Hallo miteinander,
Ich möchte den HIP4081 zum Ansteuern einer Vollbrücke benutzen. Ich habe
die Schaltung auf dem Breadboard ausprobiert und sie hat funktioniert,
allerdings mit starken Oszillationen auf der Lastseite und den high-side
MOSFET gates. Ich bin davon ausgegangen, dass die Oszilationen vom
Breadboard herrühren (parasitäre Induktivitäten), allerdings bleiben die
Probleme bei der PCB Version bestehen.
Messung1.png zeigt die Spannung an der Last (100Ohm Widerstand) in cyan,
die Gatespannung des high-side MOSFETs in magenta. Wie man sieht
oszilliert die Spannung an der Last stark. Wenn ich die Spannung der
Vollbrücke erhöhre steigt der Chip bei ca. 60V aus und funktioniert
nicht mehr.
layout.png zeigt das layout welches ich verwende. Ich habe versucht, die
Fläche der Gateansteuerung klein zu halten.
schematic.png zeigt das Schema der Schaltung, zusammenfassend kan man
sagen
* Am HIP4081 platziere ich etwa 400nF Bypass Kapazität
* Die Bootstrap-Kondensatoren sind 100nF und auf 12V geladen
* Gateladung des MOSFETs ist ca. 100nC bei 10V
* Gatewiderstand beträgt 30Ohm (habeich von 10Ohm aus erhöht was die
Oszillation etwas abgeschwächt hat).
* Bootstrap Diode ist eine 150mA Schottky Diode (Bat46)
Ich weiss leider nicht was ich noch ausprobieren könnte. Ich denke die
Beschaltung des HIP4081 sollte ok sein, vielleicht müsste ich noch einen
snubber circuit bei der Vollbrücke hinzufügen?
Memductor schrieb:> Hallo miteinander,>> Ich möchte den HIP4081 zum Ansteuern einer Vollbrücke benutzen. Ich habe> die Schaltung auf dem Breadboard ausprobiert und sie hat funktioniert,> allerdings mit starken Oszillationen auf der Lastseite und den high-side> MOSFET gates.
Wie hast du das gemessen?
https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk.C3.B6pfe_richtig_benutzen> Ich bin davon ausgegangen, dass die Oszilationen vom> Breadboard herrühren (parasitäre Induktivitäten), allerdings bleiben die> Probleme bei der PCB Version bestehen.
Hehe ;-)
> Messung1.png zeigt die Spannung an der Last (100Ohm Widerstand) in cyan,> die Gatespannung des high-side MOSFETs in magenta.
Wie hast du die gemessen? Das ist nämlich auf grund des fehlenden,
direkten Massebezugs nicht ganz trivial.
Du hast die Gatespannung gegen Schaltungs-GND gemessen, damit siehst du
daber die Summe aus U-GS + U-Aus.
> layout.png zeigt das layout welches ich verwende. Ich habe versucht, die> Fläche der Gateansteuerung klein zu halten.
Sieht auf den 1. Blick OK aus.
> * Am HIP4081 platziere ich etwa 400nF Bypass Kapazität> * Die Bootstrap-Kondensatoren sind 100nF und auf 12V geladen> * Gateladung des MOSFETs ist ca. 100nC bei 10V
Ganz schön viel, da sind die 100nF Bootstrap-C ein wenig knapp, denn die
haben bei 12V nur ca. 1200nC Ladung. Ich würde mal eher auf 220 oder gar
330nF gehen.
> Ich weiss leider nicht was ich noch ausprobieren könnte. Ich denke die> Beschaltung des HIP4081 sollte ok sein, vielleicht müsste ich noch einen> snubber circuit bei der Vollbrücke hinzufügen?
Erstmal muss man richtig messen. Zeig uns, wie du das machst.
P. S. Dein Schaltplan hat noch reichlich Verbesserungspotential.
Schaltplan richtig zeichnen
Die ungenutzten Eingänge vom U1 würde ich auf GND oder +5V legen.
Welche Frequenz hat dein PWM?
Die Gatekapazität der MOSFET´s ist ziemlich hoch.
Auf welche Werte hast du die Totzeiten eingestellt?
Welche Ströme sollen denn da mal in den Verbraucher fliessen, wenn das
mal fertig ist?
In der Regel verwendet man als Stromshunt 33mOhm.
In der Brücke zu messen ist nicht ganz so einfach, weil ja der direkte
Massebezug fehlt.
Vielen Dank für eure Antworten!
Bezüglich der Messmethode:
Die Gatespannungen messe ich jeweils direkt am Chip (s. Taskkopf in
messmethode.png), d.h. der Tastkopf liegt am Fuss des DIP-Packages des
HIP4081 (normalerweise befestige ich den taskkopf mechanisch, das sieht
man auf dem Bild nicht). Ich benutze den "Spiralaufsatz" für den
Taskopf, der "ground" pin des Tastkopfs liegt am VSS Fuss des
DIP-Packages. Ich habe mit der Methode jetzt alle Gatespannungen
gemessen (bzw. HIP4081 outputs welche zu den MOSFET gates gehen, siehe
auch image20.png). Wie man sehen kann oszillieren alle Gateausgänge.
Die Lastspannung messe ich folgendermassen (s. auch angehängtes Bild
messmethode.png): Der Tastkopf liegt direkt am Lastpin (in diesem Fall
ein Widerstand), der zweite Pol des Taskkopfs ist mit dem Ground
Header-Pin verbunden.
Wegen der Bootstrap-Kapazität: Ich dachte die 100nF sind ok da es
beinahe 10x mehr Ladung ist als auf den MOSFET übertragen werden müssen.
Ich denke in einer Application Note habe ich diesen Wert gesehen. Ich
löte mal 1uF bootstrap kapazität ein und schaue ob es besser wird!
Die Wahl des Schaltkreises war großes Unglück. Ich hatte mit dem
Scheißteil auch schon viel Spaß und bin dann letztendlich auf zwei
IR2113 ausgewichen, mit denen die Schaltung auf Anhieb funktionierte wie
sie soll. Das Ding hat Intersil einfach vergurkt, das kommt mir nicht
mehr auf die Platine.
Memductor schrieb:> messmethode.png), d.h. der Tastkopf liegt am Fuss des DIP-Packages des> HIP4081 (normalerweise befestige ich den taskkopf mechanisch, das sieht> man auf dem Bild nicht). Ich benutze den "Spiralaufsatz"
AKA ground sping, Massefeder
Schon mal gut.
> für den> Taskopf, der "ground" pin des Tastkopfs liegt am VSS Fuss des> DIP-Packages. Ich habe mit der Methode jetzt alle Gatespannungen> gemessen (bzw. HIP4081 outputs welche zu den MOSFET gates gehen, siehe> auch image20.png). Wie man sehen kann oszillieren alle Gateausgänge.>> Die Lastspannung messe ich folgendermassen (s. auch angehängtes Bild> messmethode.png): Der Tastkopf liegt direkt am Lastpin (in diesem Fall> ein Widerstand), der zweite Pol des Taskkopfs ist mit dem Ground> Header-Pin verbunden.
Sieht man nicht, es sieht so aus, als ob die Masse am Tastkopf nicht
angeschlossen ist. Was macht die Masseklemme unten links? Sag bitte
nicht, daß die vom Tastkopf am Lastwiderstand ist!
> Wegen der Bootstrap-Kapazität: Ich dachte die 100nF sind ok da es> beinahe 10x mehr Ladung ist als auf den MOSFET übertragen werden müssen.> Ich denke in einer Application Note habe ich diesen Wert gesehen. Ich> löte mal 1uF bootstrap kapazität ein und schaue ob es besser wird!
Tu das, aber ich glaube nicht, daß es das Problem deutlich verbessert.
Deine Messung am Lastwiderstand ist zweifelhaft. Die muss ebeso wie am
IC am Steckverbinder mit kurzem Masseanschluß erfolgen. Außerdem ist
deine Last ein gewickelter Hochlastdrahtwiderstand, der hat einige uH
Eigenindukivität. Die klingeln beim Schalten. Das siehst du vermutlich.
An deinen 12V für den IC sind nur 4 Keramikkondensatoren dran. Die sind
erstmal gut, aber auch die können klingeln, denn sie haben eine hohe
Güte. Dort sollte man mal einen kleinen Elko noch parallel schalten, so
um die 10-22uF. Dessen relativ hoher ESR kann die hochfrequenten
Schwingungen der +12V dämpfen.
Nochwas zum Schaltplan. Das Symbol von IC1 ist nicht sinnvoll. Die
Signalnamen gibt es doppelt. Richtig müssen außen an die Pins die
Padnummern des ICs.
Falk B. schrieb:> Das Symbol von IC1 ist nicht sinnvoll.
Meinst du den Pintreiber U2?
Der ist sowieso ungeschickt gezeichnet. In einen Schaltplan geören keine
IC-Gehäuse, sondern Funktionsbilder.
Leider ist das im Datenblatt auf Seite 3 und Seite 13 genauso unmöglich
dargestellt, dass man nicht erkennt, was dieser viereckige Kasten
überhaupt macht.
Dabei war die Vorlage von Seite 2 oben ein guter Ansatz mit Potential.
Sieht aus, als ob wieder mal der Praktikant das Datenblatt gemalt hat...
Memductor schrieb:> Hier noch das Bild mit der Messmethode, habe ich leider vergessen im> letzten post anzufügen.
Da "klingelt" jede Flanke.
Miss einfach zum Test mal "Masse gegen Masse": du klemmst die
Masseklemme irgendwo an (da, wo sie ist, das ist schon "irgendwo"
genug), und dann misst du mit dem Tastkopf irgendeinen anderen
Massepunkt in deiner Schaltung (z.B. den Vss deines Treibers).
Was erwartest du? Was siehst du?
voltwide schrieb:> Der HIP 4081 in PWM-Brücken ist das Pendant zum LM358 in Audiostufen:> Die denkbar schlechteste Lösung - Finger weg von diesem Teil!
Nur weil Du den nicht kannst....
Hier wurden in ein Design von mir ca. 10k von dem verbaut, die Ausfälle
im Bereich der Motorbrücken waren minimal trotz eher
widrigerUmgebungsbedingungen.
Wie immer muß man - gerade bei dem Teil - das Datenblatt und die ANs
dazu lesen und nicht nur überfliegen oder ablegen.
Aber egal. Die Schwingungen... nun, bei der Schleife die der TO mit der
Anspeisung und den Ausgängen zur und von der Brücke geroutet hat wäre es
eher erstaunlich wenn das nicht wackeln würde... denn die hochohmigen
Gatewiderstände erlauben dem FETs ein relativ großes Eigenleben.
Watt jetzt? 30 Ohm findest Du hochohmige Gate-Widerstände?
Geh damit tiefer, dann hast Du mit dem Intersil-Scheißteil erst recht
Spaß mit Schwingungen/Ringing usw. das geht dann so weit, daß sich der
IC aufhängt und Shoot-Through-Conditions fabriziert, die er eigentlich
laut dem tollen Werbeplakat (anders kann man das Datenblatt nicht
nennen) verhindern können soll.
Übrigens hatte ich mich peinlichst an die Design Rules gehalten und war
weit von den Ratings des HIP entfernt, also weit innerhalb der sicheren
Betriebsgrenzen. Nicht mal eine hohe Frequenz, nur 200..300Hz. Die
Verbindungen zu den FETs waren kurz und dediziert ausgeführt, also das
IC über eigene und direkt nebeneinander geführte Leiterbahnen direkt am
FET angeschlossen. Diverse Kondensatoren am IC probiert, keine Änderung.
Vergrößerung der Gate-Widerstände machte es besser, aber nicht gut. HIP
rausgeschmissen, wild zusammengewürfelte Adapterplatine mit zwei IR2113
in den Sockel gedrückt - eingeschaltet, Prototyp läuft und erfüllt alle
Erwartungen. So, nun finde den Fehler.
Ben B. schrieb:> Watt jetzt? 30 Ohm findest Du hochohmige Gate-Widerstände?>> Geh damit tiefer, dann hast Du mit dem Intersil-Scheißteil erst recht> Spaß mit Schwingungen/Ringing usw. das geht dann so weit, daß sich der> IC aufhängt und Shoot-Through-Conditions fabriziert, die er eigentlich> laut dem tollen Werbeplakat (anders kann man das Datenblatt nicht> nennen) verhindern können soll.>> Übrigens hatte ich mich peinlichst an die Design Rules gehalten und war> weit von den Ratings des HIP entfernt, also weit innerhalb der sicheren> Betriebsgrenzen. Nicht mal eine hohe Frequenz, nur 200..300Hz. Die> Verbindungen zu den FETs waren kurz und dediziert ausgeführt, also das> IC über eigene und direkt nebeneinander geführte Leiterbahnen direkt am> FET angeschlossen. Diverse Kondensatoren am IC probiert, keine Änderung.> Vergrößerung der Gate-Widerstände machte es besser, aber nicht gut. HIP> rausgeschmissen, wild zusammengewürfelte Adapterplatine mit zwei IR2113> in den Sockel gedrückt - eingeschaltet, Prototyp läuft und erfüllt alle> Erwartungen. So, nun finde den Fehler.
prototyp und 10k im Feld.
Su, nun finde den Widerspruch.
Mir ist es vollkommen egal ob Du Probleme mit dem Chip gehabt hast und
das ein 2113 die bessere Lösung für Dich war.
Doch was ich nicht stehenlassen mag ist dieses "die sind alle Schrott"
weil es pauschal so nicht stimmt. Wir fahren die mit 0,001-2 Hz und da
paßt alles.
Das diese Chips empfindlich sind ist ja eh zu sehen, doch auch mit dem
4083 haben wir gute Erfahrungen gemacht - wenn man sich an die ANs hält
und selber ein bischen einen Plan hat was abläuft wenn es dynamisch wird
(Freilaufende Ströme und Ahnliches beim Ab- und umschalten, Freilaufen
oder Bremsen der Brücke....)
PS - Da machen auch andere Hersteller immer wieder erstaunliche Fehler
die in den Datenblättern oder Evalboards - nicht nur von H-Brücken -
mitnichten berücksichtig werden... sehr lustig wenn man dem Techsupport
von TI eine Frage stellt und die dann mit erstaunlicher Ahnungslosigkeit
antworten... und 4 kleine Schottkys an den Treiberausgängen des Chips
das Problem dann ein für alle mal lösen.
@ TO: Feritte in die Gateleitungen, wurde schon erwähnt.
Und auch am Ausgang hilft ein stromkompensierter Ferrit(!) der den Strom
schafft und somit die Leitung zur Last von den FETs hf-mäßig entkoppelt.
