Sprung im Ansteuersignal einer H-Brücke

[Thorsten (Gast)]

Hallo Forum,

ich sitze hier vor einer Schaltung auf der eine H-Brücke drauf ist. Die 
Beschaltung entspricht dem Bild "HBrücke".
Wenn ich mir die Ansteuersignale Hin und Lin an den Brückentreiber ICs 
anschaue, sehe ich zwei saubere Rechtecksignale. Zwischen den Flanken 
ist immer brav eine Pause, damit die H-Brücke nicht High- und Low-Side 
gleichzeitig schaltet. Soweit alles gut.
Schaue ich mir nun die Signale zur Ansteuerung der FETs an, so sehe ich 
bei der High-Side einen Sprung im Gate Signal, welchen ich mir nicht 
erklären kann. Entsprechende Bilder habe ich angehangen. Kann mir jemand 
von euch erklären, woher dieser Sprung kommt? Er scheint ja direkt vom 
Treiber IC verursacht zu werden und genau in der Pause der Hin und Lin 
Signale zu liegen. Ein Problem scheint es nicht darzustellen, da der FET 
weiterhin ausgesteuert ist, dennoch finde ich das irgendwie komisch, 
besonders da ich den Hintergrund dieses Verhaltens nicht kenne.


Gruß Thorsten

[Teddy (Gast)]

Der Sprung kommt durch die Bootstrapschaltung, Kondensator und Diode, 
bei VB und VS.
Google mal nach Bootstrapschaltung und H Brücke.

[Thorsten (Gast)]

Hallo Teddy,

danke für das Stichwort. Kannte ich bislang noch nicht. Hier und da im 
Netz auch schon fündig geworden. Leider immer ohne Bilder der 
eigentlichen Spannungsverläufe. Ganz durchgestiegen bin ich auch noch 
nicht. Hat jemand eine anfängerfreundliche Seite für die Funktionsweise 
zur Hand?

Gruß Thorsten

[Sebastian S. (amateur)]

Vergiss den Bootstrap-Kram.
Stell Dir vor, da wäre ein winziges Schaltnetzteil, welchen die 
"Überhöhte" Steuerspannung zur Verfügung stellt. Anders lässt sich der 
FET ja nicht durchschalten.
In der Praxis sind das meist einfache Spannungsverdoppler 
(-vervielfacher), wodurch sich auch der benötigte Kondensator erklärt. 
So ähnlich funktioniert auch der MAX232, der ja auch aus 3,3 oder 5V die 
seriell benötigte Spannung (+/-) macht.

[npn (Gast)]

Sebastian S. schrieb:
> Vergiss den Bootstrap-Kram.
> Stell Dir vor, da wäre ein winziges Schaltnetzteil, welchen die
> "Überhöhte" Steuerspannung zur Verfügung stellt. Anders lässt sich der
> FET ja nicht durchschalten.
...und genau das wird mit der Bootstrap-Schaltung gemacht.
> In der Praxis sind das meist einfache Spannungsverdoppler
> (-vervielfacher), wodurch sich auch der benötigte Kondensator erklärt.
Das ist die Bootstrap-Schaltung. Und der Kondensator heißt 
Bootstrap-Kondensator.
> So ähnlich funktioniert auch der MAX232, der ja auch aus 3,3 oder 5V die
> seriell benötigte Spannung (+/-) macht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_(Elektrotechnik)

[Thorsten (Gast)]

Moin,

das die Gate Spannung angehoben werden muß, ist verständlich. Ich frage 
mich halt, warum der Einbruch passiert, wenn das Ansteuersignal an dem 
H-Brücken Treiber IC für High- und Low-Side auf Low ist. Durch diese 
halbe Gate-Spannung ist der FET während dieser Zeit ja immer noch 
durchgeschaltet. Ergo wäre es auch kein Problem, wenn das Gate Signal 
den vollen Pegel behalten würde. An der Durchschaltdauer ändert es 
nichts.

[Axel R. (Gast)]

> Durch diese halbe Gate-Spannung ist der FET während dieser Zeit ja immer
> noch durchgeschaltet.

Nee, ist er nicht. Du misst ja gegen GND. der Source-Pin ist aber nicht 
an GND angeschlossen, sondern an VS (TP29/30).
Da es U_GS heist und nicht U_GGND, sperrt dein Fet sicher.
miss mal gegen VS, statt gegen Masse ( Aber potenzialfrei! )
StromTuner

[Thorsten (Gast)]

Hallo Alex,

ich sehe gerade ein, daß ich Betriebsblind bin. Die High-FET Source 
liegt auf dem Potential von VS. Via Bootstrapping kann dann eine 
Spannung am Gate erzeugt werden, welche größer als VS ist. Der FET 
Schaltet durch.
Als nächstes schaltet die H-Brücke die Gate Spannung quasi ab. V_Gate = 
V_VS. Der FET leitet an dieser Stelle aber noch weiter.
Nun schaltet die H-Brücke den Low-FET durch und damit wird das Potential 
von VS auf GND gezogen. Jetzt erst sperrt der High-FET vollständig.

[Thorsten (Gast)]

Äh Axel nicht Alex. Entschuldigung dafür.

[Axel R. (Gast)]

>Als nächstes schaltet die H-Brücke die Gate Spannung quasi ab. V_Gate =
>V_VS. Der FET leitet an dieser Stelle aber noch weiter.

Tur der das wirklich? Bei V_Gate == V_VS ergibt sich eine Differenz von, 
sagen wir: null. Hmm.

>Äh Axel nicht Alex. Entschuldigung dafür.
Die meisten rufen "Äxl" ;)

StromTuner

[Thorsten (Gast)]

Ja laut Messung tut er es, siehe

https://www.mikrocontroller.net/attachment/337887/H-Side_Gate_vs_Output_2.png

[Axel R. (Gast)]

Thorsten schrieb:
> Ja laut Messung tut er es, siehe
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/337887/H-Side_Gate_vs_Output_2.png

Okay: was hängt als Last drann? Ist die zweite Hälfte zur gleichen Zeit 
aktiv?


StromTuner

[Thorsten (Gast)]

Hi Axel,

last ist ein 4 Ohm Lastwiderstand. Wir später mal ein Lautsprecher sein. 
Im ersten Beitrag gibt es Bilder von der Ansteuerung im Vergleich zum 
Ausgang. Die Schaltzeiten stimmen. Die Brücke arbeitet mit 40 KHz 
Grundfrequenz und die werden auch von beiden Hälften genau getroffen. Es 
gibt nur quasi keine Totzeit zwischen den Ausgangsseiten im Gegensatz zu 
der Ansteuerung der Gates wo die Brückentreiber für die Dauer des 
Umschaltvorganges nicht angesteuert werden.