A4935 killt NMOS-Transistoren

[Armin S. (knall_e)]

Hi!

Ich habe einen A4935. Dieser Mosfet Treiber kann enigesetzt werden um 3 
Phasen Ansteuerung ueber eine B6 bruecke z.b. eines Motors anzusteuern.
Es befinden sich am Ausgang fuer High- und Lowside je 3 STB80NF55, die 
dicke Leistungsreserven haben... Man kann den A4935 auch so beschalten, 
dass er ein gleichzeitiges Schalten der High- und Low Gates zulaesst...

Jetzt stellt sich mir folgende Frage:
Ich habe versucht die Transistoren einzeln als 3 Highside und 3 Lowside 
Switches unabhaengig voneinander zu schalten. Also wie im angehaengten 
Bild verschalten je eine Last bei den Highside gegen GND und bei den Low 
Side die Last gegen Versorgung.
Dann mit dem angeschlossenen uC verschiedene PWMs fuer die Gates 
geliefert. Das hat anfangs auch gut funktioniert, nur nach einer Zeit 
sind zwei der 6 Fets ins Jenseits uebergetreten. Ich verstehe nicht 
warum...
Im Datenblatt des A4935 habe ich nichts dazu gefunden was darauf 
hinweisen koennte.
Habe ich hier ein Grundlegendes Verstaendnisproblem oder warum werden 
meine Transistoren gekillt?

Gruss

A.

[Floh (Gast)]

Armin Sch. schrieb:
> Habe ich hier ein Grundlegendes Verstaendnisproblem oder warum werden
> meine Transistoren gekillt?

Für eine funktionierende PWM auf der Highside muss der Sourcepin des 
oberen Mosfets regelmäßig auf Masse gezogen werden. Wenn du die 
Halbbrücke auftrennst, geht das natürlich nicht.

-> Schau dir mal die Funktion einer Bootstrapschaltung an.
:-)

[Jens G. (jensig)]

Du hast keine Bootstrap-Cs dran.

[Udo S. (urschmitt)]

Mehr Infos: Bild des Schaltungsaufbaus (Bildformate beachten).
Was sind das für Lasten?
Welche Ströme fliessen?
Versorgungsspannungen?
Oszillogramme?
...

[Armin S. (knall_e)]

Hi!

Danke fuer die Antworten!
Zu dem Bild: Das ist ein Prinzipschaltbild aus dem Datenblatt in Paint 
erweitert... Einen Schaltplan in digitaler Form habe ich leider nicht - 
bekomme ich auch leider nicht. Zur Schaltung: es sind ausreichend grosse 
C's an CA, CB und CC. Die Externe Beschaltung des IC selbst (sprich Rs 
und Cs), da es als Halbbruecke, H-Bruecke und B6 Bruecke funktioniert.
Habe noch einen Fehler im Bild entdeckt. Anbei ein aktualisiertes. Hatte 
vergessen die Sourceleitungen zum IC zurueck zu verbinden.

Versorgt wird mit +12V.

@Floh: Wird das nicht durch die Last gegen GND geschalten?

[Floh (Gast)]

Armin Sch. schrieb:
> @Floh: Wird das nicht durch die Last gegen GND geschalten?

Was hängt denn dran als Last?

[Armin S. (knall_e)]

Es haengen pro Transistor je ein 10 Watt 12V Autogluebirnchen dran.

[Jens G. (jensig)]

wieso hast Du die Drains der Lowside-Transis zum Schaltkreis 
zurückgeführt? Wenn schon, dann die Sources der Highside-Transis.

[Jens G. (jensig)]

>erweitert... Einen Schaltplan in digitaler Form habe ich leider nicht -
>bekomme ich auch leider nicht.
...

Wieso?

[Armin S. (knall_e)]

Jens G. schrieb:

> Wieso?
Weil ich den Schaltplan nicht gemacht habe, und ich als Student keinen 
Zugriff auf diese Files habe.

> wieso hast Du die Drains der Lowside-Transis zum Schaltkreis
> zurückgeführt? Wenn schon, dann die Sources der Highside-Transis.
Das haengt denke ich damit zusammen, dass die ganze Sache als Bruecke 
verwendet werden kann.
Zitat Datenblatt:
SA, SB, and SC Pins Directly connected to the motor, these
terminals sense the voltages switched across the load. These
terminals are also connected to the negative side of the bootstrap
capacitors and are the negative supply connections for the floating
high-side drives. The discharge current from the high-side FET
gate capacitance flows through these connections, which should
have low impedance circuit connections to the FET bridge.

So wie ich die Sache einschaetze, liegt da womoeglich auch der Hund 
begraben... Wenn ich die Sache richtig verstehe, bedeutet das dass diese 
Pins verwendet werden um in einer Brueckenschaltung die Source der 
HighSide negativ zu versorgen => Uds > Ugs
Ausserdem fliesst dort die Gatekapazitaet ab, die bei der LowSide ueber 
LSS abfliessen wuerde.

Wenn ich, wie ich es getan habe, eben diesen Sx Pin weglasse, kann 1. 
keine Gatekapazitaet abfliessen, ausserdem sollte die HighSide gar nicht 
ordentlich schalten koennen, weil Uds gleich oder sogar kleiner Ugs ist.

In einer Brueckenschaltung funktioniert so etwas, in so einer Anwendung 
allerdings nicht.
Ist das so weit korrekt?

[Udo S. (urschmitt)]

Armin Sch. schrieb:
> Es haengen pro Transistor je ein 10 Watt 12V Autogluebirnchen dran.

Dir ist klar, daß die Glühlampen im Kaltzustand den 10 - 15 fachen 
Nennstrom fliessen lassen.
Wenn dann noch die FETs zu langsam schalten oder nicht voll 
durchschalten sterben sie schnell den Hitzetod.

[Armin S. (knall_e)]

Udo Schmitt schrieb:
> Dir ist klar, daß die Glühlampen im Kaltzustand den 10 - 15 fachen
> Nennstrom fliessen lassen.
> Wenn dann noch die FETs zu langsam schalten oder nicht voll
> durchschalten sterben sie schnell den Hitzetod.

Die Transistoren koennen laut Datenblatt 80A. Geschalten werden sie mit 
20kHz.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Nein , so geht das nicht mit der Ladungspumpe.
Eine Brückenschaltung ist nicht dazu gemacht, um 6 verschiedene Lasten 
zu schalten, sondern um z.B. 3-Phasen Motore anzusteuern. Bei diesen ist 
die Last immer zwischen zwei Brückenmitten und nicht irgendwo gegen Plus 
oder Masse.

Wenns wirklich jetzt und in Zukunft darum geht, 6 Lampen anzusteuern, 
ist der gewählte Baustein fehl am Platz, da tun es 6 Mosfets (evtl. mit 
Lowside Treibern ) besser und zuverlässiger.
Wenn du jetzt partout da weiter basteln willst, leg zumindest die Sa,Sb 
und Sc auf die Sources der Highside, damit die Ladungspumpe so arbeitet 
wie vorgesehen.

[Armin S. (knall_e)]

Danke nochmal fuer die Antworten und sorry fuer meine spaete...
Was heisst partout weiter basteln will... ich stell mir eben nur die 
Frage ob es moeglich ist und ob dies in einem bestenenden Produkt mit 
A4935 angewandt werden kann.
Im Prinzip habe ich die Schaltung wie im Bild zu sehen ist modifiziert:
Verbindung zwischen High und Lowside getrennt und an die Highside einen 
Verbraucher gehaengt.
Wenn man den Teil des Highside Treibers jetzt sieht, wuerde das nicht 
auch einer normalen High-Side Treiberschaltung mit Bootstrap 
entsprechen?

[Walter Braun (Gast)]

Der Bootstrapeffekt geht nicht für dauerhaftes Schalten. Abhilfe schafft 
ein kleiner DC-DC-Wandler zur Versorgung des Bootstrap-Kondensators. Nur 
so hat der HighSide Treiber eine stabile Spannung. Besser wäre, Source 
an Masse zu klemmen und Drain zum Schalten zu benutzen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Armin Sch. schrieb:
> These terminals are also connected to the negative side of the bootstrap
> capacitors and are the negative supply connections for the floating
> high-side drives.
Du kannst den Bootstrap also nutzen, wenn du ab&an diesen Pin mal auf 
GND ziehst um den Kondensator zu laden.
Armin Sch. schrieb:
> Im Prinzip habe ich die Schaltung wie im Bild zu sehen ist modifiziert:
> Verbindung zwischen High und Lowside getrennt und an die Highside einen
> Verbraucher gehaengt.
So würde das gehen, solsnge der obere Transistor hin und wieder 
abgeschaltet wird, damit der BS-Kondensator wieder geladen werden kannn. 
Aber dein erstes Bild im 
Beitrag "Re: A4935 killt NMOS-Transistoren"
ist deutlich anders. Dort ist der Bottstrap-Kondensator mit der 
(eigentlich unabhängigen) Low-Side verheiratet. Das muß schiefgehen...

[Maik M. (myco)]

Könnte man den High-Side FET nicht als Low-Side einsetzen? Und SA auf 
Masse klemmen?

[Armin S. (knall_e)]

Lothar Miller schrieb:
> Beitrag "Re: A4935 killt NMOS-Transistoren"
> ist deutlich anders. Dort ist der Bottstrap-Kondensator mit der
> (eigentlich unabhängigen) Low-Side verheiratet. Das muß schiefgehen...

ja, das war ein fehler im Bild... hatte das bereits korrigiert nur im 
Bild vergessen.

Reicht es waehrend der Low Phase des 20 kHz PWM Signals die Kapazitaet 
durch die Last zu entladen?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Armin Sch. schrieb:
> Reicht es waehrend der Low Phase des 20 kHz PWM Signals die Kapazitaet
> durch die Last zu entladen?
Sie wird nicht entladen, sondern mit der Energie für den 
High-Side-Treiber geladen.
> Reicht es waehrend der Low Phase des 20 kHz PWM Signals die Kapazitaet
> durch die Last zu entladen?
Das kommt darauf an, wie lange die Low-Phase ist. Wenn dein 20kHz 
PWM-Signal 40us low ist und 10us high, dann reicht das sicher. Wenn es 
49us high ist, und nur 1us low, dann solltest du das im Auge behalten...

[Armin S. (knall_e)]

Lothar Miller schrieb:
> Das kommt darauf an, wie lange die Low-Phase ist. Wenn dein 20kHz
> PWM-Signal 40us low ist und 10us high, dann reicht das sicher. Wenn es
> 49us high ist, und nur 1us low, dann solltest du das im Auge behalten...

Ok. Vielen Dank schonmal. Das bringt mich ziemlich weiter!
Noch eine Frage: Was kann im Schlimmsten Fall passieren, wenn der 
Bootstrapkondensator nicht geladen wird? Schaltet dann der Fet einfach 
nicht durch, da zu wenig Kapazitaet vorhanden ist? Geht er vielleicht 
dadurch kaputt?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Armin Sch. schrieb:
> Was kann im Schlimmsten Fall passieren, wenn der
> Bootstrapkondensator nicht geladen wird?
Ein ungeladener Kondensator ist unkritisch. Ein halbgeladener macht 
große Probleme.
> Schaltet dann der Fet einfach nicht durch,
Er schaltet "nur so halb" durch. Und verlässt daher die SOA, wird heiß 
und fackelt ab.
> da zu wenig Kapazitaet  vorhanden ist?
Es ist immer gleich viel Kapazität da, aber es ist nicht mehr genügend 
Energie darin gespeichert.

> Geht er vielleicht dadurch kaputt?
Ja, das ist der selbe Effekt:
Armin Sch. schrieb:
>>> Das hat anfangs auch gut funktioniert, nur nach einer Zeit
>>> sind zwei der 6 Fets ins Jenseits uebergetreten.