Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik H-Brücke mit N-MosFet und 100% Duty-Cycle


von Raoul D. (raoul_d219)


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Wahrscheinlich ist diese Frage schon x-mal beantwortet worden ...

Ich möchte zwei H-Brücken (MosFet) ansteuern. Allerdings so, dass auch 
100% duty-cycle möglich sind.

Die typischen Gate-Driver benötigen eine Spannung von bis zu 18V, die 
auch für den LS-Fet genommen wird. Da das ganze über einen sehr weiten 
Betriebsbereich 8-36V betrieben werden soll, war die Idee, mit Hilfe 
eines Buck-Konverters daraus 5V (und 3,3V für den µC) und dann mit einer 
Charge-Pump 10V. Damit hätten die LS-Fet schon mal 10V Gate-Ansteuerung. 
Für die HS-Fets wird es ja üblicherweise z.B. LM2105 so gemacht, dass 
dann mittels Bootstrap nochmal die Gate-Spannung für den HS-Fet 
entsprechend angehoben wird. Das funktioniert natürlich nur mit d<100%.

Daher die Fragen:

1) Wie kann man 100% erreichen (schwebende Charge-Pump?)?
2) Oder ist es üblich, einfach nur d<=99% zu belassen?

Danke!

: Verschoben durch Moderator
von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

Gegenfrage. Warum soll eine H-Brücke nicht 100% Duty können?

von Raoul D. (raoul_d219)


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Veit D. schrieb:
> Hallo,
>
> Gegenfrage. Warum soll eine H-Brücke nicht 100% Duty können?

Du musst ja für die HS-Fets die Gate-Spannung als VBatt+Ugs erzeugen, 
das wird üblicherweise per bootstrap gemacht. Dafür muss aber getastet 
werden.

von Rainer W. (rawi)


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Veit D. schrieb:
> Warum soll eine H-Brücke nicht 100% Duty können?

S.1, 13

Raoul D. schrieb:
> LM2105

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Um welche Betriebsspannung reden wir?

Versuche es bitte nicht mit den HIP4080/4081, die Dinger sind nicht 
zuverlässig und haben bei mir mal für richtig Ärger und einen Umbau auf 
zwei gute alte IR2110 Arbeitstiere mit einer Ladungspumpe (auf Basis 
eines NE555) gesorgt.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Ben B. schrieb:
> Um welche Betriebsspannung reden wir?
>
> Versuche es bitte nicht mit den HIP4080/4081, die Dinger sind nicht
> zuverlässig und haben bei mir mal für richtig Ärger und einen Umbau auf
> zwei gute alte IR2110 Arbeitstiere mit einer Ladungspumpe (auf Basis
> eines NE555) gesorgt.

Steht oben

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Toll, danke. Ich werde nachher überlegen ob ich mir das aus dem Beitrag 
nochmal herauspople, was Du mir binnen zwei Sekunden hättest sagen 
können.

Schönen Tag noch!

von Marcel V. (mavin)


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Raoul D. schrieb:
> Wie kann man 100% erreichen (schwebende Charge-Pump?)?

Mit einer komplett eigenständigen GS-Versorgungsspannung (Vcc + 10V) für 
die High Side Mosfets, aus der endlos 100% geschöpft werden kann. Klingt 
aufwendiger, ist es auch.

Raoul D. schrieb:
> Oder ist es üblich, einfach nur d<=99% zu belassen?

99% ist schon das Maximum, weil sonst die Aufladezeit der Bootstrap 
Elkos zu kurz wird. Ist am einfachsten.

von Marcel V. (mavin)


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Ben B. schrieb:
> ob ich mir das aus dem Beitrag nochmal herauspople, was Du mir binnen
> zwei Sekunden hättest sagen können.

Er hätte einfach nur LM2105 mit 6 Zeichen sagen sollen, das wäre sogar 
noch kürzer gewesen als "siehe oben" mit 10 Zeichen und er hätte sogar 
noch durch die Einsparung von 4 Zeichen 2 Sekunden gespart ;-)

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

warum keine integrierte Voll-Brücke? Oder 2 integrierte H-Brücken?

von Lu (oszi45)


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> das Maximum

Spannung ist nicht alles. Ein Oszillogramm wäre nützlich. Ein wenig 
sollte man auch auf die Umschaltzeiten achten. Falls alle MOSFETs 
leiten, könnte auch das Licht ausgehen.

von Michael B. (laberkopp)


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Raoul D. schrieb:
> Wie kann man 100% erreichen (schwebende Charge-Pump?)?

Durch eine zusätzliche Stromversorgung die VCC+10V liefert.

Wenn du sowieso 8-35V per Schaltregler auf 10, 5 und 3.3V wandeln musst, 
kannst du gut einen Trafo mit 4 Ausgangswickiungen an einem Schaltregler 
nutzen, die 3.3V reregelt, die anderen Spannungen im 
Trafowickelverhältnis.

Das ist wohl die Lösung mit den wenigsten zusätzlichen Bauteilen, 1 
Diode.

Oder du nimmst H-Brückentreiber die das von Haus aus können wie 
L6201/2/3  DRV8800

Oder machst es wie Ben

https://www.irf.com/technical-info/designtp/dt92-4.pdf

> Oder ist es üblich, einfach nur d<=99% zu belassen?

Ja, eindeutig in der Mehrzahl.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Veit D. schrieb:
> Hallo,
>
> warum keine integrierte Voll-Brücke? Oder 2 integrierte H-Brücken?

Im Moment verwende ich den DRV8245. Mehr 5A sind da aber nicht drin, 
wahrscheinlich weil die Angaben zu Rds(on) nicht stimmen.

Wenn Du mir einen vollintegrieren mit 50A sagen kannst, nehme ich den.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Michael B. schrieb:
> Oder machst es wie Ben
>
> https://www.irf.com/technical-info/designtp/dt92-4.pdf

Das meinte ich mit "schwebender Charge-Pump"

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo

bisher gab es keine Anforderungen. 5A sind was anderes wie 50A. Muss 
auch noch gekühlt werden. Für Letzteres kenne ich keine Vollintegrierte. 
Aber eine H-Brücke kenne ich - BTN9970LV, BTN9990LV, IFX007T.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Veit D. schrieb:
> Hallo
>
> bisher gab es keine Anforderungen. 5A sind was anderes wie 50A. Muss
> auch noch gekühlt werden. Für Letzteres kenne ich keine Vollintegrierte.
> Aber eine H-Brücke kenne ich - BTN9970LV, BTN9990LV, IFX007T.

Danke.
Bei den Infineon Dingern bin ich mittlerweile auch vorsichtig: der 
IFX007 war ne ziemliche Pleite, der wurde schon allein durch 20KHz PWM 
ziemlich warm. Mehr als 8A war dann auch nicht drin.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

solche Aussagen "wird warm" sind nichts sagend. Irgendwo muss die 
umgewandelte Energie ja hin. Je höher die Frequenz umso höher die 
Schaltverluste. Ein Kühlkonzept solltest du schon haben, egal welchen 
Hersteller du letztlich verwendest oder wie du es letztlich aufbaust. 
Die Dinger sind ja auch nicht billig.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Veit D. schrieb:
> solche Aussagen "wird warm" sind nichts sagend. Irgendwo muss die
> umgewandelte Energie ja hin. Je höher die Frequenz umso höher die
> Schaltverluste.

Wir sprechen von 20KHz! Da sollten die Schaltverluste keine Rolle 
spielen. Jedenfalls hat der DRV8245 damit keine Probleme. Aus Erfahrung 
kann ich sagen, dass die DBer von Infineon immer sehr "optimitisch" 
sind. Ich denke auch, es hat seinen Grundm warum beim IFX007 und auch 
bei den BTN99xx keine maximale PWM-Frequenz angegeben ist, sondern nur 
Schaltverzögerungen.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

das Limit liegt glaube ich bei allen von denen bei ca. 25kHz. Addiert 
man die entsprechenden Zeiten kann man das ausrechnen. Und alle 
Hersteller geben min. typ. und max. Werte an. Da ist nichts mit 
optimistisch im Allgemeinen. Solche allgemeinen Aussagen halte ich immer 
für etwas komisch. Wenn der DRV8245 weniger Wärme verursacht, unter 
gleichen Bedingungen, dann ist er eben besser. Dann ist das eben so. Ich 
habe doch nichts dagegen.

von Raoul D. (raoul_d219)


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Veit D. schrieb:
> das Limit liegt glaube ich bei allen von denen bei ca. 25kHz.

Wie war das mit solchen Aussagen ...? Glaube ich ... Zeig mir die Stelle 
im DB! Die gibt es nicht, deswegen traue ich den Infineon-Dinge nicht 
mehr über den Weg.

Veit D. schrieb:
> Addiert
> man die entsprechenden Zeiten kann man das ausrechnen.

Schaltverzögerungen sind was anderes als eine max. Frequenz!

von Veit D. (devil-elec)


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Raoul D. schrieb:

> Veit D. schrieb:
>> Addiert
>> man die entsprechenden Zeiten kann man das ausrechnen.
>
> Schaltverzögerungen sind was anderes als eine max. Frequenz!

Sag mal, willst du es bewusst falsch verstehen? Bei den Dingern stehen 
keine Frequenzen im Datenblatt. Dafür stehen alle möglichen Zeiten drin. 
Addiert man die entsprechenden Zeiten kann man die Periodendauer und 
damit maximale Frequenz ausrechnen. Das eine Periodendauer nicht nur aus 
einer Schaltverzögerung besteht habe ich vorausgesetzt. Möglicherweise 
war das zu viel verlangt. Tut mir echt leid. Kommt nicht wieder vor.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Also was ich schon unfreiwillig getestet habe: 500kHz gehen problemlos 
durch einen IR2110 Oldtimer. Leider fand es die angeschlossene 
Leistungsstufe nicht so toll und quittierte das mit viel zu wenig 
übertragener Leistung, aber die Kurvenform auf dem Oszi war sauber und 
man musste auf dem alten Oszi ohne direkte Frequenzanzeige schon genauer 
hinschauen, um das Problem zu sehen.

von Mi. W. (mikuwi)


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Ben B. schrieb:
> Um welche Betriebsspannung reden wir?
>
> Versuche es bitte nicht mit den HIP4080/4081, die Dinger sind nicht
> zuverlässig und haben bei mir mal für richtig Ärger und einen Umbau auf
> zwei gute alte IR2110 Arbeitstiere mit einer Ladungspumpe (auf Basis
> eines NE555) gesorgt.

Tja.. und hier laufen die 4081 und 4083 in größeren Stückzahlen vom 
mehreren k/a als Gatetreiber für 24V/10A DC-Motoren und nix feigelt....

iaW: Nur weil Du damals Probleme hattest sind das noch lang keine 
unbrauchbaren Teile.

Allerdings: ich würd die heute wegen der nötigen Zusatzbeschaltung auch 
nicht mehr verbauen sondern die Ladungspunpe aus dem üblichen Stepdown 
mit einigen Zusatzteilen generieren.

von Hartmut  . (rio71)


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Marcel V. schrieb:
>> Wie kann man 100% erreichen (schwebende Charge-Pump?)?
>
> Mit einer komplett eigenständigen GS-Versorgungsspannung (Vcc + 10V) für
> die High Side Mosfets, aus der endlos 100% geschöpft werden kann. Klingt
> aufwendiger, ist es auch.
>
aufwendiger..?? mit nem isolierten preiswerten DC-DC wandler..

https://www.google.com/search?q=dc-dc+1w&tbm=isch

[Mod: Lebenslauf aus Link entfernt]

: Bearbeitet durch Moderator
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