Querstrom in Halb-Brücke mit IR2184

[Switcher (Gast)]

Hallo zusammen,

eigentlich hatte ich gedacht, dass dieser Teil der Schaltung ein 
Selbstläufer wird, aber es gibt leider bei jedem Schalten einen großen 
Querstrom durch die beiden FETs.

Die 100R über Q1 habe ich aktuell nur eingebaut um die Schaltung nicht 
zu zerstören.

Egal bei welchem Wechsel (high->low oder low->high). Zieht es das Drain 
von Q1 einmal ganz runter.

Es sieht so aus, als würden die internen 500ns nicht reichen um einen 
Querstrom in der Brücke zu verhindern. Die Gatewiderstände habe ich 
schon von 10R auf 2R7 reduziert.

Das ist ja einfach nur die Datenblatt Schaltung. Was kann man hier denn 
falsch machen?

LG

[H. H. (Gast)]

Weshalb Logikpegel-MOSFETS?

[inductionheater (Gast)]

Das ist nur der Ladestrom der Kapazität Cds des Mosfets die aufgeladen 
wird beim sperren bzw. wenn der andere Mosfet einschaltet.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Kann der IR2184 keine Totzeit erzeugen? Dann ist der IR2184 entweder 
eine Fehlkonstruktion oder ein Fakebauteil!

[Der Da (Gast)]

Mir fallen mehere Dinge auf:

1. IRL540... hat eine Gate-Threshold Voltage von min. 1,0V bis max. 
2.0V. Das erscheint mir recht wenig, sollte aber gehen.
2. C2 100nF Bootstrap-Kondensator. Ich würde mehr nehmen.
3. Aufbau. Wie sieht denn der Aufbau aus? Wie lang sind die Leitungen 
Treiber - Widerstand - Gate?

[H. H. (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Kann der IR2184 keine Totzeit erzeugen?

Kannst du nicht einfach mal die Finger still halten?

[Xerxes (Gast)]

Hi.
Wie groß ist denn der Querstrom ?
Ist das eventuell nur der Reverse-Recovery des gegenüber liegenden 
Mosfets?
Die Reverse Recovery Charge ist mit bis zu 3000nC bei diesem Mosfet auch 
extrem groß

Ein Zwischenkreiskondensator kann das "Problem" eventuell beseitigen. 
Denn den sehe ich bei dir nicht .

[H. H. (Gast)]

Xerxes schrieb:
> Ist das eventuell nur der Reverse-Recovery des gegenüber liegenden
> Mosfets?

Nein, das ist Coss.

[bole mine (Gast)]

Switcher schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> eigentlich hatte ich gedacht, dass dieser Teil der Schaltung ein
> Selbstläufer wird, aber es gibt leider bei jedem Schalten einen großen
> Querstrom durch die beiden FETs.

Nein, @inductionheater hat recht mit "Ladestrom Kapazität DS",
nur nennt man das i.A. "Reverse recovery".

Speziell dazu: Hast Du jetzt eigentlich IRL540N (TO220), oder
die schon betagteren IRF540S ("SMD-220"; nennt sich heutzutage
TO-262 bzw. D²PAK)? NS gibt es ja gar nicht.

Die -S haben nämlich just eine nahezu doppelt so hohe Q_rr...
(Reverse recovery ladung).

> Die 100R über Q1 habe ich aktuell nur eingebaut um die Schaltung nicht
> zu zerstören.

Ok, damit entschleunigst Du die "harte Reverse Recovery" etwas.

> Egal bei welchem Wechsel (high->low oder low->high). Zieht es das Drain
> von Q1 einmal ganz runter.

Guhgel "reverse recovery"/"hard switching mosfet halfbridge".

> Es sieht so aus, als würden die internen 500ns nicht reichen um einen
> Querstrom in der Brücke zu verhindern. Die Gatewiderstände habe ich
> schon von 10R auf 2R7 reduziert.

Damit läßt Du nur die Gateumlade Stromschleifen mehr klingeln,
was vielleicht sogar zu Problemen (/Defekten) führt.

> Das ist ja einfach nur die Datenblatt Schaltung. Was kann man hier denn
> falsch machen?

C_Vcc viel zu klein, C_bootstrap wohl auch - aber Frequenz ja
unbekannt, daher keine konkreten Umdimensionierungstipps.

[Purzel H. (hacky)]

Die Kondenser sind eine Ecke zu klein, vergleich mal mit dem Gatestrom. 
eher etwas in der 1uF Keramik Region. Was soll der 100 Ohm im Last Zweig 
? Wenn du den Strom messen willst kommt zuunters ein Shunt hin. 
Vielleicht etwas 10 mOhm oder so. Die 1N4148 ist Spielzeug. Schon ml 
betrachten was dort fuer ein Strom in Welcher Zeit durch muss ? Nimm 
dort eine 1A Schottky.

[H. H. (Gast)]

bole mine schrieb:
> Nein, @inductionheater hat recht mit "Ladestrom Kapazität DS",
> nur nennt man das i.A. "Reverse recovery".

Nein, das sind zwei verschiedene Sachen.

[Mark S. (voltwide)]

"Reverse recovery" kann nur stattfinden, wenn die body-Diode des MOSFETs 
zuvor leitend war. Das setzt eine induktive Last voraus, und davon ist 
in der gezeigten Schaltung einer unbelasteten Halbbrücke nichts zu 
sehen.

[Xerxes (Gast)]

Wir wissen ja nicht was dran hängt.

[Markus E. (markus_e176)]

Kannst du einfach mal die beiden Gate-Spannungen parallel aufzeichnen? 
Dann könnte man sehr schnell sehen, ob das Umladung oder wirklich ein 
Brückenkurzschluss ist.

[Switcher (Gast)]

Hui, ist ist ja einiges passiert!

H. H. schrieb:
> Weshalb Logikpegel-MOSFETS?

Die waren bei Reichelt verfügbar, hatten einen kleinen Rds_on und mir 
war nicht klar, dass es Probleme machen kann.

Xerxes schrieb:
> Wie groß ist denn der Querstrom ?

Wenn ich den 100R gegen 1R tausche schwingt es böse. Ich werde da noch 
mal ein C zusätzlich anfügen.

bole mine schrieb:
> Speziell dazu: Hast Du jetzt eigentlich IRL540N (TO220), oder
> die schon betagteren IRF540S ("SMD-220"; nennt sich heutzutage
> TO-262 bzw. D²PAK)? NS gibt es ja gar nicht.
Die hier habe ich bestellt:
https://www.reichelt.de/mosfet-n-logl-100v-36a-0-044r-d-pak-irl540nspbf-p254815.html?search=irl540ns

bole mine schrieb:
> C_Vcc viel zu klein, C_bootstrap wohl auch - aber Frequenz ja
> unbekannt, daher keine konkreten Umdimensionierungstipps.

Was meinst Du mit C_Vcc? C_bootstrap werde ich mal erhöhen.

Später soll das mal eine 8Bit PWM aus einem AVR werden. Wahrscheinlich 
direkt ohne Pre-Scaler mit 16MHz Clock, also 62,5kHz.
Aktuell läuft es gerade mit 40kHz aus dem Generator, aber für den 
Übergang spielt es keine Rolle ob ich es mir bei 40kHz oder auch nur bei 
1kHz ansehe.

Purzel H. schrieb:
> Was soll der 100 Ohm im Last Zweig
> ? Wenn du den Strom messen willst kommt zuunters ein Shunt hin.

Da kam da einfach rein, weil ich da am einfachsten ran kam. Ursprünglich 
sollte die Brücke mit 24V laufen, der Treiber aber nur mit 12V, damit 
man die Gatespannungen nicht überschreitet. Daher konnte man da leicht 
etwas einbauen um den Strom zu begrenzen.

Purzel H. schrieb:
> Die 1N4148 ist Spielzeug. Schon ml
> betrachten was dort fuer ein Strom in Welcher Zeit durch muss ?

Gerechnet ehrlich gesagt nicht. Nur gedacht, dass die ja die ganze low 
Phase Zeit hat nachzuladen. Werde ich was anderes vorsehen.

Xerxes schrieb:
> Wir wissen ja nicht was dran hängt.

Aktuell nichts

Aufgebaut ist es aktuell auf einer gefrästen Platine. Layout habe ich 
auch angehängt. TP6 und auch das Loch darunter für die Induktivität ist 
einfach offen. Es ist nur das dran, was im Schaltplan zu sehen ist.

An TP4 gehen über 100R die 12V rein. TP2 ist offen. TP1 ist am Generator 
mit 3,3V Rechteck. Ganz unten (TP3) liegen auch 12V.

Bei den Bildern im Anhang ist blau das Gate vom low Side FET und blau 
das vom high side.

Die beiden letzten Bilder (DS2_2022323173928.png & 
DS2_2022323173943.png) zeigen auf gelb die Spannung an TP4. Blau ist 
unverändert angeschlossen.

Getriggert wurde das Scope auf den Signalgenerator. Leider hat es nur 
zwei Kanäle.

Vielen für die ganze Unterstützung!

[H. H. (Gast)]

Switcher schrieb:
> Bei den Bildern im Anhang ist blau das Gate vom low Side FET und blau
> das vom high side.

Blau?

[Switcher_ (Gast)]

H. H. schrieb:
> Switcher schrieb:
>> Bei den Bildern im Anhang ist blau das Gate vom low Side FET und blau
>> das vom high side.
>
> Blau?

Sorry

blau - low side gate
gelb - high side gate

[H. H. (Gast)]

Miss doch mal die Spannung über dem 100 Ohm Widerstand, mit dem Oszi. 
Nur ein Tastkopf, kein externer Trigger!

[Switcher_ (Gast)]

H. H. schrieb:
> Miss doch mal die Spannung über dem 100 Ohm Widerstand, mit dem Oszi.
> Nur ein Tastkopf, kein externer Trigger!

Ist doch in den Bildern drin. Eine Seite des 100R hängt fest auf 12V, 
die andere Seite an TP4 und ist gemessen.

[er leuchtet (Gast)]

Rechne dir für die Ansteigszeit deiner letzten beiden Oszibilder mal die 
Ladungsmenge, und zugehörige Kapazität aus. (Spannung ,Strom durch 
Widerstand, Zeit ist alles bekannt)

(ich komme auf ganz grob 5...10nC)

Das ist einfach die parasitäre Kapazität vom Mosfet. Zum Stützen keinen 
Vorwiderstand sondern einen Folienkondensator drüber.

viel Erfolg
hauspapa

[er leuchtet (Gast)]

In den ersten Oszibildern sieht man schön die Totzeit. Querschuss gibts 
da keinen es sei denn Herr Miller spielt dir Übel mit.

[H. H. (Gast)]

Switcher_ schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Miss doch mal die Spannung über dem 100 Ohm Widerstand, mit dem Oszi.
>> Nur ein Tastkopf, kein externer Trigger!
>
> Ist doch in den Bildern drin. Eine Seite des 100R hängt fest auf 12V,
> die andere Seite an TP4 und ist gemessen.

...28.png und ...43.png?

Man sieht doch, dass da ein Kondensator geladen wird, eben Coss. Die 
Zeitkonstante passt auch bestens zur Angabe im Datenblatt.

[Switcher_ (Gast)]

Vielen Dank!

Ich habe die 100R nun raus und bis auf ein wenig Klingeln sieht es ganz 
gut aus.

Gibt es hier Transistoren die sich besonders gut eignen würden?

Am Ende sollen aus 24V 0-12V werden mit max. 5A

[H. H. (Gast)]

IRFZ44Z wäre da ein Klassiker.

[Switcher_ (Gast)]

H. H. schrieb:
> IRFZ44Z wäre da ein Klassiker.

Oh, den habe ich sogar noch da :). Zwar nur in TO-220, aber das bekomme 
ich zum Test ja auch dadrauf.