Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit Bootstrap-Schaltung


von Kris (Gast)


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Ich habe hier eine Halbbrücke mit MOSFETs. Die FETs werden durch 
Gatetreiber-Optokoppler angesteuert, Typ FOD8384.

Hier die Schaltung: 
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/hdwandl.png

Für den Highside-FET habe ich eine Bootstrapschaltung verwendet, und nun 
habe ich das Problem, dass diese beim Einschalten nicht richtig geladen 
wird.
Die FETs sollen eigentlich mit 100kHz takten. Beim Lowside funktioniert 
das problemlos. Die 16V, mit denen ich die Schaltung speise, sind mehr 
als ausreichend für die Gatetreiber, und der Gedanke war eigentlich, 
dass selbst bei 1V Spannungsabfall an der Bootstrapdiode der 
Bootstrap-Kondensator ausreichend geladen wird. Die Gatetreiber haben 
bei 12V ein Undervoltage Lock.

Nun habe ich aber das Problem, dass offenbar der Bootstrapkondensator 
doch nicht richtig geladen wird, denn manchmal schaltet mir der 
Highside-FET einfach nicht ein. Das kann nur daran liegen, dass der UVLO 
anspricht.

Die Last ist induktiv, d.h. wenn man wenigstens ein einziges mal den 
Highside-FET einschalten konnte, dann schwingt die Brücke beim 
Ausschalten durch die Induktivität von selber um, und die Source vom 
Highside-FET liegt an Masse, sodass der Bootstrapkondensator nachgeladen 
werden kann.

Im Moment habe ich 4.7uF Bootstrapkondensator. Gibts irgend einen 
Schaltungstrick, mit dem ich das Nachladen des Kondis beschleunigen 
kann?

von der schreckliche Sven (Gast)


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Kris schrieb:
> Hier die Schaltung:

Hallo Kris,
Leider ist das keine Schaltung. Was Du aufgebaut hast(?), kann ich mir 
nur so ungefähr vorstellen. Mit Optokopplern? Finde ich suboptimal. 
Schau mal im Datenblatt bei "Propagation Delay". Das wird bei kleiner 
Leistung und damit verbundenen kurzen Einschaltzeiten problematisch. 
Außerdem gebe ich zu Bedenken, daß die Entmagnetisierungsphase, während 
der der Bootstrapkondensator nachgeladen wird, nicht länger ist, als die 
Einschaltdauer.
Ohne zu Wissen, wie die Schaltung im Detail aussieht, kann ich 
eigentlich nur sagen, daß wahrscheinlich die Sache mit den Optokopplern 
geändert werden sollte. Wie wäre es mit einem Impulstrafo?

von Jens G. (jensig)


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>Leider ist das keine Schaltung. Was Du aufgebaut hast(?), kann ich mir

Ja - ist eher eine Frechheit, sowas hier als "seine" Schaltung 
anzugeben, die noch nicht mal was direkt mit dem Problem zu tun hat.

>nur so ungefähr vorstellen. Mit Optokopplern? Finde ich suboptimal.
>Schau mal im Datenblatt bei "Propagation Delay". Das wird bei kleiner
>Leistung und damit verbundenen kurzen Einschaltzeiten problematisch.

Der FOD8384 ist bezüglich Propagation- und Rise/Fall-Time ziemlich 
symmetrisch - da hätte ich ehrlich gesagt keine größeren Bedenken bei 
"nur" 100kHz.

von lol (Gast)


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Ob frech oder sonstwas - Fakt ist, daß man bei ca. 95% aller Nachfragen 
die tatsächliche Schaltung braucht (sowie zu möglichst 100% die 
Sicherheit, daß die mit dem Aufbau übereinstimmt).

Aber überhaupt:

Stimmt Dein .png? (Asym. Endstufe von Two-Switch -FWD oder -Flyback?)

Dann vermute ich unüberwindbare Hindernisse, die geplante Schaltung mit 
Bootstrap zu kombinieren. Des weiteren:

Es ist zwar Deine Entscheidung... aber bestimmt wäre trotzdem noch 
eine (Ab-)Zeichnung der aktuellen "Zustände" gut - an welcher man (da 
sie zukünftig unnütz wird) schön genau einzeichnen kann, wieso hier kein 
Bootstrap funktioniert.

Oder Du siehst Dir (noch-)mal genauestens App-Notes mit Beschreibungen 
von Bootstrap an - ebenfalls eigenständig.

Wenn Du für die Zukunft lernen willst, das besser zu machen, gibt es 
mehrere Wege - jedoch geht das so oder so kaum ohne Eigenleistung.

von lol (Gast)


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Wenn Du aber eine direkte Lösung für (genau) das auf dem .png gezeigte 
anstrebst (also Forward 2-Switch), brauchst Du entweder einen 
Treiber-Trafo oder eine Ergänzung zur asymmetrischen Vollbrücke (mit 
kleineren Totempfahl-Hilfsschaltern) - letzteres praktisch zwingend bei 
extremen Tastverhältnissen.

Gleichzeitig ist das grundsätzlich eine beliebte Topologie für 
militärische oder wissenschaftliche Zwecke - denen gefällt so sehr die 
hohe Sicherheit vor Kurzschlüssen, vermute ich.

Wegen der bisher fehlenden Informationen weiß ich keine zielführendere 
oder gar abschließende Aussage zu machen.

von lol (Gast)


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lol schrieb:
> Gleichzeitig ist das grundsätzlich eine beliebte Topologie

Ersteres war gemeint, mit Treiber-Trafo und 2 Leistungsdioden.
Sorry für Mehrfachposting.

von Kris (Gast)


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Hi,

ich kann die Schaltung leider nicht veröffentlichen.
Was ich aber sagen kann ist: JA, es ist ein Forward Converter, mit 2 
Schalttransistoren, wie in meinem Link gezeigt.

Die Bootstrapschaltung funktioniert manchmal, aber noch nicht 
zuverlässig genug. Die Idee ist eigentlich simpel, nämlich wenn der 
Lowside-FET einschaltet, dann kann über die Trafowicklung und die 
Bootstrapdiode der Bootstrapkondensator geladen werden, und der Highside 
FET kann auch einschalten.
Wenn das nur ein einziges mal funktioniert hat, reicht das, denn im 
Freilauf wird die Source vom Highside FET ungefähr auf Massepotential 
gesogen, aufgrund der Induktivität des Transformers. Dann kann der 
Bootkondensator wieder nachgeladen werden.

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