Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IR2104S falsch beschaltet??


von Bernd (Gast)


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Ich versuche gerade den IR2104S zu verstehen und frage mich wie das mit 
der Ansteuerung von 3 Halbbrücken funktionieren soll ohne einen 
Kurzschluss zu erzeugen.

Entweder ich werde aus dem Chip einfach nicht schlau oder die Schaltung 
ist fehlerhaft. Das Datenblatt zeigt das obige Bild. Daran erkennt man 
wie der Chip funktioniert und weclher FET wie durchgeschaltet wird.

Gemäss "Brushless-Controller für Modellbaumotoren" auf 
mikrocontroller.net
https://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%C3%BCr_Modellbaumotoren 
gibt man eine PWM auf IN und steuert den SD Pin normal.

Die Ansteuerung des Motors aber benötigt zum einen die Kommutierung 
selbst und zum anderen eine PWM auf eine der beiden durchgeschalteten 
FETs.

Es dürfen nicht beide FETs gleichzeitig aktiv sein sondern immer nur 2 
FETS verschiedener Halbbrücken zB High side FET der 1. Halbbrücke und 
Low Side FET der 3. Halbbrücke.

So wie das aber beschaltet ist (PWM auf IN und SD keine PWM) ist die 
Ansteuerung ja viel komplizierter. So muss ich ja auch immer irgendwie 
erkennen, wann die PWM losläuft und wann gerade high oder low ist um SD 
entsprechend einzustellen.

Das müsste ja gerade anders rum sein, mit IN entweder high oder low, je 
nachdem welcher FET aktiv sein soll und PWM auf SD geben. Fertig.

In Beispiel oben wäre das also für FET 1 und 6 (High side FET 1. 
Halbbrücke und low side FET der 3. Halbbrücke).

Treiber für 1. Halbbrücke
IN high
SD PWM

Treiber für 3. Halbbrücke
IN low
SD high

Klärt mich bitte auf, wenn ich falsch gedacht habe.

von foobar (Gast)


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> Es dürfen nicht beide FETs gleichzeitig aktiv sein

Wo siehst du in dem Diagram, dass beide FETs an sind?  Der Treiber ist 
extra so designed, dass es nicht möglich ist, beide FETs gleichzeitig 
einzuschaltet - hat gar extra dead-time-pipapo drin.

von aeiou (Gast)


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Da bestehen gleich mehrere Mißverständnisse.


Der Pin / das Kürzel SD steht für Shutdown ...
und nicht für einen zweiten_PWM_Eingang.

("Shutdown" sollte selbsterklärend sein? Falls
nicht: Der ist zur Stillegung (und zwar low) der
Ausgänge (und damit Abschalten beider Schalter
daran) im_Fehlerfalle - bei z.B. Überstrom(*).

(Dessen Erkennung muß also separat geschehen -
Shutdown ist dann nur dazu da, von der genannten
Erkennungsschaltung (einfachster Fall wäre ein
"CurrentSense Comparator") ausgelöst zu werden
=beide Ausgänge zügigstmöglich low zu ziehen.)


Das Ding ist explizit ein Halbbrückentreiber.

Dessen Kennzeichen ist, daß mit nur einem
Steuersignal ("einer PWM") die Highside mit
diesem, die Lowside komplementär zu diesem
(also invertiert, und mit der nötigen Totzeit
zur Kurzschluß- Vermeidung logischerweise)
arbeiten kann.


[Es gibt auch andere Treiber-ICs, bei denen es
zwei getrennte Eingänge für HS (=HIN) und LS
(=LIN) gibt.

Dabei auch noch verschiedene Ausführungen, mal
mit Begrenzung auf <= ca. 49% Tastgrad wegen
der dann auch vorh. Totzeit, mal mit erlaubter
Überlappung, also ganz ohne Totzeit/Interlock
(für z.B. Asymmetrische Halbbrückenwandler o.
stromgespeiste {=Boost Type} Schaltwandler-
bzw. Stromrichter- Arten oder z.B. auch PSFB).

Was genau man braucht, liegt am Projekt...


Nicht böse gemeint: Weil Dir da offensichtlich
noch einige Kenntnisse zu fehlen scheinen, ist
meine eindeutige Empfehlung, Dein Projekt ganz
offenzulegen, damit Du unnötigen Stolpersteinen
aus dem Weg gehen kannst.]

von aeiou (Gast)


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aeiou schrieb:
> ganz ohne Totzeit/Interlock
> (für z.B. Asymmetrische Halbbrückenwandler

Blöd zusammenkopiert:

"Asymmetrische Halbbrücke" braucht ebenfalls
eine Totzeit.

von Hans (Gast)


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aeiou schrieb:
> Da bestehen gleich mehrere Mißverständnisse.
> Das Ding ist explizit ein Halbbrückentreiber.
>
> [Es gibt auch andere Treiber-ICs, bei denen es
> zwei getrennte Eingänge für HS (=HIN) und LS
> (=LIN) gibt.
>
Ich glaube, der TO braucht einen IR2101

von aeiou (Gast)


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Hans schrieb:
> aeiou schrieb:
>> Da bestehen gleich mehrere Mißverständnisse.
>> Das Ding ist explizit ein Halbbrückentreiber.
>>
>> [Es gibt auch andere Treiber-ICs, bei denen es
>> zwei getrennte Eingänge für HS (=HIN) und LS
>> (=LIN) gibt.
>>
> Ich glaube, der TO braucht einen IR2101

Auch das wäre möglich, weil der TO nicht eindeutig
schrieb, er wolle "diesen Brushlesscontroller (vom
Artikel) nachbauen" - sondern sich nur (sozusagen
"locker" / jedenfalls inkonkret) darauf_bezog.

U.a. deswegen meine obige Empfehlung.

von Bernd (Gast)


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Hallo Freunde

Hans schrieb:
> aeiou schrieb:
>> Da bestehen gleich mehrere Mißverständnisse.
>> Das Ding ist explizit ein Halbbrückentreiber.
>>
>> [Es gibt auch andere Treiber-ICs, bei denen es
>> zwei getrennte Eingänge für HS (=HIN) und LS
>> (=LIN) gibt.
>>
> Ich glaube, der TO braucht einen IR2101

Hallo Hans, richtig ich bräuchte einen IR2101. Mit diesem würde es ganz 
sicher funktionieren, zumindest nach meinem Verständnis. Siehe Bild 
Ir2101, dazu dieser Link hier, aus dem ich das Bild ausgeschnitten habe:
https://www.youtube.com/watch?v=-ymTE-Nivzw

Ich bin aber der Meinung, dass es mit einem IR2104 nicht funktioniert, 
so wie es in dem Link von mir im ersten Post angegeben ist. Bild IR2104. 
Hier der Link nochmals, aus dem ich das Bild habe:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%C3%BCr_Modellbaumotoren

Er steuert ja wie er beschreibt mit dem IR2104 auch einen BLDC, welcher 
ja nur mit 3 solcher Halbbrücken betrieben werden kann. Aber wie soll 
das denn funktionieren, dazu komme ich weiter unten nochmals mit der 
Ansteuerung 3 solcher Halbbrücken.

Um auf aeiou noch kurz einzugehen, welches Projekt ich damit vorhabe. Um 
ehrlich zu sein, las ich eine alte Elektorzeitschrift, in der grob die 
Funktion und Ansteuerung eines solchen BLDCs erklärt wird. Aus Interesse 
habe ich dann ein wenig recherhiert, als ich mich in dessen 
Schaltungserklärung näher eingelesen habe. Dann habe ich einige 
Beispiele  zur Ansteuerung gesucht und gefunden, unterdessen auch die in 
den obigen Links.
Deshalb habe ich keine wirkliche Anwendung soweit, mir geht es lediglich 
um das Verständnis von diesem Chip und wie damit dennoch ein BLDC 
angesteuert werden kann.

Nunja, was ist nun mein wirkliches Verständnisproblem. Ich habe es 
bereits oben schon einmal versucht zu erklären. Seht euch einmal das 
Bild "Ansteuerung" an.
Es zeigt den Stromverlauf in der 2. Phase an, gekennzeichnet mit einem 
blauen Pfeil unter dem Diagramm. Der Strom nimmt seinen Weg über V3 zum 
Motor und über V6 wieder zurück zur Quelle. Interessant ist nun, dass 
der IR2104 mir zwar die einfache Möglichkeit bietet einfach eine PWM auf 
den Schalter V3 zu geben. Aber ich will doch nicht, dass mir der 
Schalter V4 bei jedem Low des PWM Signals schliesst.

PS: Oder wie ich das nach dem Aufzeichnen wohl sehe, ist der Grund wohl 
der, dass ich den Schalter sowieso schliessen muss, sobald der V3 
öffnet, weil ansonsten der Strom während dieser Phase viel zu viel 
Verlust über die Bodydiode von V4 erzeugen würde, das er ja irgendwie 
weiterfliessen muss.

von Hans (Gast)


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Hallo Bernd,
der Treiber beim ersten Bild scheint mir plausibel wenn man einen 
3-Phasen BLDC ansteuern will.
Auch ich sehe es so, dass sich der Autor mit dem ir2104 vertippt hat.
Gratuliere zu deinem Scharfsinn.
Gruss Hans

von Uwe D. (monkye)


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Also in dem ersten Beitrag verlinkte Seite zum Thema BLDC wird der 
IR2104 explizit angesprochen (Vor- und Nachteile).
Und ehrlich, die Hardware macht keine Programmierfehler. Das Thema 
Totzeit ist also zuverlässig gelöst. Keine Ahnung woher Deine Angst 
rührt….

von Bernd (Gast)


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Hans schrieb:
> Hallo Bernd,
> der Treiber beim ersten Bild scheint mir plausibel wenn man einen
> 3-Phasen BLDC ansteuern will.
> Auch ich sehe es so, dass sich der Autor mit dem ir2104 vertippt hat.
> Gratuliere zu deinem Scharfsinn.
> Gruss Hans

Hallo Hans

Ja wie ich in meinem letzten Beitrag im letzten Absatz geschrieben habe, 
ist wohl der Unterschied, dass der IR2101 keine dead time hat der IR2104 
schon.

Beim Ir2101 musst du den low side so programmieren, dass der immer 
schliesst, wenn der high side öffnet, damit der Strom über den low side 
FET fliesst anstatt über der Bodydiode.
Das macht der IR2104 halt kostenlos.
Es funktioniert also mit beiden, nur muss du also mit dem ir2101 also 
mehr programmieren.
Oder du steuerst den low side beim ir2101 gar nicht an und lässt den 
Strom über dessen Bodydiode laufen. Bei einem kleinen Motor und kleinem 
Strom ist das vermutlich auch kein Problem.

IDeshalb denke ich dass es doch kein Tippfehler ist.

von Hans (Gast)


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Bernd schrieb:

> IDeshalb denke ich dass es doch kein Tippfehler ist.

Ja, habe mich noch mal durch das DB des IR2104 gequält, habe shit 
geschrieben.
Gruss Hans

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