Hallo zusammen Anbei meine H-Brücke im Shema. Sie ist für gleichgerichtete 230VAC ausgelegt. Vorerst habe ich sie aber an 24V testen wollen und da habe ich am Gate der MOSFETs üble Schwinger - ausgelösst vermutlich durch eine EMI(?)-Störung. Was ich bereits machte/untersuchte: - Totzeit massiv erhöht - Gate-Widerstände bis 100 Ohm ausprobiert, oder 1k Ohm Feritt ersetzt - Subber zwischen Motorphase und GND (100 Ohm + 220nF) bringt was, ist aber Symptombekämpfung - Die Störung ist synchron zur PWM-Frequenz und kommt nachdem die MOSFETs eigentlich schalten/sperren. Zur Zeit habe ich nur ein Top-Down-Pfad in Betrieb, d.h. die anderen MOSFET sind "deaktiviert" (Gate-Widerstände rausgelötet). In den KO-Bildern sieht man die Signale gegenüber GND, ausser bei orangen, da ist's zwischen Gate und Source (mit Diff-Sonde gemessen). Versuchsmässig habe ich mit und ohne angeschlossenem Motor versucht. Vom Rest der Schaltung kann ich die Störungen ziemlich sicher ausschliessen (da sie ja nur immer im gleichen zeitlichen Abstand erscheinen, nachdem ein Gate-Signal von Low zu High wechselte). Woher können solche Störungen also kommen? Danke.
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uhu schrieb: > Woher können solche Störungen also kommen? Einkopplungen ins Messkabel ? Schlechte GND-Plane ? Verursacht scheinen die Störungen von der steigenden Flanke der Gate-Spannung zu kommen , also wenn das entladene Gate an plus gelegt wird. Wenn das nur die low side beträfe, würde ich mir mal die VDD Spannung des FAN Treibers ansehen und dessen Abblockung, aber es betrofft auch die high side MOSFETs die aus den 220nF gelden werden sollten. Ich halte die 10k Widerstände für überflüssig, und die S1J für zu langsam. Was mit der Dimensionierung der 20R Winderstände ist, hmm.
Kann es sein, dass die 220nF Kondensatoren bei hochohmiger Last das Rechteck verschleifen?
für mich sind die Gate-Widerstände zu hoch - 30 Ohm in highside, man sieht es ja auch an der UGS wie langsam die ansteigt. Auch der Treiber ist nicht gerade stark. Ludger
Hi, deine MOSFETs sind nicht für den Einsatz in einer Halbbrücke konzipiert oder geeignet. Die Oszillationen, die du am Gate siehst kommen von der erheblichen Variation der Ausgangskapazität bei Änderungen der DS-Spannung (die sich im Schaltvorgang logischerweise nicht umgehen lassen). (Diagramm 14 im Datenblatt) Wenn du dir die möglichen Einsatzzwecke auf der ersten Seite ansiehst, wird dir auffallen, dass dort auch keine Halbbrückenkonfigurationen vorgeschlagen werden. Dass sie dort nicht explizit ausgeschlossen werden könnte dubioses Marketing sein. Du solltest dir dennoch einen anderen Typen (nicht CoolMOS!) heraussuchen.
Gug mal hier rein! https://www.we-online.de/katalog/media/o101879v410%20AppNotes_ANP025_SMD-Ferrite_zur_Ueberschwingungssteuerung_DE.pdf
FAN7382 Half-Bridge Gate Driver (SOURCING/SINKING : 350mA/650m) Also unter 33R würde ich bei dem Treiber nicht gehen wollen. Ich würde einen 2A Treiber wählen. Dann hast Du Last- und Steuersignal auf einer zu langen gemeinsamen Source-Leitung. Zur Not musst Du einen Kondensator zwischen Gate und Source direkt am FET anbringen. Von Dämpfungsperlen halte ich da nichts. Oszillographiere doch mal bitte zwischen GND und Source low side direkt wo das Bein in den Transistor geht. Und zwischen GND und Pin5 vom Treiber. LG old.
Pan Tau schrieb: > Die gesamte Schaltung ist Murks! R32 Brücke, ggf ein paar Ohm in Reihe mit D2. IC4 unmittelbar an den Pins abblocken. Siehe: https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:VF_Sine_Drive.png LG old.
Danke für das viele Feedback. Ich hatte heute Nachmittag wiedermal eine Feuerwehrübung (im übertragenen Sinn), daher bin ich nicht weiter gekommen. Den 20 Ohm habe ich mal überbrückt: Es wird nicht besser. Aber ehrlich gesagt, weiss ich auch nicht, wieso der da rein kam (temporäre geistige Umnachtung?) Leider komme ich heute nicht mehr dazu noch weitere Messungen zu machen. falscher MOSFET schrieb: > Die Oszillationen, die du am Gate siehst kommen von der > erheblichen Variation der Ausgangskapazität bei Änderungen der > DS-Spannung (die sich im Schaltvorgang logischerweise nicht umgehen > lassen). (Diagramm 14 im Datenblatt) Oops ja. Das könnte was sein. Ich probiere morgen mal mit >50V Morgen oder Übermorgen sollte ich pinkompatible IGBTs und auch pinkompatible stärkere Driver (4A) bekommen. Ich melde mich wieder. Danke.
falscher MOSFET schrieb: > deine MOSFETs sind nicht für den Einsatz in einer Halbbrücke konzipiert > oder geeignet.... > > Wenn du dir die möglichen Einsatzzwecke auf der ersten Seite ansiehst, > wird dir auffallen, dass dort auch keine Halbbrückenkonfigurationen > vorgeschlagen werden. Apropo Datenblatt: Applications: PFC, hard switching, PWM and resonant switching power stages… Von PFC abgesehen, wird alles mit Halb- oder Vollbrückenschaltungen realisiert. Die IPX-Typen von Infineon eignen sich (bei mir zumindest) prima dafür. Man muß nur darauf Rücksicht nehmen, daß sie HF-tauglich sind, und z.B. Layoutfehler und dergleichen mit wüsten Schwingungen beantworten.
Sven S. schrieb: > Die IPX-Typen von Infineon eignen sich (bei mir zumindest) prima dafür. Ich hoffe doch. Demnächst setze ich diesen ein https://de.rs-online.com/web/p/mosfet/1109088/ und hoffe, dass er genau so problemlos wie der hier https://de.rs-online.com/web/p/mosfet/7919324/ arbeitet. Ist dann für einen 250W Motor. http://meinearduinoprojekte.blogspot.com/2020/03/two-phase-arduino-induction-motor-speed.html LG old.
Vielleicht sollte man mal einen näheren Blick auf das Layout um den Gatetreiber und die Treiberanbindung zum MOSFET werfen. Gruß,
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Vielen Dank soweit für eure Inputs! Michael B. schrieb: > Ich halte die 10k Widerstände für überflüssig, Siehe Kapitel "Hat der MOSFET-Gate-Treiber einen Einfluss bei Störungen?" von https://www.elektronikpraxis.vogel.de/schalttransistor-und-mosfet-treiber-nicht-trivial-und-haeufige-ausfallursache-a-866350/ > und die S1J für zu langsam. Welche Alternative? > Dann hast Du Last- und Steuersignal auf einer zu langen > gemeinsamen Source-Leitung. Diesen Satz verstehe ich komplett nicht. Was ist das Lastsignal? Was heisst 'zu lange gemeinsame Source-leitung' > Zur Not musst Du einen Kondensator zwischen Gate und Source > direkt am FET anbringen. Von Dämpfungsperlen halte ich da nichts. Mit 1nF passiert nichts, bei 4.7nF sieht's schon langsam besser aus (1 grosser peak anfangs auf 45V, dann fast kein Nachschwingen). Ich würde aber nachwievor eher die Ursache bekämpfen als die Symptome. > Gug mal hier rein! Muss ich mal ausprobieren, wobei wenn ich einen Feritt in die Boost-Leitung reinmachen will, ich Leitungen aufkratzen muss und so. > Oszillographiere doch mal bitte zwischen GND und Source > low side direkt wo das Bein in den Transistor geht. > Und zwischen GND und Pin5 vom Treiber. Siehe Attachments (nachwievor nur W-Pfad aktiviert, und ohne Motor*). Gemessen habe ich allerdings mit den GND-Klemmen und nicht mit der GND-Feder, die man so auf die Oszi-Spitze stecken kann. Ich hätte sowieso in der Nähe kein GND. * mit Motor habe ich die nachfolgende Störung (die rechts im Bild) nicht, sonst sieht's gleich aus. Wie gesagt, sollte ich demnächst stärkere Gate-Treiber bekommen - vielleicht hilft das. Ja, ich sollte die 47uF näher zur H-Brücke machen (fürs nächste Design dann). Frage: Die GND-Plane (siehe in grün), soll ich die für das nächste Design so lassen wie eingezeichnet oder weiter bis zu den MOSFETs ziehen (ziehe ich da nicht mehr Störungen auf die GND-Plane rein?).
Da überlagert sich der Spannungsabfall am Shunt mit dem Ansteuersignal. Das gefällt mir nicht. Würde ich nicht so machen. LG old.
Sehe ich das richtig, dass der im Anhang dargestelle Ausschnitt deine Anbindung vom Treiber zum MOSFET is? Also diese dünnen Leiterbahnen zu einem ca. 2cm entfernten MOSFET? Wo genau ist die Rückführung? Und der Kondensator C15 (1uF/25V) sitzt links vom Treiber IC, wohingegen die MOSFETs rechts vom Treiber IC sitzen? Wenn ich dein Layout richtig deute, sehe ich einen großen Nachholbedarf bezüglich deiner Treiberanbindung. PS: Nicht entmutigen lassen - nur so lernt man das :) Gruß,
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Alex schrieb: > Sehe ich das richtig, dass der im Anhang dargestelle Ausschnitt > deine > Anbindung vom Treiber zum MOSFET is? Also diese dünnen Leiterbahnen zu > einem ca. 2cm entfernten MOSFET? Wo genau ist die Rückführung? > > Und der Kondensator C15 (1uF/25V) sitzt links vom Treiber IC, wohingegen > die MOSFETs rechts vom Treiber IC sitzen? > > Wenn ich dein Layout richtig deute, sehe ich einen großen Nachholbedarf > bezüglich deiner Treiberanbindung. > > PS: > Nicht entmutigen lassen - nur so lernt man das :) > > Gruß, Hier das Bild.
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> Würde ich nicht so machen. Ja, würde ich auch nicht, wenn ich wüsste wie ;-) > Also diese dünnen Leiterbahnen zu > einem ca. 2cm entfernten MOSFET Die sind 0.35mm breit. Wie breit sollten denn die sein? > Und der Kondensator C15 (1uF/25V) sitzt links vom Treiber > IC, wohingegen die MOSFETs rechts vom Treiber IC sitzen? Ja ist halt so vom Pinout des Treiberbausteins so. Man kann natürlich auch den IC um 180° drehen und die Gate-Leitungen unten durchziehen (Nochmals 2 Vias mehr und nochmals 2x 1cm längere Leitungen) Ist es ein Problem, wenn ich die GND-Plane für den Logikteil (grüne Midplane) nur über diesen Pfad (siehe grüne Leitung) ans Power-GND anband? Ich dachte, das wäre schlau, wenn die Logik-GND nicht hart ans Power-GND verbunden ist (Verbindung geht übrigens an einem C vorbei). Sollte ich da die GND-Plane über alles (ausser Netzfilter) ziehen?
Bin mal gespannt, wie Ihr das mit einem Treiber der nur einen Massepin für Eingang und Ausgang hat, in den Griff bekommen wollt. Ich mach das mit Optotreibern. LG old.
Nicht ohne uns O. schrieb: > Pan Tau schrieb: >> Die gesamte Schaltung ist Murks! > > R32 Brücke, ggf ein paar Ohm in Reihe mit D2. > IC4 unmittelbar an den Pins abblocken. > > Siehe: > https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:VF_Sine_Drive.png > > LG > old. Wenn man schon abkupfert, dann richtig!
uhu schrieb: > Siehe Kapitel "Hat der MOSFET-Gate-Treiber einen Einfluss bei > Störungen?" Ich halte den 10k für Humbug. >> und die S1J für zu langsam. > Welche Alternative? passend zum Footprint wäre wohl FUS1J Deinem Layout nach ist ein Abblockkondensator direkt am Gate-Treiber. Aber die Leitungen sind hauchdünn. Gerade die Massevebindung bzw. bei high side Treiber die Verbindung zum Source des MOSFETs sollte kurz und dick wie eine GND-Plane sein. Und direkt daran der Kondensator, bei low side VSS/VDD, bei high side HS/HB. uhu schrieb: > Gemessen habe ich allerdings mit den GND-Klemmen und nicht mit der > GND-Feder Ich sag mal, das ist witzlos. Du brauchst direkte Verbindung zum VSS bzw. HS Pin des Gate-Treibers wenn du irgendwas messen willst und nicht Funkempfang in deinem Oszi sehen willst. Also der Clip oder direkt das Ende eines Koax-Kabels anlöten.
Unzutreffend hoffe ich mal, aber es erinnert mich an einen Thread, da war der TO etwas stolz auf sein DigiOszi, das erlaubte bis ueber 100V direkt zu messen. Immer waren schoene Ueberschwinger zu sehen. Das Ende vom Lied war herzlos grausam. Die Schwingungsquelle war das koaxiale Messkabel. Behoben wurde das Problem mittels Spannungsteilertastkopf. Glaube das war 10:1 Teilung.
Michael B. schrieb: > Ich sag mal, das ist witzlos. Du brauchst direkte Verbindung zum VSS > bzw. HS Pin des Gate-Treibers Hat er, siehe gelbes Oszillogramm. Wer so eine Leiterplatte routen kann, hat schon was drauf. Rudi Platte schrieb: > Wenn man schon abkupfert, dann richtig! ??? LG old.
Nicht ohne uns O. schrieb: > Michael B. schrieb: >> Ich sag mal, das ist witzlos. Du brauchst direkte Verbindung zum VSS >> bzw. HS Pin des Gate-Treibers > > Hat er, siehe gelbes Oszillogramm. > Wer so eine Leiterplatte routen kann, > hat schon was drauf. > Darauf hat er es erst wenn die Schaltung auf einem Holzbrettchen zusammen genagelt und verloetet wurde und funktioniert. > Rudi Platte schrieb: >> Wenn man schon abkupfert, dann richtig! > > ??? > > LG > old.
uhu schrieb: >> Also diese dünnen Leiterbahnen zu >> einem ca. 2cm entfernten MOSFET > Die sind 0.35mm breit. Wie breit sollten denn die sein? Ich nutze meistens Polygone zwischen Treiber und MOSFET. >> Und der Kondensator C15 (1uF/25V) sitzt links vom Treiber >> IC, wohingegen die MOSFETs rechts vom Treiber IC sitzen? > Ja ist halt so vom Pinout des Treiberbausteins so. Man kann natürlich > auch den IC um 180° drehen und die Gate-Leitungen unten durchziehen > (Nochmals 2 Vias mehr und nochmals 2x 1cm längere Leitungen) Wäre das mein Layout, würde ich ggf. folgende Layoutvariante in Erwägung ziehen: Der Kondensator wird um 90° gedreht und mit dem 12V Pad direkt über Pin 8 vom Treiber IC plaziert. Mittels 12V Polygon wird der Kondensator niederinduktiv mit Pin 1 des Treiber ICs verbunden. Fülle eine GND Fläche in Layer 2. Diese GND Fläche sitzt unter sowohl Treiber IC als auch Gate-Source des MOSFETs. Am GND Pad des Kondensators plazierst du 2-3 Vias, die mittels GND Polygon niederinduktiv an den Kondensator und der GND Fläche verbunden werden. Am GND Pin des Treiber ICs plazierst du ebenfalls 2-3 Vias, die dein Treiber IC an die GND Fläche in Layer 2 anbinden. Szenario MOSFET turn on: Der Gate Strom fließt von Kondensator niederinduktiv in das Treiber IC, durch das Treiber IC, niederinduktiv in den MOSFET Gate Pin, durch den MOSFET, von Source Pin des MOSFETs niederinduktiv direkt zum GND Pin des Kondensators. Szenario MOSFET turn off: Der Gate Strom fließt von MOSFET Gate niederinduktiv ins Treiber IC, und vom Treiber IC direkt in die GND Fläche.
Die konkrete Schaltung ist ja dreidimensional, folglich kann man die Chips in jeder Lage optimal platzieren. Auch hochkant ist nicht verboten!
Die konkrete Schaltung ist ja dreidimensional, folglich kann man die Chips in jeder Lage optimal platzieren. Auch hochkant ist nicht verboten! Und diese Murks klickibunti Routings sind gelinde gesagt: nur sc...e
Rudi Platte schrieb: > Auch hochkant ist nicht verboten! Das habe ich auch schon vom Markenhersteller gesehen. Der Schwinger tritt nach ca. 200ns auf (5MHz, bis 20MHz lamda/4), Grundperiode ca. 50ns (20MHz, bis 80MHz lamda/4, ca. 3 Meter). Vermutlich läßt sich daraus auf nichts schließen.
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Hallo zusammen Danke für die Inputs soweit. Ich habe heute die stärkeren Gate-Driver bekommen: IRS21867S (mit 2x 4A) https://www.mouser.ch/datasheet/2/196/Infineon-IRS21867-DS-v01_01-EN-1228522.pdf Folgende Änderungen habe ich zusätzlich noch gemacht: - Nur Gate-Driver für W-Brücke bestückt, d.h. bei U und V keine Gate-Driver - Gate-Widerstände auf 0 Ohm - Boost-Diode auf eine mit 75ns Recovery (z.Z. nur 100V, weil ich die gerade zur Hand hatte) - 0.5mm2-Kabel vom GND des Shunts zu den GNDs der 1uF-Stützkondensatoren, Kabel so kurz als möglich (härtere Anbindung dafür halt Antennenwirkung) Screenshots: Highside: Spannung zwischen Gate und Source beim HighSide-MOSFET, gemessen mit Feder an Oszikopf Lowside: dito beim Lowside-MOSFET Highside sieht besser aus. Lowside: Die Störung kommt nach ca 200ns nachdem das logische HI-Eingangssignal von Low auf High geht (200ns entsprechen ja der Zeit des Gate-Drivers). So ganz koscher ist's mir noch immer nicht.
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Du hast die Gate-Treiber vorbildlich dicht an den Mosfets platziert. Dafür macht die Masseanbindung eine ansehnliche Schleife. Innerhalb(!) dieser Gateschleifen befinden sich nun die Stromschleifen. Ich hab mal exemplarisch zwei solcher Schleifen eingezeichnet. Weiß: Gateschleife. Gelb: Stromschleife. Das ist zwar jeweils nur eine Windung Luftspule, aber der Strom wird hart geschaltet, und die Spannung ist auch ganz ansehnlich. Das gibt spürbare Rückkopplungen auf die Mosfets. Gemütliche Typen wie z.B. IRF460 oder so mögen Dir das vielleicht verzeihen, aber nicht die modernen hibbeligen Typen, die Du verwendest.
Das wichtigste wäre, das Layout komplett zu überarbeiten, mit der Leiterplatte wird das nichts werden. - Powertracks durch koplanare Flächen ersetzen. Wichtig ist vor allem das koplanar. Zwei Flächen auf dem gleichen Layer für Hin und Rückleiter bringen wenig, sie sollen sich gegenüber liegen. Das gleiche gilt für die Gateschleifen. Sven hat eine Gateschleife eingezeichnet, die ist riesig! @ Sven: die gelbe Schleife ist nicht ganz richtig, du hast die über die beiden Lastklemmen geschlossen. Die Lastausgänge sind aber egal, wichtig ist die jeweilige Schleife von DC+ -> Highside -> Lowside -> DC-. So wie ich das sehe hat der TO mindestens 4 Lagen zur Verfügung. Ich würde das wohl so machen: 1) Gatesignale 2) Ausgangssignale der Halbbrücken. Die Führung der Ausgangsströme ist mehr oder weniger irrelevant, aber diese Potentiale sind auch der Rückleiter Highside Gateloops. Daher die Polygone zu den bis Treiber ICs führen. 3) DC-/GND (Masse der Lowside Gateloops) 4) DC+ Die Planes auf Layer 2 dort Ausschneiden, wo die Gatesignale der Lowsideschalter liegen. Diese sollen die GND-Plane auf Layer 3 "sehen", und nicht das springende Potential auf Layer 2.
Bla schrieb: > Das wichtigste wäre, das Layout komplett zu überarbeiten Dann zeichne doch mal auf, wie Du die 4 GNDs unter einen Hut bringen willst. Quadratur des Kreises. Und diese Stromgegemnkopplung durch den Shunt, was soll man davon noch erwarten? Nicht ohne Grund haben viele Inverter so schlechte Wirkungsgrade. Aus der Nummer kommt man nur mit Optos, früher hätte man Übertrager verwendet. LG old.
Ich sage mal so, das was man sieht sind Rueckwirkungen vom Ausgang auf den Eingang. Eine Rueckkopplung also.
Nicht ohne uns O. schrieb: > ggf ein paar Ohm in Reihe mit D2. Und die Strombegrenzung für die Diode (JetztD3) fehlt auch noch. https://www.mikrocontroller.net/attachment/454330/Schema_2.png LG old.
uhu schrieb: > Ich habe heute die stärkeren Gate-Driver > bekommen: IRS21867S (mit 2x 4A) Achtung, die Dinger sind recht empfindlich gegen negative Impulse von der Lastseite. Im Datenblatt ist auch eine Schutzbeschaltung davor enthalten. Die sollte man auch auf jeden Fall vorsehen. Vor einiger Zeit hatte ich massive Probleme als ich die in ein erwiesenermaßen funktionierendes Layout einsetzte das diesen Schutz nicht hatte.
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Steffen W. schrieb: > Achtung, die Dinger sind recht empfindlich gegen negative Impulse von > der Lastseite. Ach dafür ist R32. https://www.mikrocontroller.net/attachment/454175/Schema.png Danke für die Info. LG old.
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