWM-Puls (du lädst und entlädst den
> Ausgangskondensator jeweils über die Spule, statt ihn ständig
> nachzuladen). Die Ummagnetisierungsverluste in der Spule können dabei
> ggf. größer sein, als wenn du eine Last am Ausgang hättest.

Das hatte ich bereits auch so erwartet. Allerdings hatte ich nicht damit 
gerechnet, dass die Verluste so hoch sein werden. Vorallem, da ich ja 
bei einer Spulengröße von 100uH und 250 KHz ein relativ kleines dI haben 
sollte... So ganz erklären kann ich mir die Erwärmung ohne Last auch 
nicht. Da sollte ja eigentlich garkein Strom fließen oder vermutlich 
werden ja immer irgendwo parasitäre sträme fließen. Laut Labornetzteil, 
zieht nur die Halbbrücke, die ja über ein separates Netzteil gespeißt 
wird, ca. 20-30mA bei Leerlauf.

Autor: RH (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Aber doch kein 7MB bitmap hier posten. Sowas wandelt man doch in ein
> schnuckeliges 50kB jpg um.

Aiai das stimmt natürlich ist mir gestern nicht aufgefallen! Im Anhang 
nochmal als jepg!

Achim S. schrieb:
> Hast du auch eine konkrete Typangabe, was für eine Spule du verbaut
> hast? Ich habe es beim Scannen des Threads nicht gefunden. Der Ripple am
> Ausgang hängt primär von der Filterwirkung von Spule und
> Ausgangskondensator ab.

So eine sollte es sein:
https://de.aliexpress.com/item/32956979564.html?spm=a2g0o.detail.1000014.3.5ace6e07ti7xlh&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.146109.0&scm_id=1007.13338.146109.0&scm-url=1007.13338.146109.0&pvid=8beba336-7fd2-4d6d-b7b8-33dd0f72cbde

Achim S. schrieb:
> Wie Dieter schon geschrieben hat: dein Treiber kann keinen lückenden
> Betrieb (was man eigentlich bei geringer Belastung macht).

Werde wohl beim nächsten Layout versuch auf den LM5107 setzen und die 
Totzeit intern regeln. Dann kann ich über die Shottkydiode bei geringer 
belastung auf den Lückenden betrieb wechseln.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tut mir leid für den Spam. In der Abbildung handelt es sich bei der 
grünen Linie um die Ausgangsspannung.

Vielleicht würden ein Klappferrit am Ausgangskabel diese Spannungsrippel 
rausfiltern?

Autor: Bernd K. (bmk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> Hast du auch eine konkrete Typangabe, was für eine Spule du verbaut
>> hast? Ich habe es beim Scannen des Threads nicht gefunden. Der Ripple am
>> Ausgang hängt primär von der Filterwirkung von Spule und
>> Ausgangskondensator ab.
>
> So eine sollte es sein:
> 
https://de.aliexpress.com/item/32956979564.html?spm=a2g0o.detail.1000014.3.5ace6e07ti7xlh&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.146109.0&scm_id=1007.13338.146109.0&scm-url=1007.13338.146109.0&pvid=8beba336-7fd2-4d6d-b7b8-33dd0f72cbde
>
Das ist jetzt wohl ein Witz.
Ich sehe gerade, dass die chinesische Spule einen Kerndurchmesser von 
13mm hat. 1 Cent hat ja schon 16mm Durchmesser. Und dann CuL mit 0,5mm. 
Kein Wunder, wenn die heiß wird. Für die Puppenstube gerade so geeignet.

Ok, 100µH könnte die Leerlaufindunktivität sein. Aber bei 6A ist da 
garantiert keine Induktivität übrig und der Draht fängt an zu glühen.

Mal als Beispiel eine Talema Drossel mit 100µH / 7,5A
Durchmesser 43mm, CuL 1,0mm. Das hört sich schon anders an.

Und hier wird auch angegeben, dass die 100µH bei 7,5A gelten.
Im Leerlauf sind es dann 160µH.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
RH schrieb:
> In der Abbildung handelt es sich bei der
> grünen Linie um die Ausgangsspannung.
>
> Vielleicht würden ein Klappferrit am Ausgangskabel diese Spannungsrippel
> rausfiltern?

Mit "Ripple" würde ich die annähernd dreieckförmige Wechselspannung 
bezeichnen, die sich ergibt, weil der Kondensator im PWM-Takt geladen 
und entladen wird. Dieser Ripple wird vom LC-Filter gedämpft. Und von 
diesem Ripple ist in deiner Messung praktisch nichts zu sehen.

Was du siehst sind Störungen, die von den Schaltflanken durchschlagen. 
Die wichtigste Gegenmaßnahme wäre das verbesserte Layout.

RH schrieb:
> So eine sollte es sein:
> 
https://de.aliexpress.com/item/32956979564.html?spm=a2g0o.detail.1000014.3.5ace6e07ti7xlh&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.146109.0&scm_id=1007.13338.146109.0&scm-url=1007.13338.146109.0&pvid=8beba336-7fd2-4d6d-b7b8-33dd0f72cbde

der gelbe Kern kennzeichnet wimre einen Eisenpulverkern. Bei hohen 
Frequenzen macht der tastächlich gehörige Kernverluste (weil dann selbst 
in den relativ kleinen Eisenpartikeln nennenswerte Wirbelströme 
induziert werden). Aber bei den 5kHz, die du verwendest, müsste er 
eigentlich kalt bleiben. Und die Kupferverluste müsste bei unbelastetem 
Ausgang auch sehr gering sein.

Wenn die Spule trotzdem heiß wird ist sie wohl nicht annähernd für die 
Leistung ausgelegt, für die sie bei aliexpress beworben wird. Kauf dir 
Bauteile lieber bei Händlern, die ernstzunehmende Spezifikationen zur 
Verfügung stellen.

Autor: RH (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernd K. schrieb:
> Das ist jetzt wohl ein Witz.
> Ich sehe gerade, dass die chinesische Spule einen Kerndurchmesser von
> 13mm hat. 1 Cent hat ja schon 16mm Durchmesser. Und dann CuL mit 0,5mm.
> Kein Wunder, wenn die heiß wird. Für die Puppenstube gerade so geeignet.
>
> Ok, 100µH könnte die Leerlaufindunktivität sein. Aber bei 6A ist da
> garantiert keine Induktivität übrig und der Draht fängt an zu glühen.
>
> Mal als Beispiel eine Talema Drossel mit 100µH / 7,5A
> Durchmesser 43mm, CuL 1,0mm. Das hört sich schon anders an.
>
> Und hier wird auch angegeben, dass die 100µH bei 7,5A gelten.
> Im Leerlauf sind es dann 160µH.

Da sieht man was passiert, wenn man blind beim Chinesen kauft. Nach dem 
Motto: Wer billig kauft, kauft zweimal.

Achim S. schrieb:
> Was du siehst sind Störungen, die von den Schaltflanken durchschlagen.
> Die wichtigste Gegenmaßnahme wäre das verbesserte Layout.

Damit habe ich schon gerechnet. Allerdings sind fast 2V Ausschlag bei 
den Störungen schon enorm. Naja das Layout hat halt auch noch so seine 
Macken.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.