Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Cmos H-Brücken Inverter saugt Quelle leer


von Flo (f_f)


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Hallo und guten Abend miteinander.
Ich bin Florian und neu hier.

Ich bastel grade an einer H-Brücke mit zwei CMOS-Invertern und weiß 
nicht mehr weiter. Immer wenn ich die Eingänge an den Gates laufen lasse 
(2x 5v, ivertiertes 50% Rechtecksignal) bricht die Spannung in der 
Quelle ein (20V) und ich hab keinen Schimmer wo der Strom hin fließt. 
Kann mit jemand auf die Sprünge helfen?

Schaltplan schnell in den Anhang gepackt. Was anderes bekomm ich auf die 
chnelle nicht zusammen. Die CMOS sind zwei Si4559ADY, dargestellt als N- 
und P-MOSFET.

: Verschoben durch Moderator
von Jens G. (jensig)


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Florian schrieb:
> Si4559ADY

Florian schrieb:
> Immer wenn ich die Eingänge an den Gates laufen lasse
> (2x 5v, ivertiertes 50% Rechtecksignal) bricht die Spannung in der
> Quelle ein (20V) und ich hab keinen Schimmer wo der Strom hin fließt.
> Kann mit jemand auf die Sprünge helfen?

Ja, was werden wohl beide T oben und unten für eine Ugs sehen, wenn du 
5V gegen Masse an die verbundenen Gates anlegst, und was werden die dann 
dabei wohl machen?

: Bearbeitet durch User
von Heiner B. (karadur)


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Die oberen FETs leiten immer. Mach Vcc mal 5V.

von Flo (f_f)


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Heiner B. schrieb:
> Die oberen FETs leiten immer. Mach Vcc mal 5V.

Wieso leiten die immer wenn wechselseitig 5V auf den Gates liegen?

von Flo (f_f)


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> Ja, was werden wohl beide T oben und unten für eine Ugs sehen, wenn du
> 5V gegen Masse an die verbundenen Gates anlegst, und was werden die dann
> dabei wohl machen?

In meinen Augen wechselseitig nicht leiten bei -15V???

Ziel ist an den beiden Dioden zwischen den Drains +/- 20V zu haben.

Funktioniert auch insoweit, dass die beiden LED wechselnd blinken.

von Christian L. (cyan)


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Weil deren Gate Source Spannung -15V bzw. -20V beträgt und niemals 0V. 
Damit sind sie immer ON. Eventuell sind beide Oxidschichten sogar schon 
geschädigt, je nachdem, wieviel diese aushalten.

von Flo (f_f)


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Christian L. schrieb:
> Weil deren Gate Source Spannung -15V bzw. -20V beträgt und niemals 0V.
> Damit sind sie immer ON. Eventuell sind beide Oxidschichten sogar schon
> geschädigt, je nachdem, wieviel diese aushalten.

Laut Datenblatt halten die eine V_GS von +/- 20V aus.

von Christian L. (cyan)


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Ja aber nur als absolute maximum Rating. Diese Werte sollten niemals 
überschritten werden. Aber schon Leitungsinduktivitäten können zu 
Überschwingern führen, sodass die Oxidschicht durchschlägt.

von Flo (f_f)


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Ich hab echt nen Hänger was P-Kanal angeht. Lösung? Transistor zwischen 
mit 20v VDD durchschalten und Pulldown auf Ground am P-Kanal Gate? Also 
mit Auftrennen der beiden Gates natürlich.

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


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Du musst auch was gegen Shoot-Through unternehmen!

von Christian L. (cyan)


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Eine Lösung nur mit Transistor nach Masse und Widerstand als Pull-up als 
Inverter allein löst aber noch nicht das Problem mit der möglichen 
Überspannung. Eine Z-Diode zwischen Kollektor und Widerstand könnte die 
Spannung am Gate begrenzen. Dabei würde dann das Gate zwischen 
Widerstand und Z-Diode liegen. Allerdings müsste man noch schauen, ob 
das Timing passt und es nicht zu einem Halbbrückenschluss kommen kann.
Wenn du eh Bauteile bestellen musst, dann kannst du evtl. besser auch 
gleich einen fertigen Treiber kaufen, welcher sowas, wie einen 
Halbbrückenschluss verhindert.

von Flo (f_f)


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H. H. schrieb:
> Du musst auch was gegen Shoot-Through unternehmen!

Hab den Timer so gestellt, das die nächste Square immer erst 
einschaltet, nachdem beide gleichzeitig 100µs auf Ground sind.

von Flo (f_f)


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Christian L. schrieb:
> Eine Lösung nur mit Transistor nach Masse und Widerstand als Pull-up als
> Inverter allein löst aber noch nicht das Problem mit der möglichen
> Überspannung. Eine Z-Diode zwischen Kollektor und Widerstand könnte die
> Spannung am Gate begrenzen. Dabei würde dann das Gate zwischen
> Widerstand und Z-Diode liegen. Allerdings müsste man noch schauen, ob
> das Timing passt und es nicht zu einem Halbbrückenschluss kommen kann.
> Wenn du eh Bauteile bestellen musst, dann kannst du evtl. besser auch
> gleich einen fertigen Treiber kaufen, welcher sowas, wie einen
> Halbbrückenschluss verhindert.

Hast du eine Empfehlung für einen Treiber? Ich würde gern eine H-Brücke 
aufbauen, die in der Mitte eine Rechteckspannung von bis zu +/- 40V 
liefern kann bei +40V VDD. ich hatte dafür eigentlich den 4559 
auserwählt... :-(

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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von Flo (f_f)


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OK, ich sehs ein, der 4559 ist Grütze dafür...
ich würds mal mit dem L6202 probieren.

Oder hier eine Auswahl von bestellen die über 35V schafft:

https://www.mikrocontroller.net/articles/H-Br%C3%BCcken_%C3%9Cbersicht

Danke für eure Hilfe. Falls jemand noch einen einfachen Einfall hat, wie 
ich die Schaltung retten kann ohne 2 Qudratmeter Steckbrett...

: Bearbeitet durch User
von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Florian schrieb:
> ohne 2 Qudratmeter Steckbrett...

BTS7960

von H. H. (Gast)


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Florian schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Du musst auch was gegen Shoot-Through unternehmen!
>
> Hab den Timer so gestellt, das die nächste Square immer erst
> einschaltet, nachdem beide gleichzeitig 100µs auf Ground sind.

Du hast es nicht verstanden.

von Sebastian W. (wangnick)


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Florian schrieb:
> ohne 2 Qudratmeter Steckbrett

https://www.pololu.com/product/4039

LG, Sebastian

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Florian schrieb:
> Falls jemand noch einen einfachen Einfall hat, wie
> ich die Schaltung retten kann ohne 2 Qudratmeter Steckbrett...

Im Prinzip so wie das Bild. Funktioniert aber nur, wenn die LED 
taktmäßig mit ein paar hundert Hertz angesteuert werden.

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (bmk)


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Und hier die Lösung für 2 Quadratmeter Steckbrett:
(Ich hoffe, Lippy ist mir nicht böse)

Eigentlich mehr zur Anschauung, wie man es diskrekt richtig macht.

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


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Florian schrieb:
> Kann mit jemand auf die Sprünge helfen?
Prinzipschaltungen funktionieren nur im Prinzip. Richtige, 
funktionierende H-Brücken brauchen mehr Bauteile.

Mach dich mal schlau, was ein shoot thru ist, und was man tun muss, dass 
er niemals auftritt
- https://www.google.com/search?q=h+bridge+shoot+through

Die zweite Antwort dort fasst es knapp zusammen:
- 
https://www.reddit.com/r/ElectricalEngineering/comments/1bba7eq/hbridge_configuration_to_prevent_shoot_through/

Florian schrieb:
> Laut Datenblatt halten die eine V_GS von +/- 20V aus.
Man legt eine Schaltung nie nach den Absolute Maximum Ratings aus, 
sondern bleibt ein gutes Stück davon weg.

Mein Tipp: sieh dir mal diese Links und die zugehörigen Schaltungen an. 
Da bekommst du einen Überblick, wie es richtig geht:
- https://www.google.com/search?q=h+bridge+60v

Es ist kein Zufall, dass ich nach 60V suche, obwohl du nur 40V brauchst.

Mein zweiter Tipp: verwende die offensichtlich einfachste Schaltung nur 
dann wenn du die komplett verstanden hast und sie dann noch immer für 
deinen Anwendungsfall taugt.

von Michael B. (laberkopp)


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Florian schrieb:
> Schaltplan schnell in den Anhang gepackt

NATÜRLICH funktioniert das nicht, Gründe wurden genannt. Wie man's 
richtig macht:

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Immer gegenseitig ansteuern.

von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Moin,
vielleicht ist diese Halbbrücke was für Dich. Die habe ich für meinen 
Schrittmotor gebaut. Da ich den Motor mit Konstantstrom betreibe, 
schwankt die Betriebsspannung sehr von wenigen Volt bis über 70 Volt. 
Die Ansteuerung ist über den OK vom Leistungsteil getrennt. Das 
funktioniert bei mir sehr gut.
Gruß
 Carsten

von Flo (f_f)


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Dieter D. schrieb:
> Florian schrieb:
>> Falls jemand noch einen einfachen Einfall hat, wie
>> ich die Schaltung retten kann ohne 2 Qudratmeter Steckbrett...
>
> Im Prinzip so wie das Bild. Funktioniert aber nur, wenn die LED
> taktmäßig mit ein paar hundert Hertz angesteuert werden.

Find ich super, danke. Ich würde dann anstatt dem C einfach die 
Treiberschaltung vom 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1201131.htm an das Gate 
des P-Kanal knoten und gut ist. An den Drains hängt ohnehin kaum Last 
und ich will das Ganze mit 3-10kHz betreiben.

von Flo (f_f)


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Carsten-Peter C. schrieb:
> Moin,
> vielleicht ist diese Halbbrücke was für Dich. Die habe ich für meinen
> Schrittmotor gebaut. Da ich den Motor mit Konstantstrom betreibe,
> schwankt die Betriebsspannung sehr von wenigen Volt bis über 70 Volt.
> Die Ansteuerung ist über den OK vom Leistungsteil getrennt. Das
> funktioniert bei mir sehr gut.
> Gruß
>  Carsten

Sieht auch gut aus, aber ich brauch die Drains auf einem freien Ende. 
DIE LED sind nur zum Testen als Verbraucher und visu drin. Ich versuchs 
erstmal mit der Trennung wie vom Dieter vorgeschlagen.

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Carsten-Peter C. schrieb:
> vielleicht ist diese Halbbrücke was für Dich.

Der Vorteil dieser Schaltung ist, dass der "shoot through Fall" 
konstruktionsbedingt hier nie eintreten kann.

👍

Nachteilig ist, dass bei einer H-Brücke zwei völlig galvanisch 
voneinander getrennte Brückentreiberversorgungsspannungen benötigt 
werden, die sich deswegen leider nur noch über langsame Optokoppler 
ansteuern lassen. Für niedrige Frequenzen ist das aber ok.

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