Hallo, ich bin noch neu hier deswegen kenne ich vielleicht nicht alle gebräuchlichen Umgangsarten hier. Mein Projekt ist eine Halbbrücke welche einen Schwingkreis mit einer Induktivität und einem Kondensator schalten soll. Das Funktioniert soweit so gut auch, doch leider hab ich ein Problem. Wenn ich die Mosfets mit einem kleineren Dutycycle ansteuere also zum beispiel oben 30% und unten 30% habe ich das Problem, dass die Mosfets nur einschalten bzw. Ausschalten wenn der jeweilig andere Mosfet seinen Status wechselt mein Problem das sich da eine kleine überlappung ergibt welche ich gerne verhinder würde und deswegen den einen erst ganz abschalten möchte, bevor der jeweils andere eingeschaltet wird. mit einer gewissen Totzeit. die Ansteuerung des Mosfets mit dem Treiber ist richtig und die Gates werden richtig angesteuert(mit entsprechender Totzeit), aber trotzdem schalten die Mosfets nicht so wie sie sollen? Hat hier jemand einen Rat wie ich das Problem lösen könnte? Anbei noch das aufgenommene Oszillogram und der Teil vom Schaltplan welcher dem Leistungsteil entspricht. Die Simulation in LT-Spice ergibt leider das gleiche Probelem.
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Die Totzeit wird entweder durch Dein Treiber-IC oder durch Deine Ansteuerung (meist µC) sichergestellt. Aus Deinem Oszillogramm ist leider nicht zu erkennen, wo Du welche Spannung gemessen hast, auch ist die Anzeige der Skallierung im Oszilloskop nicht richtig eingestellt. Weiterhin fehlen wesentliche Teile Deines Schaltplans, die für Dein beschriebenes Problem verantwortlich sein können.
> Hat hier jemand einen Rat wie ich das Problem lösen könnte?
Du hast du Schaltung doch entwickelt oder? Und nicht nur kopiert? :-)
Und als du auf die absurde Idee gekommen bist deine Widerstaende R_on
und Roff zu nennen, was hast du dir dabei gedacht? Wie hast die
berechnet? Hast du dabei korrekt die Gatekapazitaet deiner Mosfet
beruecksichtigt? Passend zu deiner Schaltfrequenz?
Oh..und es gibt Mikrocontroller die brauchen solche Widerstaende nicht.
(z.B CH32V003) da kannst du eine deadtime im Timer einstellen. Solltest
du bei deinem auch mal pruefen. Das ist viel besser.
Vanye
Vanye R. schrieb: >> Hat hier jemand einen Rat wie ich das Problem lösen könnte? > > Du hast du Schaltung doch entwickelt oder? Und nicht nur kopiert? :-) > > Und als du auf die absurde Idee gekommen bist deine Widerstaende R_on > und Roff zu nennen, was hast du dir dabei gedacht? Wie hast die > berechnet? Hast du dabei korrekt die Gatekapazitaet deiner Mosfet > beruecksichtigt? Passend zu deiner Schaltfrequenz? > > Oh..und es gibt Mikrocontroller die brauchen solche Widerstaende nicht. > (z.B CH32V003) da kannst du eine deadtime im Timer einstellen. Solltest > du bei deinem auch mal pruefen. Das ist viel besser. > > Vanye Prinzipiell hab ich das Schaltbild welches im Datenblatt des Treibers empfohlen wird kopiert und auf die bedürfnisse angepasst was auch mit dem Betreuer meiner BA abgesprochen wird welcher aber zur Zeit nicht da ist deswegen kann ich ihn nicht fragen. Ron ist natürlich dafür da um den Strom in das Gate zu begrenzen damit er langsamer einschaltet und es zu weniger überspannungen kommt. Roff ist dafür da um mittels der Diode den Strom schneller aus dem Gate fließen zu lassen um den Mosfet schnell abzuschalten.
Martin schrieb: > Die Totzeit wird entweder durch Dein Treiber-IC oder durch Deine > Ansteuerung (meist µC) sichergestellt. > Aus Deinem Oszillogramm ist leider nicht zu erkennen, wo Du welche > Spannung gemessen hast, auch ist die Anzeige der Skallierung im > Oszilloskop nicht richtig eingestellt. > Weiterhin fehlen wesentliche Teile Deines Schaltplans, die für Dein > beschriebenes Problem verantwortlich sein können. Also ansteuerung ist richtig mit Totzeit die durch einen isolierenden Gate Treiber UCC21540 nochmals sichergestellt da er eine Overlap protection mit einstellbarer Deadtime hat. Sofern schonmal kein Problem von der ansteuer seite. Die verwendeten Mosfets sind N-Kanal Mosfets. Im Oszillogram sieht man am obersten und untersten Channel die Spannung am Gate. Bei der High-Side ist eine Bootstrap vorhanden die das Potenzial am Gate auf 14,6 V über dem Potenzial an Source anhebt. Bei der Low-Side ist das Potenzial 15V gemessen gegen Ground. Rboot ist an die gleiche 15V spannungsquelle angeschlossen wie VDDB. Welche teile des Schaltplans fehlen denn die für das Problem verantwortlich sein können?
Vanye R. schrieb: > Oh..und es gibt Mikrocontroller die brauchen solche Widerstaende nicht. > (z.B CH32V003) da kannst du eine deadtime im Timer einstellen. Solltest > du bei deinem auch mal pruefen. Das ist viel besser. Hat der TO auch gerade geschrieben. R_on und R_off stellen die Schaltgeschwindigkeit ein. Die Totzeit kann jeder auch nur halbwegs aktuelle µC in Software. Ich kann in deinem Oszibild die bunten Linien nicht sauber zuordnen. Ich Vermute Kanal 1 und 4 ist die Gatespannung. Aber was bringt dich auf Idee, das das anders aussehen müsste? Kann es sein, das der Strom noch ganz lange freiläuft und sich die gemessene Spannung erst mit dem nächsten Einschalten des komplementären Mosfets ändert? Will Sagen: vielleicht muss das ja so aussehen.
Das generelle Problem ist nicht irgendein Timing sondern das die Mosfets unabhängig von ihrer eigenen Ansteurung schalten abhängig davon wie der andere Mosfet schaltet. Am Oszillogram sieht man das die Totzeit zwischen den beiden gemessenen Einschaltimpulsen am Gate mehr als Genug ist. Nur schaltet der eine Transistor in abhängigkeit vom anderen Transistor und nicht in abhängigkeit des Ansteuersignals
Benjamin K. schrieb: > Vanye R. schrieb: > >> Oh..und es gibt Mikrocontroller die brauchen solche Widerstaende nicht. >> (z.B CH32V003) da kannst du eine deadtime im Timer einstellen. Solltest >> du bei deinem auch mal pruefen. Das ist viel besser. > > Hat der TO auch gerade geschrieben. > R_on und R_off stellen die Schaltgeschwindigkeit ein. Die Totzeit kann > jeder auch nur halbwegs aktuelle µC in Software. > > Ich kann in deinem Oszibild die bunten Linien nicht sauber zuordnen. > Ich Vermute Kanal 1 und 4 ist die Gatespannung. > > Aber was bringt dich auf Idee, das das anders aussehen müsste? > Kann es sein, das der Strom noch ganz lange freiläuft und sich die > gemessene Spannung erst mit dem nächsten Einschalten des komplementären > Mosfets ändert? > Will Sagen: vielleicht muss das ja so aussehen. Genau 1 und 4 ist die Gatespannung 1+2 gehören zu einem Mosfet und 3+4 gehören zum anderen. Deadtime ist Softwareseitig vom µC eingebaut und hardwareseitig im Treiber um sicher zu gehen Naja ich glaub schon das es ungefähr so aussehen sollte, doch mir ist die Schaltung auf alle Fälle abgeraucht und ich meine es kann nur noch an diesem kurzen überlappen liegen ;( deswegen versuche ich das zu vermeiden Ich glaube auch das es so lange freiläuft wollte dieses Problem gerne lösen
Vanye R. schrieb: > Und als du auf die absurde Idee gekommen bist deine Widerstaende R_on > und Roff zu nennen, was hast du dir dabei gedacht? Die Namen machen durchaus Sinn. > Wie hast die berechnet? Die Größe der Werte srhrn gut aus, mittels Oszillogrammen lassen sich die optimalen Werte bestimmen. > Hast du dabei korrekt die Gatekapazitaet deiner Mosfet > beruecksichtigt? Anhand der Werte scheint es so. > Passend zu deiner Schaltfrequenz? Die Schaltfrerquenz spielt hier nur eine untergeordnete Rolle. Wichtig ist der zeitliche Ablauf (im ns-Bereich) beim Ein- und Ausschalten. > Oh..und es gibt Mikrocontroller die brauchen solche Widerstaende nicht. Hast Du den Sinn der Widerstände wirklich verstanden??? Woher kennt der µC die Eigenschaften der jeweils verwendeten MOSFETs und natürlich auch die Induktivitäten (bedingt durch die Leitungslängen) Deines Layouts? > (z.B CH32V003) da kannst du eine deadtime im Timer einstellen. Es gibt viele µCs mit Deadt-Time-Einstellmöglichkeit. Alternativ sollte der Treiber solch eine Möglichkeit haben. Die Gate-Widerstände zur Begrenzug des Ladestromes der Gate-Kapazität müssen aber unabhängig davon vorgesehen werden.
Nemesis schrieb: > Welche teile des Schaltplans fehlen denn die für das Problem > verantwortlich sein können? Sind die Spannungen VDD und VSS korrekt für die verwendeten MOSFETs? Wohin führt R_boot? Vollständiger Name des Treibers? Wie werden Deine Betriebsspannungen erzeugt? Gibt es relevante parasitäre Induktivitäten? Wie sieht die Last aus?
Nemesis schrieb: > Genau 1 und 4 ist die Gatespannung 1+2 gehören zu einem Mosfet > und 3+4 gehören zum anderen. Wie gehören dazu? Grün ist die Spannung D-S von Mosfet Gelb? Und Blau die D_S Spannung von Mosfet Rosa? > > Deadtime ist Softwareseitig vom µC eingebaut und hardwareseitig im > Treiber um sicher zu gehen Die Totzeit wird es nicht sein. Die Gatespannungen zeigen eindeutig, das der Mosfet schon lange ausgeschaltet ist. Kannst du den Strom in die Last messen? Ich denke, dann wird vieles verständlicher. Zumindest ich verstehe es noch nicht.
Martin schrieb: > Nemesis schrieb: >> Welche teile des Schaltplans fehlen denn die für das Problem >> verantwortlich sein können? > > Sind die Spannungen VDD und VSS korrekt für die verwendeten MOSFETs? Ja sind 15V (Vth3,5-4,5V/Millerplateau bei 5,6V) > Wohin führt R_boot? Der ist wie VDDB and eine 15V Gleichspannungsquelle angeschlossen > Vollständiger Name des Treibers? UCC21540 von Texas Instruments > Wie werden Deine Betriebsspannungen erzeugt? 15V durch einen gleichspannungswandler von Traco der 12->15V wandelt und galvanisch getrennt ist. Derzeit 0-400V von einem externen Gleichstromnetzteil(Labornetzteil) > Gibt es relevante parasitäre Induktivitäten? Ich hab versucht sie so weit wie möglich zu reduzieren, also würde ich sagen Nein. > Wie sieht die Last aus? Transformator für Hochspannung oder ein Ohmscher Widerstand, da Testphase
Deine ganannten Spannungswerte sind gemäß Datenblatt der MOSFETs OK. Allerdings sehe ich in Deinem Oszillogramm andere Werte. Auch wäre es gut zu wissen, wie Du die Werte mit dem Oszilloskop überhaupt gemessen hast? Ich hoffe, Du hast sie mit entsprechend schnellen Diffenrentialtastköpfen aufgenommen. Alles Andere wäre Murks.
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Benjamin K. schrieb: > Nemesis schrieb: > >> Genau 1 und 4 ist die Gatespannung 1+2 gehören zu einem Mosfet >> und 3+4 gehören zum anderen. > > Wie gehören dazu? Grün ist die Spannung D-S von Mosfet Gelb? genau so > Und Blau die D_S Spannung von Mosfet Rosa? genau so > >> >> Deadtime ist Softwareseitig vom µC eingebaut und hardwareseitig im >> Treiber um sicher zu gehen > > Die Totzeit wird es nicht sein. Die Gatespannungen zeigen eindeutig, das > der Mosfet schon lange ausgeschaltet ist. also meinst du der Mosfet ist schon Lange ausgeschaltet und das Oszillogram zeigt eben an das er durchgeschaltet ist da noch Strom fließt? Kann ich verhindern das Stromfließt? > > Kannst du den Strom in die Last messen? Ich denke, dann wird vieles > verständlicher. Zumindest ich verstehe es noch nicht. Ja je nach eingestellter Frequenz ergibt sich ein einfacher Sinus ich stelle dir mal die entsprechenden Oszishots rein die ich hab. Bei der Simulation die größen der Werte ignorieren da ich die entsprechend verschoben habe damit man sie besser sehen kann
Nemesis schrieb: > also meinst du der Mosfet ist schon Lange ausgeschaltet und das > Oszillogram zeigt eben an das er durchgeschaltet ist da noch Strom > fließt? > Kann ich verhindern das Stromfließt? Entweder liegt hier ein massiver Meßfehler vor, oder Du hast halt doch relevante Induktivitäten im System, die über die Freilaufdioden weiter Strom fließen lassen.
Martin schrieb: > Deine ganannten Spannungswerte sind gemäß Datenblatt der MOSFETs OK. > Allerdings sehe ich in Deinem Oszillogramm andere Werte. Auch wäre es > gut zu wissen, wie Du die Werte mit dem Oszilloskop überhaupt gemessen beim ersten hab ich ausversehen das Tastkopfverhältnis falsch eingestellt zum Test hab ich die Halbbrücke mit ca. 25V betrieben damit es nicht gefährlich ist beim hinfassen die Gatespannungen hab ich mittels einer Nadel gemessen die ich draufgehalten hab. jeweils zum Potenzial des Drains vom Mosfet. > hast? Ich hoffe, Du hast sie mit entsprechend schnellen > Diffenrentialtastköpfen aufgenommen. Alles Andere wäre Murks. Ja wurde natürlich mit den Differenztastköpfen gemessen
Nemesis schrieb: > zum Test hab ich die Halbbrücke mit ca. 25V betrieben damit es nicht > gefährlich ist beim hinfassen Das sollte egal sein. Läßt Deine Last permanet Strom fließen, oder lädst Du nur einen (parasitären) Kondensator am Ausgang auf? Mit dem Oszilloskop betrachtest Du ja nur die Spannungen, die einen komplett anderen Verlauf als der resultierende Strom haben können.
Nemesis schrieb: > Anbei noch das aufgenommene Oszillogram Welche Kurve steht wofür und wo ist das Problem ? Ich sehe 2 ca. 50% eingeschaltete Signale (50:1) wohl die Gates der MOSFETs in Bezug auf ihren Source, und 2 500:1 die wohl das Ausgangssignal sein sollen, was natürlich wegen dem Schwingkreis auch nach dem Ausschalten der MOSFETs weiter läuft bis in Gegenrichtung polarisiert wird. Ich sehe keine Überlappungsprobleme und nur geringes Übersprechen (die kleinen Nadeln in den low Gate Signalen) ABER: Ein Schwingkreis bildet normalerweise Spannungen aus, die grösser als die Anregungsspannung sind, bei Güte 10 z B. 10 x so hohe Spannung. Das ist bei Ansteuerung durch eine Halbbrücke mit Freilaufdioden nicht möglich, höhere Spannungen werden beschnitten. Schwingkreise regt man nicht mit Halbbrücken an sondern mit ClassC.
In deinem Bild Scope_4.png passt doch der Stromverlauf halbwegs zu den Spannungen ganz am Anfang. - Der Mosfet geht an. - Spannung D-S wird zu null - irgendetwas wird umgeladen und der Strom klingt wieder ab, wird zu null - Mosfet geht aus - Die Spannung D-S ändert sich NICHT, da kein Stromfluss - Der andere Mosfet geht an - Die Spannung wird maximal. Passt doch. Erklärungsansatz: Deine Ursachenvermutung "aber trotzdem schalten die Mosfets nicht so wie sie sollen? " ist möglicherweise falsch. Der Defekt hat eine andere Ursache. Zu Viel Strom? Spannungsspitzen beim Schalten unter ungünstigen Arbeitspunkten? ...
MOSFETs sterben entweder über die Spannung (UGS oder UDS), über den Strom oder über eine zu hohe Leistung (in Verbindung mit der realen Kristalltemperatur). Mit Kenntnis Deiner Last (incl. Zuleitungsinduktivitäten) solltest Du herausfinden, welcher Parameter (siehe Datenblatt) hier verletzt wird.
Vielleicht für den Anfang mal nur einen ohmschen Spannungsteiler als Last verwenden, der unbelastet auf halber Betriebsspannung liegt. Messen. Verstehen. Da sieht man, wann welcher FET leitet. Danach schrittweise ein wenig L und C zugeben, und jeweils das Oszillogramm studieren. Das gibt Wow-Effekte, versprochen. Speziell die Punkte, wo die Energie aus L und C reicht, um die inversdioden leitend zu machen. Und ggf eine Rückspeisung auf die Versorgung stattfindet. Sehr spannend alles. Eine Stromzange fürs Oszi hilft auch.
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> Ron ist natürlich dafür da um den Strom in das Gate zu begrenzen damit > er langsamer einschaltet und es zu weniger überspannungen kommt. Roff > ist dafür da um mittels der Diode den Strom schneller aus dem Gate > fließen zu lassen um den Mosfet schnell abzuschalten. Das ist richtig und hab ich auch anhand deiner etwas schraegen Widerstandsbezeichnung vermutet. Aber wenn du, wie du spaeter sagst bereits eine Totzeit hast, dann brauchst du das ja nicht! Ausserdem waeren dazu IHMO die Werte sehr klein. Es gibt aber noch einen anderen Grund warum man gerne mal einen kleinen Gatewiderstand im Ohmbereich hat. Man kann damit schon mal eine gewisse Schwingneigung bedaempfen und IMHO noch wichtiger, man kann durch Variation der Groesse Wirkungsgrad gegen weniger EMV Probleme einstauschen. Also die Schaltflanken flacher machen. Allerdings reicht dann ein Widerstand und die Diodensache kommt mir merkwuerdig/unnoetig vor. Noch ein Tip. Wenn ich fuer mich(!) Messungen mache und als Bild ablege. Dann schreibe ich danach mit Gimp ein paar Infos direkt in das Bild rein. Ich haenge mal ein Beispiel, das nichts mit diesem Thread zutun hat, an. Wie gesagt, das mache ich fuer mich! Weil man selber das besser versteht wenn man ein paar Jahr spaeter da drauf schaut. Wenn ich aber Wissen/Diskussion von/mit anderen Leuten haben will dann ist sowas doppelt wichtig! Dann bekommt man viel mehr und bessere Antworten. BTW: Hab gerade ein sehr interessantes video von Sam ben-Yaakov gesehen: https://www.youtube.com/watch?v=j6JEerUgUGQ Das passt vielleicht nicht direkt zu deinem Problem weil es keine PushPull Endstufe ist sondern ein Flyback Schaltregler, aber es zeigt sehr eindrucklich was kleine unbeachtete Kapazitaeten und Induktivitaeten so alles lustiges bewirken koennen. Und was wissen wir schon ueber deine Last. .-) Vanye
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