Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET Treiber funktioniert nicht richtig (UCC27200)


von C. H. (hedie)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen

Ich versuche hier eine Mosfet Halfbridge bestehend aus zwei N-Chanel 
Fets
mittels eines Treibers anzusteuern.

Verwendeter Treiber ist dieser hier:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27200.pdf

Anbei habe ich ein Bild mit meinen gemessenen Werten.

Leider schaltet der Treiber seine Ausgänge nie um.
Diese bleiben immer auf 12V (HO-3) bzw. 0V (LO-8)

Hat jemand von euch eine Idee woran das liegen könnte?

Die Verdrahtung ist korrekt. Habe ich mehrmals geprüft.

Danke schonmal

: Verschoben durch Admin
von Al3ko -. (al3ko)


Lesenswert?

Hi,

woher stammt das Oszilloskopbild? Hast du die Schaltung 1:1 so 
aufgebaut, wie links im Bild gezeigt?

Gruß

von C. H. (hedie)


Lesenswert?

Klaus Dietmar schrieb:
> Hi,
>
> woher stammt das Oszilloskopbild? Hast du die Schaltung 1:1 so
> aufgebaut, wie links im Bild gezeigt?
>
> Gruß

Hallo

Ja die Schaltung ist genau so aufgebaut.

Das Bild stammt von einer echten Messung

von Al3ko -. (al3ko)


Lesenswert?

Und was für eine Spannung hast du am Drain des oberen FETs?

von C. H. (hedie)


Lesenswert?

Klaus Dietmar schrieb:
> Und was für eine Spannung hast du am Drain des oberen FETs?

Stimmt, habe ich vergessen einzuzeichnen...

20V

von Al3ko -. (al3ko)


Lesenswert?

Claudio Hediger schrieb:
> Klaus Dietmar schrieb:
>> Und was für eine Spannung hast du am Drain des oberen FETs?
>
> Stimmt, habe ich vergessen einzuzeichnen...
>
> 20V

hast du den treiber mal ohne die fets getestet? also ohne last?

von C. H. (hedie)


Lesenswert?

Klaus Dietmar schrieb:
> hast du den treiber mal ohne die fets getestet? also ohne last?

Hallo Klaus

Habe ich gerade mal ausprobiert.

Leider immer noch das selbe.

von Al3ko -. (al3ko)


Lesenswert?

Wenn du sagst, dass du die Schaltung 1:1 so aufgebaut hast (inklusive 
den Kondensator an der Spannungsversorgung - sagen wir 100nF ?), 
Verdrahtungsfehler ausschließen kann und auch 12V Versorgungsspannung 
draufgibst, dann würde ich ggf. mal das IC tauschen.

von C. H. (hedie)


Lesenswert?

Klaus Dietmar schrieb:
> Wenn du sagst, dass du die Schaltung 1:1 so aufgebaut hast (inklusive
> den Kondensator an der Spannungsversorgung - sagen wir 100nF ?),
> Verdrahtungsfehler ausschliessen kann und auch 12V Versorgungsspannung
> draufgibst, dann würde ich ggf. mal das IC tauschen.

Die Schaltung ist wirklich 1:1 so aufgebaut. Habe dies hier vor mir.

Kondensator ist ebenfalls vorhanden. sogar ein grösserer.
Speisung mit dem Oszi gemessen, hat keinerlei Einbrüche und auch kein 
Rippel.

Das IC wird mit stabilisierten 12V vom Regler versorgt.

Ich hatte 3 IC's von TI gesamplet (ist das Maximum).
In meiner Anwendung benötige ich genau 3 Stück. als ich erstmals die 
Spannungsversorgung angeschlossen hatte, hatte ich einen satten 
Kurzschluss.

IC1 hatte von VCC nach GND einen Kurzschluss. weshalb auch immer.
Und die beiden übrig gebliebenen zeigen das von mir beschrieben 
Verhalten.

Ich habe also keinen direkt auf "Lager" :)
Werde also bei TI mal klingeln und mehr als 3 Stück verlangen, den 
anscheinend ist das ja "Verbrauchsmaterial" :)

Falls jemand oder auch du, noch andere Ideen hat, bitte posten :)

von Al3ko -. (al3ko)


Lesenswert?

Moin Claudio,

dann bin ich mit meinem Latein leider am Ende, sorry. Ich hatte 
ebenfalls eine Schaltung mit einem Halbbrückentreiber (IR2111) aufgebaut 
- gerade mal ein paar Wochen her - und da funktionierte es.

Was du ggf. noch mal probieren könntest, wenn du willst, denn das war 
meine Schaltung:
Verbinde HB mit 12V und HS mit GND. Lass die beiden Ausgänge offen und 
miss dann gegenüber GND.



Ich hätte eine Frage an dich bezüglich der Samples.

(1) Wo genau fragst du da einfach an und bekommst sie dann?
(2) Gilt das auch für private Leute?
(3) Sind sowohl das IC als auch der Versand kostenlos?

Danke und Gruß

von Achim S. (Gast)


Lesenswert?

der UCC27200 hat laut Datenblatt bei 12V Versorgung eine "Input rising 
threshold" von 5,8V .. 8V. Deine 5V-Pulse am Eingang wertet dieser 
Baustein alle als low-Pegel, deshalb schaltet nichts an seinem Ausgang.

Wenn du diesen Treiber mit 5V-Pulsen aus dem µC ansteuern willst, 
brauchst du den UCC27201.

schöne Grüße

Achim

von niko (Gast)


Lesenswert?

Hallo,


man glaubt´s nicht aber ich hatte heute ein ähnliches Problem.
Schau mal im DataS auf Seite 4. Dort sind die Threshold Spannungen
für HI und LI. Also wenn du den UCC27201 benutzt (wie ich) dann kann
es nicht funktionieren, da deine Eingabe auf HI und LI (laut Oszi)
den zulässigen Bereich weit übersteigt. Kannst du die Ansteuerung
mit weniger Spannung realisieren und hier mal das Ergebnis posten?
Würde auch gerne wissen wie die MIN, TYP und MAX Angaben zu verstehen 
sind.
Danke im Voraus.

von C. H. (hedie)


Lesenswert?

Achim S. schrieb:
> der UCC27200 hat laut Datenblatt bei 12V Versorgung eine "Input rising
> threshold" von 5,8V .. 8V. Deine 5V-Pulse am Eingang wertet dieser
> Baustein alle als low-Pegel, deshalb schaltet nichts an seinem Ausgang.
>
> Wenn du diesen Treiber mit 5V-Pulsen aus dem µC ansteuern willst,
> brauchst du den UCC27201.
>
> schöne Grüße
>
> Achim

misst misst missst, missssssst..... Du hast ja sowas von recht :)

Wie konnte ich das nur übersehen. Ich habe immer für den 27201 geschaut.
Ach das ist so ärgerlich.

Nunja kann man nicht ändern...

Danke vielmals... ich werde nun gleich mal ein paar Änderungen 
vornehmen. :)
Wenns geht bzw auch wenns nicht geht werde ich wieder berichten. Danke!

niko schrieb:
> Also wenn du den UCC27201 benutzt (wie ich) dann kann
> es nicht funktionieren, da deine Eingabe auf HI und LI (laut Oszi)
> den zulässigen Bereich weit übersteigt.

Ich benütze den UCC27200

Aber auch beim 27201 ist 5V nicht über dem zulässigen Bereich. Da ja die 
Thershold nur die schwelle angibt ab wann etwas reagiert.

Der Bereich steht weiter oben auf Seite 2
Input voltages on LI and HI, VLI, VHI ist mit -0.3 - 20V angegeben

Gut ich gebe zu dies sind absolute maximum ratings und diese sollte man 
ja nicht auskosten. aber mit 5V ist man da wohl gut dabei :)

von Achim S. (Gast)


Lesenswert?

Claudio Hediger schrieb:
> aber mit 5V ist man da wohl gut dabei :)

sehe ich beim UCC27201 genau so :-)

niko schrieb:
> Würde auch gerne wissen wie die MIN, TYP und MAX Angaben zu verstehen
> sind.

    VHIT Input voltage threshold    typ 1.7  max 2.5

der Logik-Eingang erkennt typischerweise dann einen low -> high 
Übergang, wenn die Eingangsspannung auf >1,7V steigt. Bei extremen 
Betriebsbedingungen (Temperatur) erkennt er die positive Flanke 
spätestens, wenn die Spannung auf >2,5V steigt. Um den Chip sicher 
anzusteuern, muss der High-Pegel also >2,5V sein (bis zu max. 20V).

    VLIT Input voltage threshold UCC27201 min 0.8   typ  1.6

typsich wird der high -> low Übergang schon erkannt, wenn der Eingang 
unter 1,6 V sinkt. Bei extremen Bedinungen wird der Übergang erst dann 
erkannt, wenn der Eingang unter 0,8V sinkt. 0,8V ist also der sichere 
Low-Pegel für die Ansteuerung.

von niko (Gast)


Lesenswert?

Danke Achim.

Ich nutze den Treiber UCC27201 und betreibe den mit den folgenden 
Werten.

VDD=11,87 V
HB=11,23 V
HO=6 V
HS=6 V
HI=4,12 V
LI=0 V
VSS=0 V
LO=0 V

Der funktioniert aber immer noch nicht.
Die Kapazität zwischen HB und HS beträgt bei mir 1, 067 µF, kann es 
vielleich daran liegen? Wozu ist die Kapazität überhaupt da?
Übrigens der LO funktioniert und schaltet den MOSFET wenn an LI 4,12 V 
anliegen. Der Treiber wird mit einen µC ATmega32M1 von Atmel 
angesteuert.
Vielen Dank im voraus.

von Axel R. (Gast)


Lesenswert?

>Wozu ist die Kapazität überhaupt da?
Ernst gemeint?

Das sind die einzigen Infos, die dieses Datenblatt hergibt:
High-side bootstrap supply. The bootstrap diode is on-chip but the 
external bootstrap capacitor is required. Connect positive side of the 
bootstrap capacitor to this pin. Typical range of HB bypass capacitor is 
0.022 mF to 0.1 mF, the value is dependant on the gate
charge of the high-side MOSFET however

Mit der suche nach bootstrap Capacitor sollte an mehr herausfinden.
Aber kann man auch schnell erklären (immer in der Annahme, das uns nicht 
verarschen willst ;) )

Wenn der untere Fet angesteuert wird, sinkt die Spannung amm Mittelpunkt 
und der Kondensator wird aufgeladen, beim Umschalten wird die 
Ausgangsspannung zur Spannung des Kondensators hinzugezählt und die 
Betriebsspannung für den oberen Treiber steigt eben um diesen Betrag. 
jetzt kann der obere Fet schön durchgesteuert werden, da U_gs sicher im 
Bereich liegt, den der Fet verlangt.

Siehe auch hier:
http://www.openservo.com/Forums/viewtopic.php?p=2922#2922

von niko (Gast)


Lesenswert?

Ich habe die Platine so übernommen und muss eigentlich nur den µC 
programmieren. Demnach muss ich ja jedesmal befor ich den HighsiteFET 
einschalten kann, den LowsiteFET kurz einschalten damit sich der 
Kondensator laden kann. Dann kann ich den HighsideFET einschalten bis 
sich der Kondensator umgeladen hat. Der HighsideFET geht aotomatisch aus 
(?) und die Geschichte fängt von vorne an. Verstehe ich das richtig???

von Axel R. (Gast)


Lesenswert?

Ja, richtig verstanden. der Highside Fet geht automatisch aus? Wird wohl 
eher "notgedrungen" aus gehen. Etweder spricht eine evtl. vorhandene 
Unterspannungsabschaltung des eingesetzten Schaltkreises ein, oder die 
U_gs wird unterschritten.
Wenn letzteres, dann kann auch der FET "entzwei" gehen, weil er dann 
nicht wie ein Schalter anschaltet, sondern fließend an Laune verliert ;) 
Dabei steigt seine Spannung über ihm. Das mal dem Strom der gerade 
fliesst ergibt die Verlustleistung, die er abkönnen muss. Meist kann er 
genau das nicht ab und glüht weg :(

Viel erfolg noch
Axelr.

von niko (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

ich bins wieder. Da wir hier die Funktionsweise vom MOSFET-Treiber 
UCC27200-1 besprochen haben, füge ich noch eine Frage zum gleichen Thema 
hinzu. Ich versuche einen BLDC Motor mit der im Anhang abgebildeten 
Schaltung zu steuern, jedoch brennen mir dabei ständig die Treiber 
(UCC27200-1) weg. Die Ansteuerung erfolgt mittels ATmega32M1 mit der 
PSC-Einheit (Power Stage Control) auf die folgende Weise. Wenn 
beispielsweise zur Kommutierung die Schalter T3 (Top) und T6 (Botom) 
verwendet werden müssen, wird T3 mit dem PWM-Signal vom µC geschaltet 
wogegen T6 während der gesamten Kommutierungsperiode leitend ist. So 
schalte ich zwischen +36V und 0V. Die Frage ist nun wenn T3 aus ist und 
die Diode von T4 leitet, ob sich während dessen der 
Bootstrap-Kondensator Cb für den Schalter T3 auflädt? Hat jemand schon 
mal einen BLDC mit UCC27200-1 Treibern betrieben und wie könnte dabei 
die Ansteuerstruktur aussehen? Ich bin euch über jeden Hinweis dankbar, 
bitte helft mir. MfG Nico.

von Axel R. (Gast)


Lesenswert?

niko schrieb:
> Die Frage ist nun wenn T3 aus ist und
> die Diode von T4 leitet, ob sich während dessen der
> Bootstrap-Kondensator Cb für den Schalter T3 auflädt?

Wenn Sie denn leitet, dann wohl. Der strom fliesst von den 12V über die 
Diode im IC, lädt den Kondensator über die leitende Diode auf. Kanst Dir 
ja mitm roten Faserschreiber den Weg abzeichnen...

Eigentlich ists so gedacht, das sich der C dann auflädt, wenn der untere 
Transistor leitet. Aber die leitende Diode tuts eben auch ;) Sie bildet 
den Rückweg für den Motorstrom und gleichzeitig als ektronischer 
Schalter für den Aufladestrom des Bootstrapkondensators. Soweit...

Gruß in die Runde

Axelr.

von niko (Gast)


Lesenswert?

Hallo.

@ Axel: Danke für die schnelle Antwort.
Hat jemand damit Erfahrung, wieviel Strom (Spannung, Leistung) die 
Treiber UCC27201 benötigen? Bei mir springt irgendwie die Stromsicherung 
der Versorgungsspannungsquelle an sobald ich veruche die Treiber mit 
einem Steuersignal zu betreiben. Die Spannungsquelle kann maximal 2 A.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.