H-Brückenschaltung

[Manuel N. (manuelambaum)]

Hallo zusammen

Möchte mir eine Platine mit einer H-Brückenschaltung bestellen und 
wollte von euch noch kurz die H-Brücke kontrollieren lassen. Das Ganze 
ist für einen 12VDC Motor mit allerhöchstens 1A Stromaufnahme.

Wie ist das mit der Ein- und Ausschaltzeit der Mosfets? Wenn ich die 
H-Brücke umschalte und der eine Mosfet noch immer ein wenig leitet, wenn 
der andere bereits zuschaltet, kann es ja theoretisch zu einem 
Kurzschluss kommen. Muss ich da etwas beachten beim definieren der 
passenden Mosfets?

Danke im Vorraus

[Rahul D. (rahul)]

Manuel N. schrieb:
> kann es ja theoretisch zu einem Kurzschluss kommen.
nicht nur theoretisch...

[Falk B. (falk)]

Manuel N. schrieb:
> Hallo zusammen
>
> Möchte mir eine Platine mit einer H-Brückenschaltung bestellen

Dann kauf dir eine fertige!

> und
> wollte von euch noch kurz die H-Brücke kontrollieren lassen. Das Ganze
> ist für einen 12VDC Motor mit allerhöchstens 1A Stromaufnahme.

Dafür nimmt man eine vollintegriertze H-Brücke, siehe
H-Brücken Übersicht.

> Kurzschluss kommen. Muss ich da etwas beachten beim definieren der
> passenden Mosfets?

Ja. Lass es!

https://www.mikrocontroller.net/articles/H-Br%C3%BCcken_%C3%9Cbersicht#Diskrete_H-Br%C3%BCcken

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Manuel N. schrieb:
> Wie ist das mit der Ein- und Ausschaltzeit der Mosfets?
Das hat hier gar nicht mal so arg viel mit der Zeit zu tun, sondern dass 
bei Ug = 6V eben beide Brücken-Fets voll leiten.

Prinzipschaltungen funktionieren nur im Prinzip. Auch wenn sie mit 
realen Bauteilen nachgebaut werden.

Sieh dir mal funktionierende Brücken an und versuche zu verstehen, 
welches Bauteil was macht.

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

Wenn du die MOSFets überkreuz ansteuerst, also jeweils die diagonal 
gegenüberliegenden, wird das Risiko eines Shoot-Through wesentlich 
kleiner.

[Michael B. (laberkopp)]

Manuel N. schrieb:
> Möchte mir eine Platine mit einer H-Brückenschaltung bestellen und
> wollte von euch noch kurz die H-Brücke kontrollieren lassen.

Wer kommt auf so einen Schrott ?

Ein 2N7002 ist kein Logiclevel MOSFET

Manuel N. schrieb:
> Wie ist das mit der Ein- und Ausschaltzeit der Mosfets? Wenn ich die
> H-Brücke umschalte und der eine Mosfet noch immer ein wenig leitet, wenn
> der andere bereits zuschaltet, kann es ja theoretisch zu einem
> Kurzschluss kommen

Natürlich.

Je nach UGS(th) deiner Exemplare ab 4V Brückenspannung, bei deinen 12V 
sicher.
Dank 4k7 ist das Umschalten auch noch besonders langsam, hohe 
Gate-Kapazität der MOSFETs aus Opas Grabbelkiste tragen auch dazu bei.

Vergiss den Murks, wo auch immer du den her hast.

Manuel N. schrieb:
> 12VDC Motor mit allerhöchstens 1A Stromaufnahme.

Allerhöchstens heisst also beim Anlaufen/Blockieren. Dann reicht ein 
RZ7886 oder RZ7889=CP2119.

[J. R. (yoc)]

Michael B. schrieb:
> Wer kommt auf so einen Schrott ?

Gaaaanz Toll!
Du konntest das ja schon als du noch in die Windel gemacht hast.
Und warum Plenkt der geniale Herr?
Wenigstens ist der restliche Beitrag sinnvoll.

[Vorname N. (mcu32)]

Cross Conducting (also das gleichzeitige Schalten der Halbleiter "über 
Kreuz") wird bei integrierten Schaltungen durch das einbringen einer 
sogenannten death time vermieden. Heißt, du wartest ein paar Mikro / 
mill Sekunden, nachdem der eine Schalter auf Low gesetz wurde bevor du 
den anderen auf High setzt. Zusätzlich kannst du natürlich den Strom 
Monitoren und bei einem zu stellen Anstieg beide durch einen Interrupt 
auf Low setzen.

Sicher das der Motor maximal 1A zieht ? Anlaufströme können bis Faktor 
10 größer als der nominale Wert sein. Hast du eine 
Anlaufstrombegrenzung? Was machst du gegen eventuelle Spannungsspitzen 
(der Motor ist eine induktive Last)?

Wie willst du überhaupt generell das Teil steuern ? Ich sehe keine 
Bootstrapkomponenten.

Fragen über Fragen...

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

Vorname N. schrieb:
> Wie willst du überhaupt generell das Teil steuern ? Ich sehe keine
> Bootstrapkomponenten.

Wofür sollen die hier dienen? Bootstrap brauchste nur, wenn du N-Kanal 
in der Highside benutzen willst.

[Uwe B. (uwebre)]

Manuel N. schrieb:
> Wie ist das mit der Ein- und Ausschaltzeit der Mosfets? Wenn ich die
> H-Brücke umschalte und der eine Mosfet noch immer ein wenig leitet, wenn
> der andere bereits zuschaltet, kann es ja theoretisch zu einem
> Kurzschluss kommen.

Und wenn dann die Versorgung genug Schmackes hat entweicht der magische 
Rauch...

Üblicherweise verwendet man spezielle Treiber wie MIC4604 oder die 
Klassiker IR2110. Dann kann man auch im Hi-Pfad N-Kanal Fets einsetzen. 
Allerdings funktioniert das nur mit PWM, wegen der  Bootstrapmimik. 
(alternativ durch einen DC/DC Wandler ersetzen)
Die Treiber haben einen Totzeitgenerator und eine Verriegelung 
eingebaut.

Wenn man nur schalten möchte, und nicht so der Elektronikspezi ist, wäre 
der einfachste Weg zwei Umschaltrelais zu nutzen. Nicht Cool aber auch 
nicht verboten.
Alternativ, würde es eine fertig integrierte Vollbrückenschaltung wie 
der allseits beliebte L298 tun. Nicht modern, braucht etwas Kühlung, ist 
aber recht robust.

"Modernere" Varianten habe oft bastelunfreundliche Gehäuse bei denen man 
sich ernsthafte Gedanken wegen der Kühlung (über die Leiterplatte) 
machen muß.

Das Thema Anlaufstrom wurde ja schon erwähnt...

Uwe

[Rainer W. (rawi)]

Michael B. schrieb:
> Ein 2N7002 ist kein Logiclevel MOSFET

Erstaunlich, dass R_DS(on) dann für V_GS=5V spezifiziert ist, findest du 
nicht?

[Michael B. (laberkopp)]

Rainer W. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Ein 2N7002 ist kein Logiclevel MOSFET
>
> Erstaunlich, dass R_DS(on) dann für V_GS=5V spezifiziert ist, findest du
> nicht?

Ist erstaunlich.

Ich habe mich durch das Datenblatt von Nexperia verwirren lassen, das 
RDS(on) zuerst nur für 10V spezifiziert, und erst weiter hinten nochmal 
für 4.5V.

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/2N7002.pdf

[M. K. (sylaina)]

Manuel N. schrieb:
> Muss ich da etwas beachten beim definieren der
> passenden Mosfets?

Sehr viel sogar aber warum nimmst du nicht gleich einen Motortreiber wie 
z.B. den TB67H451FNG? Klein, fein und einfach in der Anwendung.

[Falk B. (falk)]

M. K. schrieb:
> Sehr viel sogar aber warum nimmst du nicht gleich einen Motortreiber wie
> z.B. den TB67H451FNG? Klein, fein und einfach in der Anwendung.

BINGO! SO ein Ding habe ich vor einiger Zeit auch verbaut! TOP!

[Vorname N. (mcu32)]

Matthias S. schrieb:
> Wofür sollen die hier dienen? Bootstrap brauchste nur, wenn du N-Kanal
> in der Highside benutzen willst.

Sry, hab mir die "Schaltung" jetzt nicht so in Detail angeschaut und bin 
vom State of the Art ausgegangen:)

[M. K. (sylaina)]

Vorname N. schrieb:
> Sry, hab mir die "Schaltung" jetzt nicht so in Detail angeschaut

Copy & Paste kann funktionieren, muss aber nicht. Schaltungen sollte man 
immer im Detail anschauen wenn man sie kopiert. Der Ersteller der 
Schaltung garantiert doch nicht, dass die Schaltung auch für dein 
Problem gut sein wird ;)

[Vorname N. (mcu32)]

M. K. schrieb:
> Vorname N. schrieb:
>> Sry, hab mir die "Schaltung" jetzt nicht so in Detail angeschaut
>
> Copy & Paste kann funktionieren, muss aber nicht. Schaltungen sollte man
> immer im Detail anschauen wenn man sie kopiert. Der Ersteller der
> Schaltung garantiert doch nicht, dass die Schaltung auch für dein
> Problem gut sein wird ;)

Ich glaube du verwechselst mich mit dem TO.

[M. K. (sylaina)]

Vorname N. schrieb:
> Ich glaube du verwechselst mich mit dem TO.

Nö...nicht wirklich ;)

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

Vorname N. schrieb:
> und bin
> vom State of the Art ausgegangen:)

Was soll an einer H-Brücke mit P-Kanal in der Highside denn nicht State 
of the Art sein?
Wenn man es richtig verschaltet, ist das einfach und narrensicher. Nur 
eben so, wie der TE es vorgestellt hat, ist es ungünstig. Ich verschalte 
die Brücke überkreuz und vermeide so jegliche Shoot-Through Probleme.

[Uwe B. (uwebre)]

Matthias S. schrieb:
> Vorname N. schrieb:
>> und bin
>> vom State of the Art ausgegangen:)
>
> Was soll an einer H-Brücke mit P-Kanal in der Highside denn nicht State
> of the Art sein?

P-Kanal Fets haben einen deutlich höheren Rdson als N-Kanal Fets. 
Deswegen. Ob das eine Rolle spielt hängt von der Anwendung, besonders 
dem Strom, ab.

> Wenn man es richtig verschaltet, ist das einfach und narrensicher. Nur
> eben so, wie der TE es vorgestellt hat, ist es ungünstig. Ich verschalte
> die Brücke überkreuz und vermeide so jegliche Shoot-Through Probleme.

Wie auch immer du das verschaltest, die Schaltzeiten müssen 
berücksichtigt werden, üblicherweise ist eine Totzeit erforderlich weil 
laden und entladen der Gatekapazität nicht gleich schnell geht. (Bei 
Richtungsumkehr oder bremsen)
Wenn man nur statisch schalten möchte kann man das auch über 
Gatewiderstände mit Diode drüber hinpfuschen

Uwe