Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Merkwürdiges Verhalten eines IRS21876S


von Steffen W. (derwarze)


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Hallo

Wollte bei einer problemlos funktionierenden Motortreiber-Schaltung den 
dort eingesetzten IR2101 Mosfettreiber gegnen einen IRS21867S 
austauschen. Grund, da leistungsstärkere Fets (IRFP2907) eingesetzt 
werden sollen wollte ich einen Treiber IC der mehr Strom liefern kann. 
Der IR2101 kann nur paar hundert mA der andere bis 4A.

Mit dem IR2101 und dem IRFP2907 funktioniert die Schaltung auch der 
Motor wird fehlerfrei gesteuert. Setze ich nun in der ansonsten 
unveränderten Schaltung den IRS21867S ein fängt der Motor, wenn er 
belastet wird, sehr unsauber zu laufen.

Im Oszibild ist zu sehen das unregelmäßig Impulse in der Highside nicht 
richtig verarbeitet werden. In der Lowside ist alles normal. Oben 
(gelb)der Signalverlauf am Motor, unten(violett) das Ansteuersignal vom 
Prozessor. Das Ansteuersignal ist 3,3V was der IC laut seines 
Datenblattes auch verarbeiten kann.

Die notwendige Schutzbeschaltung gegen negative Transienten ist 
vorhanden, ebenso die notwendigen Blockkondensatoren. Der Bootstrap 
Condensator hat 2,2µF.

Irgendwelche Einbrüche oder Spannungsspitzen auf der Versorgungsspannung 
konnten nicht festgestellt werden.
Fehler in der Beschaltung und Layout sind auszuschließen da ja wenn auf 
der sonst unveränderten Baugruppe der IR2101 eingesetzt wird dieser 
Fehler nicht auftritt.

Möglicherweise hat ja hier jemand schon mit diesem IC gearbeitet und 
weis eine Lösung.

Würde den ja lieber mit 5V ansteuern doch den Prozessor (DSPic) gibt es 
leider nur für 3,3V. Im Leerlauf funktioniert ja auch alles und der IC 
soll ja laut Hersteller auch mit 3,3V arbeiten.

von H. H. (Gast)


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Stützkondensator am Treiber zu klein?

von Steffen W. (derwarze)


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Der sollte eigentlich ausreichend sein, werd den Morgen testweise durch 
dickeren ersetzen.

von H. H. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Der sollte eigentlich ausreichend sein, werd den Morgen testweise durch
> dickeren ersetzen.

Evtl ungünstig angebunden?

von Steffen W. (derwarze)


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Nee die Cs sind da wo sie sein sollten unmittelbar am IC die Masse ist 
eine breite Fläche mit 75µ Cu Auch die VCC ist dick. Messe ich den 
VCC-verlauf am IC ist der aalglatt ohne Spikes.
Wie gesagt das Layout ist bewährt und funktioniert ansonsten.

Gerade mal die Abblock C auf 2,2µ erhöht. Im Datenblatt werden 1µ als 
ausreichend erachtet.

Bringt aber nicht wirklich was, der Fehler ist immer noch da.

von H. H. (Gast)


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Du hast die Treiber aus verlässlicher Quelle?

von Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)


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Steffen W. schrieb:
> Nee die Cs sind da wo sie sein sollten unmittelbar am IC die Masse ist
> eine breite Fläche mit 75µ Cu Auch die VCC ist dick.

Fließt der Laststrom über den Teil der Masserfläche, den die 
Ansteuersignale nutzen?

Grüßle,
Volker

von Steffen W. (derwarze)


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Die ICs kommen von Schukat, ist immer verlässlich. Also keine Fakes.

Natürlich sind die Messeflächen klar getrennt. Im Analogteil läuft alles 
einwandfrei da gibt es keine Rückwirkungen. Wie gesagt die gleiche 
Platine mit IR2101 bestückt läuft unter ansonsten gleichen Bedingungen 
auch bei Belastung einwandfrei.

von H. H. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Die ICs kommen von Schukat, ist immer verlässlich. Also keine
> Fakes.

Naja, vor einigen Jahren mussten sie einen größeren Rückruf machen, sind 
auf Fälschungen reingefallen...

Beitrag "Rückruf wg. Fakes/Plagiaten bei Reichelt / Schukat"

von Steffen W. (derwarze)


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Habe gerade einen Versuch gemacht. Eine andere ältere Platine die noch 
mit 5V arbeitet mit den IRS21876S bestückt und Laststress ausgesetzt. 
Und, oh Wunder, es läuft wie geschmiert. Keinerlei Fehlimpulse auch bei 
Vollast, die Flanken sehen gut aus. Dabei hat die alte Platine nur 0,1µ 
Blockkondensatoren die reichen offenbar auch aus.

Also scheint das Problem zu sein das die Dinger eben doch nicht mit 3,3V 
funktionieren obwohl das anders im Datenblatt steht.
Komisch nur das der Oldie IR2101 das klaglos macht.

Der Mist mit den 3,3V nervt mich schon lange, für jeden Rotz sind da 
Pegelwandler nötig. Die meiste Peripherie ist halt für 5V gemacht. Immer 
Mehraufwand und extra Platz auf der Platine dafür. Schon um einen 
simplen MosFet anzusteuern braucht man das, da es kaum welche für 3,3V 
Gatespannung gibt die dann auch noch Spannungsfest genug sind um höhere 
Spannung zu schalten.

Wollte ja eigentlich mit den Treibern durch den höheren Strom Stress von 
den MosFet beim Schalten vermindern. Werd wohl weiter den zuverlässigen 
Oldie IR2101 einsetzen auch wen die Fets etwas wärmer werden scheinen 
das aber auszuhalten. Eine ältere Steuerung, mit IR2101 die auch 
IRFP2907 ansteuert hat, läuft seit Jahren ohne Probleme.

von H. H. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Also scheint das Problem zu sein das die Dinger eben doch nicht mit 3,3V
> funktionieren obwohl das anders im Datenblatt steht.

Oder du hast doch keine echten.


> Komisch nur das der Oldie IR2101 das klaglos macht.

Wenn er echt ist...

von Steffen W. (derwarze)


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Sind definitiv beide Echt.
Wär auch komisch warum der einmal einwandfrei arbeitet bei 5V und dann 
bei 3,3V nicht. Hab hier auch noch paar von Digikey die sich genauso 
verhalten.
Das mit möglichen Fakes hab ich als erstes gecheckt, Gehäuse ist so wie 
es sein soll. Und was für ein Fakechip soll den da drin sein? Extra 
einen minderwertigen zu Produzieren und dann entsprechend zu Verpacken 
dürfte sich kaum lohnen.
Wenn der IR2101 aber immer arbeitet kann das ja wohl kaum ein Fake sein, 
der wär ja dann besser als das Original.

von Joe L. (joelisa)


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Steffen W. schrieb:
> Im Oszibild ist zu sehen das unregelmäßig Impulse in der Highside nicht
> richtig verarbeitet werden. In der Lowside ist alles normal. Oben
> (gelb)der Signalverlauf am Motor, unten(violett) das Ansteuersignal vom
> Prozessor. Das Ansteuersignal ist 3,3V was der IC laut seines
> Datenblattes auch verarbeiten kann.

Versuch mal testweise das HIGH im Ansteuersignal auf Kosten des LOWs zu 
unterstützen:

Direkt am IRS21867S mit Pull-Up-Widerstand nach 3.3V -- möglichst 
niederohmig (2.2k?), so dass aber LOW noch sauber erreicht wird.
Zusätzlich ein kleiner Serien-Widerstand (zwischen DSPic und IRS21867S) 
könnte auch noch helfen.

Ändert sich dadurch was?

von H. H. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Sind definitiv beide Echt.

Wenn du da der Experte bist...

von Steffen W. (derwarze)


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H. H. schrieb:
> Wenn du da der Experte bist... >

Komm runter von Deinen hohen Roß!
Deine Tips waren kaum hilfreich, auf die simplen Fehler komme ich 
selber. Hab schliesslich schon ne Menge von den Controllern gebaut. Und 
Du?

Joe L. schrieb:
> Versuch mal testweise das HIGH im Ansteuersignal ...

Könnte was bringen, kanns aber wohl erst Montag mal Probieren. 
Serienwiderstände sind bereits drin.
Brauch ohnehin neue PLatinen, da kommt wohl noch ein Redesign vorher. Da 
kommen dann gleich Levelshifter mit hin. Probleme gabs ja erst als die 
3,3V nötig waren.
Die Versuchsplatine mit 5V Prozessor lief ja stundenlang mit Last 
einwandfrei.

von Torsten B. (butterbrotstern)


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Das ist halt der Unterschied Theorie / Praxis.
Jeder Millimeter Leiterbahn hat einige Nanohenry. Der neue Treiber 
liefert mehr Strom, also höheres dU/dt, also höherer dynamischer 
Spannungsabfall an den Leitungen. Gnd des Prozessors wird nie das 
gleiche Potential haben wie der Treiber / die Endstufe. Solche Spikes zu 
messen ist schon eine Wissenschaft für sich. Mit gutem Equipment und 
Erfahrung sieht man Sachen, von denen man früher gar nicht wußte, dass 
es sie gibt.

Gerade das Oszillogramm nochmal angesehen: BWL (BandWidthLimiter) und 
125kHz-Filter ausschalten, dann sieht man mehr, dann Timebase auf 1µs 
und die fehlerhafte Flanke genau ansehen. Auf kürzeste 
Probe-Gnd-Leitungen achten. Meine Glaskugel sagt: massives Ringing, 
daher sind die Serien-Rs (welche Werte, LowInductance-Typen?) schonmal 
hilfreich.

Bei 5V ist der Störspannungsabstand entsprechend größer.
Es liegt am Layout, bitte herzeigen, am besten mit Schaltplan(auszug).

> Wollte ja eigentlich mit den Treibern durch den höheren Strom Stress
> von den MosFet beim Schalten vermindern.
Der Schuss kann nach hinten losgehen, da EMV in der Regel schlimmer 
wird.

Moderation: Beitragsmeldung war ein Versehen

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Komm runter von Deinen hohen Roß!

Du bist es, der auf selbigem sitzt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Steffen W. schrieb:
> Eine andere ältere Platine die noch mit 5V arbeitet mit den IRS21876S
> bestückt und Laststress ausgesetzt. Und, oh Wunder, es läuft wie
> geschmiert.
Wenn mit 5V alles funktioniert, dann würde ich testweise die 3V3 mal auf 
den oberen Grenzwert des Prozessors anheben und schauen ob sich da schon 
was verbessert.

: Bearbeitet durch Moderator
von Joe L. (joelisa)


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Im Datenblatt (www.irf.com © 2010 International Rectifier) findet sich 
auf S.4 der Hinweis auf den "Design Tip DT97-3".

Diesen gibt es bei 
https://www.irf.com/technical-info/designtp/dt97-3.pdf - und ist 
überschrieben mit "Managing Transients in Control IC
Driven Power Stages".

Dort besonders "8. BOOSTING VS UNDERSHOOT IMMUNITY" würde ich mir als TO 
mal anschauen.

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