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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Vermeiden von Shoot Through in einer H-Bruecke


Autor: romanua (Gast)
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Hallo,

ich  moechte Shoot Through (beide MOSFETS an einer Seite leitend) in der 
H-Bruecke vorbeugen. Die Bruecke wird nicht von einem uC getrieben, 
deswegen kann ich leider keine Softwareloesung anwenden.

Ich brauche praktisch eine Schaltung, wo ich Pause zwischen 
Ein-/Ausschalten
der High/Low side MOSFETS einstellen kann. Im Anhang ist eine Schaltung, 
die das zeigt, was prinzimaessig brauche.


Kennt Ihr Schaltungen bzw habt Ihr Ideen, wie man sowas am 
vernünftigsten realisiert?

mfg

Autor: tobias hofer (Gast)
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Mit deiner Schaltung stellst du lediglich die Totzeit ein. Das wird auch 
in
der praxis so gemacht. Du müsstes sicherlich noch einen Pulformer nach 
den C's einfügen, sonst wird dir bei höheren Schaltfrequenzen der 
MOS-FET im linearen Bereich arbeiten.

Wenn du eine "arm shoot trough" Situation auch unter statischen 
bedingungen realisieren möchtes brauchst du eine entsprechende Logik, 
sollte mit ein paar exor gattern ja gut realisierbar sein.

Autor: romanua (Gast)
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@tobias hofer

Tobias, danke fuer die Antwort. Kannst Du mir bitte noch erklaeren, was 
Du mit "arm shoot trough"  meinst?

Autor: tobias hofer (Gast)
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>Du mit "arm shoot trough"  meinst?

Das gleiche wie du oben geschrieben hast. Das der obere und untere 
Schalter gleichzeitig einschalten. Vieleicht ist das english auch nicht 
richtig geschrieben.

Autor: romanua (Gast)
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Hmm, dann verstehe ich etwas nicht.
In der Schaltung oben, kann man  beide MOSFETS derselben Halb-Bruecke 
nicht permanent leitend machen, da einer ein P- und der andere ein 
N-MOSFET sind, deren Gates verbunden sind. Sehe ich das richtig?

Nur beim Umschalten koennen sie kurze Zeit gleichzeitig leitend sein. In 
der Schaltung wird durch RC das Einschaten gegenüber dem Ausschalten von 
MOSFETS in derselben Halb-Bruecke verspätet.

Ich sehe nicht, wo ich die von Dir erwähnten Gatter einsetzen koennte.


mfg

Autor: tobias hofer (Gast)
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>In der Schaltung oben, kann man  beide MOSFETS derselben Halb-Bruecke
>nicht permanent leitend machen, da einer ein P- und der andere ein
>N-MOSFET sind, deren Gates verbunden sind. Sehe ich das richtig?

ja da hast du natürlich recht, habe die schaltung nicht richtig 
angeschaut, sorry. also vergiss das mit den gattern.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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man könnte direkt an den Gates mit Gattern vom 40106 (je 3x parallel) 
die Sache noch etwas eleganter gestalten. So vermeidet den schleichenden 
Einschaltvorgang im Mosfet.
Allerdings invertiert der 40106?

Autor: Basstler (Gast)
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Ich habe das in einer Vollbrücke so gelöst, die Signale werden bei mir 
bevor sie zum Gatetreiber gehen, mittels Trimmer und kleinen C (kommt 
auf die Verzögerungszeit an) abgefangen. Danach mit einem 4093 (CMOS 
NAND mit Schmitttrigger Eingängen) wieder aufgepäppelt. Geht prima.

Aus eigener Erfahrung kann ich noch einbringen, dass es je nach Mosfet 
und Schaltfrequenz noch ein Problem gibt. Die Inversdiode !
Die ist ja nunmal in jedem Mosfet vorhanden (konstruktiv).
Man kann zwar mit etwas Geschick die Fets beim Einschalten abbremsen, 
sollte aber nicht vergessen, dass die Inversdiode in der Regel langsamer 
ist, als der Fet.
Stichwort Sperrverzugszeit (Trr) ! Also bei Brückenschaltungen (halb 
oder voll) dies auch beachten.
Man kann mit einem Oszi zwar die Gate Signale auf ausreichend Totzeit 
überprüfen, aber die Shot-Trough Peaks lassen sich nur im Strom erkenne.
Sind fiese Nadeln im ns Bereich, kaum messbar.

Viel Erfolg....

Autor: Falk (Gast)
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@ Basstler

>Ich habe das in einer Vollbrücke so gelöst, die Signale werden bei mir
>bevor sie zum Gatetreiber gehen, mittels Trimmer und kleinen C (kommt
>auf die Verzögerungszeit an) abgefangen. Danach mit einem 4093 (CMOS
>NAND mit Schmitttrigger Eingängen) wieder aufgepäppelt. Geht prima.

Von solchen "Lösungen" würde ich abraten. Was wirklich gebraucht wird 
ist ein RICHTIGER Totzeitgenerator, und zwar einer, der abhängig von der 
Schaltrichtung mal verzögert und mal nicht.
Beim EINSCHALTEN der MOSFETS muss er verzögern, beim AUSSCHALTEN darf er 
NICHT verzögern!

Die meisten H-Brücken haben das schon eingebaut.

>sollte aber nicht vergessen, dass die Inversdiode in der Regel langsamer
>ist, als der Fet.

??? Das wäre mir neu.

>Sind fiese Nadeln im ns Bereich, kaum messbar.

Liegt wohl eher an deiner falschen Ansteuerung.

MFG
Falk

Autor: Basstler (Gast)
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@Falk

Eije, also das schnellere Abschalten besorgt eine Diode in richtiger 
Richtung
parallel zum Trimmer ! Ist aufgebaut und funktioniert seit knapp 10 
Monaten fehlerfrei.

Und das bewirkt sehr wohl einen Totzeitgenerator, das einstellbare 
RC-Glied in Verbindung mit dem definierten Schaltpunkt des 
Schmitttriggers. Ein kleiner Test mit PSpice und Du kannst es sehen.

Zum Thema Inversdiode, bsp. :

IRFB31N20D
Td(on) 16ns, Tr 38ns, Td(off) 26ns, Tf 10ns, Trr 200ns !!

IRFP260N
Td(on) 17ns, Tr 60ns, Td(off) 55ns, Tf 48ns, Trr 268ns !!

Hoffe Du hast jetzt was neues gelernt.

Und die Ansteuerung ist optimal, wie die Totzeit, sonst könnte ich kaum 
den IRFP260N in einer H-Brücke als Class-D-Verstärker mit 70kHz 
Modulationsfrequenz bis 300W @ 8 Ohm OHNE Kühlkörper betreiben.

Bitte nicht immer gleich andere für blöd halten.
Danke.

Autor: Falk (Gast)
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@ Basstler

>Eije, also das schnellere Abschalten besorgt eine Diode in richtiger
>Richtung
>parallel zum Trimmer ! Ist aufgebaut und funktioniert seit knapp 10
>Monaten fehlerfrei.

Das sollte man dann wohl aber auch dazuschreiben, sonst wundert sich ein 
Nachahmer gar sehr.

Zum Thema Inversdiode, bsp. :

IRFB31N20D
Td(on) 16ns, Tr 38ns, Td(off) 26ns, Tf 10ns, Trr 200ns !!

IRFP260N
Td(on) 17ns, Tr 60ns, Td(off) 55ns, Tf 48ns, Trr 268ns !!

>Hoffe Du hast jetzt was neues gelernt.

Nicht unbedingt. Im Normalfall sind die Dioden gesperrt! Also Nix mit 
Revovery. Der einzige Zeitpunkt wo sie leiten ist kurz NACH dem 
Umschalten der Brücke, wenn mämlich die Induktivität zum Generator wird. 
Das gibt sich aber nach ein paar us, sodass beim nächsten 
Umschaltzeitpunkt sie wieder nichtleitend sind.

>Bitte nicht immer gleich andere für blöd halten.

Hat niemand getan. Lediglich eine Gegenaussage getroffen. Egal.

MfG
Falk

Autor: Basstler (Gast)
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@Falk

OK. ;-)

Die Trr kann schon ziemlich störend sein, sobald man mit höheren 
Frequenzen arbeitet bzw. kurzen Pulsweiten.
Das wollte ich damit zum Ausdruck bringen, moderne Fets sind inzwischen 
so schnell, dass die Ein bzw. Ausschaltzeiten gut in griff zu bekommen 
sind.
Man brauch die Tot-Zeit eher für die Inversdiode. Und je nach grösse der 
Induktivität und den Kondensatoren an der Brücke, kann es halt ein wenig 
länger dauern, bis der Strom über die Inversdioden zurück geht.

Also ungefähr so : Totzeit (min) = Trr + Freilaufzeit (L und C)

Zum Totzeitgenerator, packe nachher mal ein kleinen Plan und das 
Simulationsergebniss als Bild rein.

Schönen, sonnigen Sonntag noch !!

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