IR2153S brennt durch - Mosfets OK

[IR2153S brennt durch (Gast)]

Hallo Leute,

ich habe ein äußerst seltsames Verhalten beim IR2153S mit Halbrücke.
Das IC brennt aus unerklärlichen Gründen durch, allerdings sind die 
Mosfets, Bootstrap Diode und anderen Bauteile scheinbar OK.

Schaltung ist die Standardschaltung aus dem Datenblatt.
Gatewiderstände 0 Ohm, VCC mit 1uF und 100nF gestützt, VB mit 1uF gegen 
VS, Arbeitsfrequenz ca 200kHz.

Das seltsame ist auch, dass die Platinen die vom Bestücker kommen 
(Prototypen) erstmal einige Zeit funktionieren.
Nach einiger Zeit (Minuten bzw. auch einer halben Stunde) geht das IC 
kaputt.

Zuerst habe ich gedacht, dass es an der Last liegt - das ist aber nicht 
so.
Das IC geht auch kaputt, wenn keine Last an der Halbbrücke angeschlossen 
ist und die Brücke und das IC nur mit 15V vom Labornetzteil versorgt 
werden.

Es treten auch zwei Unterschiedliche Arten des Defekts auf:
1) IC funktioniert nicht, keine Stromaufnahme
2) IC funktioniert nicht, hohe Stromaufnahme an VCC (IC brennt aus wenn 
man genügend Strom am Labornetzteil zulässt)

Nach dem IC Tausch funktioniert es wieder, allerdings geht das neue IC 
(gefühlsmäßig) schneller kaputt.
Ich habe mittlerweile 5 ICs geschrottet und bin immer noch nicht 
draufgekommen was die Ursache sein könnte.

Bevor ich die nächsten 5 ICs schrotte frag ich lieber in die Runde ob 
jemand so ein Problem schon hatte bzw. wie es gelöst wurde.

[Εrnst B. (ernst)]

Vorwiderstand für die Spannungsversorgung zu klein, und die integrierte 
Z-Diode für die 15V VCC kocht sich langsam zu tode?

passt aber nicht zu:

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092188:
> das IC nur mit 15V vom Labornetzteil versorgt
> werden

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092188:

> Bevor ich die nächsten 5 ICs schrotte frag ich lieber in die Runde ob
> jemand so ein Problem schon hatte bzw. wie es gelöst wurde.

Mit diesem MOSFET-Brückentreiber habe ich keine konkreten Erfahrungen. 
Ein "beliebtes" Ausfallszenatio in Verbindung mit einem suboptimalen 
Layout sind jedoch negative Spannungsspitzen an 
Highside-Source/Lowside-Drain. Diese führen dazu, dass sich der 
Bootstrapkondensator auf eine für den Treiber ungesunde Spannung auflädt 
und diesen dann umgehend "himmelt".

Q&D Abhilfe: Klemmdiode zwischen Zwischenkreis-Masse und 
Highside-Source. Um die Lebensdauer der Klemmdiode zu erhöhen, wäre ein 
kleiner (niederohmiger) Widerstand zwischen dem Knoten, bestehend aus 
Treiber,  Bootstrapkondensator, Klemmdioden-Kathode auf der einen und 
Highside-Source, Lowside-Drain auf der anderen Seite von besagtem 
Widerstand sinnvoll.

Ich hoffe, mein kleiner Wink mit dem Zaunpfahl wurde verstaden -- das 
Problem sitzt mit großer Wahrscheinlichkeit im streng-geheimen Layout 
(und nicht im Treiber-IC).

Grüßle
Volker
Nachtrag:
> Das IC geht auch kaputt, wenn keine Last an der Halbbrücke angeschlossen
> ist und die Brücke und das IC nur mit 15V vom Labornetzteil versorgt
> werden.

Aber Halbbrücke und Treiber wurden hoffentlich nicht aus einem 
gemeinsamen Netzteil gespeist?

[Εrnst B. (ernst)]

Volker B. schrieb:
> Mit diesem MOSFET-Brückentreiber habe ich keine konkreten Erfahrungen.

Ich hab mit dem vor Ewigkeiten mal was gemacht, und ihn eigentlich als 
gutmütig in Erinnerung.

Mal schauen ob ich das Projekt halbwegs fehlerfrei auf die aktuelle 
KiCAD-Version hochbekomme...

[Εrnst B. (ernst)]

Naja, die Symbole für Elko, Poti etc. einfach dazudenken, da hat sich 
die Bibliothek geändert.

Nicht schön, hat aber damals funktioniert.
Besonders vorsichtig war ich mit den Gate-Leiterbahnen auch nicht.

Von den FETs war jeweils nur ein Paar bestückt (die Dicken natürlich) 
und die externe 12-V-Zuführung war auch nicht in Benutzung.

Lief aber nur bei ~75kHz.

[Max M. (Gast)]

VDC kann max 200V groß sein, wenn ich der C1 Beschriftung glauben kann.
Mit dem R3=100K stehen dann insgesammt für alles an VCC keine 2mA zur 
Verfügung.
Davon braucht das IC bereits 1mA on Ruhe.
Aber 75Khz mit zwei Gate Kapazitäte ist keine Ruhe.

Selbst bei 2mA muss R3 bereits 0,4W dauerhaft aushalten.

Ich vermute VCC sackt weg und das IC macht krumme Sachen die zum Tot 
führen.
Oder Du versorgst mit 15V aus einem Labornetzteil und brennst dabei die 
Zener Diode (intern) durch, die ab 14,4V durchbricht.
Versorg mit 10V. Reicht dicke.

Mach mal R3 kleiner, mess die VCC bei Betrieb und schau Dir an wie 
sauber die Gate Signale erzeugt werden und wie stabil die Frequenz ist.
Dein Layout für das RC Glied ist nämlich eine mittelschwere Katastrophe.

[kjhgfds (Gast)]

Max M. meinte im Beitrag #7092319 eigentlich:
> VDC kann max 200V groß sein, wenn ich der C3 Beschriftung glauben kann.

Ernst hat seinen Schaltplan hochgeladen.

Der TO, "IR2153S brennt durch", aber nur einen Prinzipschaltplan
aus dem Datenblatt. (oder so etwas in der Art)

Volker B. schrieb:
> das
> Problem sitzt mit großer Wahrscheinlichkeit im streng-geheimen Layout

Ja. Bitte vollst. Schaltplan plus realen Aufbau (PCB Layout oder
was auch immer) zeigen.

[Εrnst B. (ernst)]

Max M. schrieb:
> VDC kann max 200V groß sein, wenn ich der C1 Beschriftung glauben kann.
> Mit dem R3=100K ...

Das war bei meiner archäologisch ausgegrabenen Schaltung so.
Kann gut sein, dass ich die auch anders bestückt habe.
Da waren sowieso diverse Varianten im Schaltplan/Layout vorgesehen, weil 
ja eh ein 10er-Pack Platinen aus China kommt.

Was der TE da gebaut hat, wissen wir nicht im Detail.

[Max M. (Gast)]

kjhgfds schrieb:
> Ernst hat seinen Schaltplan hochgeladen.
Mea culpa

@TO:
Die Schaltungen im DB funktionieren.
Funktioniert Deine nicht, hast Du einen Fehler gemacht.
Sinnlos uns die Schaltung im DB zu zeigen.

[IR2153S brennt durch (Gast)]

Volker B. schrieb:
> Q&D Abhilfe: Klemmdiode zwischen Zwischenkreis-Masse und
> Highside-Source.

Wie soll die Diode genau verbaut werden? Ich kann mir das gerade nicht 
vorstellen.
Ich kann ja mal eine Zenerdiode an den Bootstrap Kondensator ranmachen 
und schauen ob es dann noch Probleme gibt.

Vielleicht hilft ja auch einfach ein größerer Kondensator (1uF + 4,7uF 
wie bei Εrnst B.)

Volker B. schrieb:
> Aber Halbbrücke und Treiber wurden hoffentlich nicht aus einem
> gemeinsamen Netzteil gespeist?

Doch, für die Tests mit dem Labornetzteil wurden die Versorgungen 
einfach zusammengschlossen. Ist das kritisch?

Der IR2153S erwärmt sich bei 15V am Labornetzteil kaum merklich solange 
er funktioniert.

Ich muss noch Fragen ob ich das Layout hier einfach hochladen darf.
Der Aufbau jetzt ist komplett in SMD und Treiber und Fets sind auf einer 
Fläche von weniger als 20x20mm untergebracht.
Beim ersten "wilden Aufbau" am Lochraster mit teilweise 5 cm langen 
Kabeln hat es keine Probleme gegeben.
Kann es sein, dass man bei diesem doch schon recht alten Treiber gewisse 
Parasitics braucht, damit das Teil funktioniert?

[kjhgfds (Gast)]

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092467:
> Kann es sein, dass man bei diesem doch schon recht alten Treiber gewisse
> Parasitics braucht, damit das Teil funktioniert?

:-)

Der war gut. Nein.

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092467:

> Wie soll die Diode genau verbaut werden? Ich kann mir das gerade nicht
> vorstellen.

Sorry, aber ein Mindestmaß an Eigenleistung erwarte ich :-(
Da Du uns keine Pläne und Layouts zeigst, male ich Dir auch keinen.

Hier nochmal der Text von meinem ersten Posting:
> Klemmdiode zwischen Zwischenkreis-Masse und
> Highside-Source. Um die Lebensdauer der Klemmdiode zu erhöhen, wäre ein
> kleiner (niederohmiger) Widerstand zwischen dem Knoten, bestehend aus
> Treiber,  Bootstrapkondensator, Klemmdioden-Kathode auf der einen und
> Highside-Source, Lowside-Drain auf der anderen Seite von besagtem
> Widerstand sinnvoll.

Was verstehst Du nicht?

> Ich kann ja mal eine Zenerdiode an den Bootstrap Kondensator ranmachen
> und schauen ob es dann noch Probleme gibt.

Besser als nichts...

> Vielleicht hilft ja auch einfach ein größerer Kondensator (1uF + 4,7uF
> wie bei Εrnst B.)

Das kann helfen aber auch Probleme machen. Wie gesagt, mit dem Hellsehen 
hab' ich's nicht so...

> Doch, für die Tests mit dem Labornetzteil wurden die Versorgungen
> einfach zusammengschlossen. Ist das kritisch?

Dir ist klar, dass die Last in den Zwischenkreis zurückspeisen kann.
Was geschieht dann mit der Zwischekeisspannung und damit mit der 
Versorgung des Treibers und was "sagt" die Zenerdiode im Treiber dazu?

Im Minimum sollten Zwischenkreis und die Treiberversorgung durch eine 
Diode entkoppelt werden. Im Applikationsbeispiel des Herstellers 
entkoppelt das RC-Glied.

> Kann es sein, dass man bei diesem doch schon recht alten Treiber gewisse
> Parasitics braucht, damit das Teil funktioniert?

Kommt auf die "Parasitics" an. Kapazitäten und Induktivitäten an den 
richtigen Stellen können durchaus hilfreich sein.

Grüßle
Volker

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

Volker B. schrieb:
> Im Applikationsbeispiel des Herstellers

sind übrigens auch Gatewiderstände eingezeichnet, die IR nicht nur so 
aus Spaß vorsieht oder weil sie zuviel Druckerschwärze hatten.

[IR2153S brennt durch (Gast)]

Danke für die bisherigen Tipps und Hinweise.
Ich werde weitere Tests machen und mich dann wieder melden.

[IR2153S brennt durch (Gast)]

Ich hätte mir nicht gedacht, dass zusammengeschlossene Versorgungen 
solche Probleme bereiten.
Spannungsspitzen durch Zurückspeisen waren kaum sichtbar und das IC ist 
auch ohne Last abgeraucht.

Dass einfach die Zenerdiode durchgebrannt ist, kann ich mir nicht 
vorstellen, da das IC auch bei nur 12V Versorgung defekt wurde.
Ich vermute, dass der PSRR von VCC auf die interne Logik bzw. den 
Oszillator nicht sonderlich gut ist und intern bei der Logik etwas 
durcheinander gekommen ist (Latch Up?).

Mit Halbbrücke direkt am 15V Labornetzteil und 100 Ohm Widerstand zum 
Treiber IC und 10uF Stützkondensator geht der Treiber nicht mehr kaputt 
(oder ich habe zur Abwechslung besonders robuste ICs erwischt).

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092839:

> Spannungsspitzen durch Zurückspeisen waren kaum sichtbar und das IC ist
> auch ohne Last abgeraucht.

Oh mein Gott! Was heißt denn "kaum sichtbar"? Gibt es eine Norm, die 
besagt, ab welcher Amplitude und Pulsbreite eine "Spitze" gefährlich 
wird?
Und was heißt "ohne Last"? War wirklich kein Bauteil an den Ausgang 
angeschlossen? Oder vielleicht doch ein klitzekleines LC-Glied?

> Dass einfach die Zenerdiode durchgebrannt ist, kann ich mir nicht
> vorstellen, da das IC auch bei nur 12V Versorgung defekt wurde.

Na, Du kannst Dir anscheinend nicht allzuviel vorstellen... :-/

> Ich vermute, dass der PSRR von VCC auf die interne Logik bzw. den
> Oszillator nicht sonderlich gut ist und intern bei der Logik etwas
> durcheinander gekommen ist (Latch Up?).

Natürlich! Du must's ja wissen... Aber das Akronym klingt wirklich 
hochgradig kompetent! Weiter so und Dein Vorgesetzter wird Dich lieben!

> Mit Halbbrücke direkt am 15V Labornetzteil und 100 Ohm Widerstand zum
> Treiber IC und 10uF Stützkondensator geht der Treiber nicht mehr kaputt
> (oder ich habe zur Abwechslung besonders robuste ICs erwischt).

Nein, aber Du hast "zur Abwechslung" die Hinweise des Herstellers 
eingehalten. Gerüchteweise steigt damit die Wahrscheinlichkeit, eine 
funktinoierende Schaltung zu erhalten...

Kopfschüttelnde Grüße,
Volker

[IR2153S brennt durch (Gast)]

Danke an alle für die hilfreichen Kommentare.

[J. T. (chaoskind)]

Volker B. schrieb:
> Aber das Akronym klingt wirklich hochgradig kompetent!

Welches Akronym?
PSRR und VCC sind Abkürzungen, keine Akronyme. Logik, Oszillator und 
Latch Up würd ich unter "Fachwort" einsortieren. Und der Rest sind ganz 
normale Wörter.

Aber Hauptsache "kluk geschissen" ;-)

[Jens G. (jensig)]

IR2153S brennt durch schrieb im Beitrag #7092839:
> Ich hätte mir nicht gedacht, dass zusammengeschlossene Versorgungen
> solche Probleme bereiten.
> Spannungsspitzen durch Zurückspeisen waren kaum sichtbar und das IC ist
> auch ohne Last abgeraucht.
>
> Dass einfach die Zenerdiode durchgebrannt ist, kann ich mir nicht
> vorstellen, da das IC auch bei nur 12V Versorgung defekt wurde.
> Ich vermute, dass der PSRR von VCC auf die interne Logik bzw. den
> Oszillator nicht sonderlich gut ist und intern bei der Logik etwas
> durcheinander gekommen ist (Latch Up?).

Du hast scheinbar die Mechanik des IC nicht wirklich verstanden, sonst 
käme man nicht auf die Idee, die Lastversorgung und Vcc direkt bei der 
Herstellerschaltung zusammenzuschalten.

> Mit Halbbrücke direkt am 15V Labornetzteil und 100 Ohm Widerstand zum
> Treiber IC und 10uF Stützkondensator geht der Treiber nicht mehr kaputt
> (oder ich habe zur Abwechslung besonders robuste ICs erwischt).

Logisch, daß das dann besser geht ...
Beschäftige Dich mal damit, wozu Diode und Bootstrap-C da sind. Steht 
sicherlich auch im DB dieses IC drin - man muß Datenblätter aber nun mal 
lesen und noch dazu verstehen ...