Hallo, Ich habe eine Platine entwickelt, um 6 DC Lüfter regeln zu können. Schaltplan und Kicad Projekt hab ich angehängt. Hauptsächlich habe ich Probleme mit der Bootstrap Halbbrücke. - Controller Frequenz: 64MHz - Frequenz: 20kHz - Versorgung 12V über ein RD6006 - Totzeit 1uS St + 200ns vom Treiber 1. Frage: Wenn ich die Brücke ohne last schalte, habe ich einen Stromverbrauch von etwa 50mA. Das erscheint mir eigentlich zu hoch, aber auch mit mehr oder weniger Totzeit ändert sich das nicht. Eine Reduktion der PWM Frequenz auf 10kHz erhöht den Stromverbrauch, eine Erhöhung auf 30kHz ändert nichts im Vergleich zu 20kHz. Wenn ich dann einen Lüfter anschliese, geht der Stromverbrauch auch nicht merklich hoch (0,19A Lüfter bei ~20% duty) 2. Problem: Wenn ich den Lüfter anschließe, geht der Controller nach kurzer Zeit (<500ms) in den reset. Ausgelöst wird ein WWDG ISR, der aber gar nicht konfiguriert ist. Durch die Endlosschleife resettet dann der IWDG. Wenn ich den Controller per Debugger aktiv halte, läuft der Lüfter munter weiter. Bekomme ich irgendwo Störungen auf der 3,3V? Brauche ich da mehr Kapazität beim Controller? Oder muss ich beim einschalten der PWM eine bestimmte Reihenfolge beachten? Z.B. erst 50% nur low side für ein paar Zyklen und dann high aktivieren? Und ein ganz komisches Phänomen hab ich noch gehabt: als ich den lüfter im laufenden Betrieb abgesteckt habe ist der Controller gestorben (hoher Stromverbrauch, nach dem Auslöten des Controllers war alles wieder ok). Kann das durch den Lastabwurf kommen? Ich glaube mal es war eher der Drahtwiderstand unter der Platine, der wahrscheinlich kurz die 12 und 3,3V kurz geschlossen hat beim lösen vom Stecker. Will nur sicher gehen bevor ich einen neuen Controller auflöte. Datenblätter: - Stm32 G030: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32g030k8.pdf - DcDc: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2108072230_TECH-PUBLIC-TP6841S6_C2844736.pdf - Mosfets: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2205201816_Diodes-Incorporated-DMN3033LSD-13_C461012.pdf - Gate Treiber: EG2132 (Übersetztes Datenblatt im Anhang). Hab leider bei meiner Bestellung damals den Gatetreiber vergessen, deswegen hab ich einen von AliExpress bestellt.
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Denke mal, dass der Thread nach Analogtechnik verschoben werden sollte. Vielleicht solltest Du noch die Daten der Spule posten, wie Typ und Sättigungsstrom.
Die Mosfets sind reichlich ungeeignet für Synchrongleichrichtung. Einerseits haben sie eine hohe Millerkapazität gegenüber der Gatekapazität. Zudem leiten sie schon bei extrem niedrigen Gatespannungen. Die werden immer kurz öffnen, während der jeweils andere Mosfet gerade einschaltet. Und das, obwohl ihr Gate dank reichlichst Totzeit längst bei 0V liegt... In Grenzen könntest du das Problem entschärfen, indem du die Gatewiderstände noch höher machst. Dann ist der Spannungshub am Ausgang der Brücke gemütlicher, der Treiber hat einfach mehr Zeit, das Gate gegen die Millerkapazität nahe null zu halten. Aber schön wird es mit diesen Krücken nie, denn dann steigen natürlich die Verluste unter Last. Es kann natürlich auch einer der -zig möglichen anderen Fehler sein. Ich kann das Layout nur leider nicht öffnen, da ich nicht extra KiCad installieren möchte. Jedenfalls passen auch die genannten, anderen Probleme zum Durchschießen beider Mosfets.
Spule wäre diese hier: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2210101130_SHOU-HAN-CYA0650-47UH_C5189938.pdf CYA0650-47UH, 47uH, 250mOhm Falls der Elko hinter der Brücke relevant ist: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2304140030_Rubycon-25YXJ220M6-3X11_C88729.pdf 25YXJ220M6.3X11, 220uF, 25V Aber wenn ich einen Kurzschluss hätte, sollte doch eine Verlängerung der Totzeit dagegen helfen? Und wo im Datenblatt finde ich denn die Miller-Kapazität? Ist die bei dem Diagramm zur Total Gate Charge dabei? (Fig. 7) Nach kurzem Googlen wäre die Millerkapazität laut diesem Post hier: Beitrag "Millerkapazität Schaltregler LTC3769" C_Miller = Crss * (1 + 12V + 12V) Crss = 92pF C_Miller=2,3nF Sprich TotalGateCharge wäre bei ~12nF + 2,3nF --> ca. 15nF Wenn ich das jetzt in nen Rechner einsetze mit 1V AbschaltSpannung kommt als Abschaltzeit 7.5e-7s raus, oder 750ns. Für 0,5V 950ns. Da sollte ich mit einer Totzeit von- 1uS doch recht sicher abschalten? Oder vertu ich mich da grade irgendwo? Ich kann das Projekt auch exportieren, weiß nur nicht welches Format Sinn machen würde.
Rund 20mA Stromberbrauch sollten bereits fuer das Umladen der Mosfet drauf gehen.
Was soll das, Lüfter mit PWM-Eingang zusätzlich über die Versorgungsspannung regeln zu wollen?
Kevin schrieb: > Aber wenn ich einen Kurzschluss hätte, sollte doch eine Verlängerung der > Totzeit dagegen helfen? Nein. Deshalb schrieb ich ja, daß das Gate geöffnet wird, obwohl es längst aus ist. 1,2µs Totzeit sind riesig, bräuchtest du gar nicht. Also da brauchst du garantiert nichts mehr vergrößern. Die 92pF sind bei bestimmten Drainspannungen angegeben, siehe DB. Ab null Volt ist diese Kapazität viel größer, siehe die entsprechenden Kapazitäts-Kurven weiter unten. Leider hat man es bei nur 12V fast nur mit diesen deutlich höheren Kapazitäten zu tun. Es muss natürlich nicht der Grund sein, aber du nutzt hier genau solche ollen Mosfets, wie ich sie auch in meiner ersten Halbbrücke hatte...mit sowas ist es nahezu unmöglich, es sei denn, man kann akzeptieren, die Brücke wirklich schnarchlangsam zu schalten. Konnte angesichts des Problems damals gar nicht glauben, daß es Brücken mit z.B. 600V gibt. Aber man muss die Kurven betrachten, die Kapazität nimmt mit steigender Drainspannung rasch ab. Das Problem entsteht quasi nur in den ersten paar Volt Spannungsanstieg des Drains. Es passt bei dir jedenfalls alles dazu, die Ausfälle der Steuerung, die Änderung der Stromaufnahme bei unterschiedlichen Frequenzen...bei 10KHz genehmigt sich die Drossel einfach schon deutlich mehr, logisch. Bei 20KHz lässt das nach, dafür verdoppeln sich die Durchschuss-Ereignisse.
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Kevin schrieb: > Ich habe eine Platine entwickelt, um 6 DC Lüfter regeln zu können. > Schaltplan und Kicad Projekt hab ich angehängt. Bist du sicher daß du dich bei der Dimensionierung des Bootstrapkondensators (C405) nicht gewaltig verhauen hast? Die arme 4148 (D402) spielt mit? Wie sieht die Spannung an VB (Pin 8 des IR2102) aus? Uwe
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H. H. schrieb: > Was soll das, Lüfter mit PWM-Eingang zusätzlich über die > Versorgungsspannung regeln zu wollen? Primär sollen da halt 3Pin-Lüfter angeschlossen werden. Wenns n 4Pin wird, wäre die PWM zumindest immer auf 100%. Uwe B. schrieb: > Kevin schrieb: >> Ich habe eine Platine entwickelt, um 6 DC Lüfter regeln zu können. >> Schaltplan und Kicad Projekt hab ich angehängt. > > Bist du sicher daß du dich bei der Dimensionierung des > Bootstrapkondensators (C405) nicht gewaltig verhauen hast? > Die arme 4148 (D402) spielt mit? > Wie sieht die Spannung an VB (Pin 8 des IR2102) aus? > > Uwe Um ehrlich zu sein: Hab da nur als Faustformel gefunden ~10x so viel Kapazität wie die Gateladung. Im Schnitt ist ja auch der Strom recht gering. VB Spannung messe ich mal. Macht es da Sinn gegen Gnd oder gegen Vs zu messen? Uwe S. schrieb: > Die 92pF sind bei bestimmten Drainspannungen angegeben, siehe DB. Ab > null Volt ist diese Kapazität viel größer, siehe die entsprechenden > Kapazitäts-Kurven weiter unten. Leider hat man es bei nur 12V fast nur > mit diesen deutlich höheren Kapazitäten zu tun. Bei 0V hätte ich nach Fig. 6 ~500pF, macht dann 12,5nF Kapazität. Also sollte ich mir andere FETs suchen, die eine möglichst geringe Crss haben. Aber bei 12V oder bei 0V? Gruß
20kHz ist arg wenig, die 47µH könnte da schon sättigen. Ich würde den riesen Aufwand sein lassen und nen fertigen Buck nehmen. Auf die Schnelle hab ich den hier gefunden: https://www.digikey.de/de/products/detail/texas-instruments/TPS54202HDDCR/6026259 Ich nehme mal an, 2A reichen aus. Zur Einstellung kannst Du ne PWM vom µC mit RC-Glied glätten und in FB mit einkoppeln.
Kevin schrieb: > Also sollte ich mir andere FETs suchen, die eine möglichst geringe Crss > haben. Ja, mit dieser Suche beginnt praktisch jede synchrone Halbbrücke. Crss muss vor allem gering im Vergleich zur Gatekapazität sein. Und es sollte kein Logiklevel-Fet sein. Deine Fets haben da ein Verhältnis von ca. 1:8, und fangen bereits ab 1V an zu leiten. Noch schlechtere Mosfets zu finden, wäre eine Kunst. Es gibt durchaus welche mit 1:200 und mehr. Leider gibt es dazu praktisch keine parametrische Suche, das ist echte Sucharbeit. Ein Ansatz ist, nach moderneren Mosfets zu suchen. Die ersten Generationen werden da niemals gute Werte haben... Kevin schrieb: > Aber bei 12V oder bei 0V? An den Kurven kann man eh nichts ändern, die sind immer ähnlich. Manchmal geben Hersteller aber unterschiedliche Drainspannungen für die im DB genannte Crss an, da muss man aufpassen. Nicht mal die Angabe, daß der Fet für Synchrongleichrichtung geeignet sei, hilft da noch was. Das ist nicht selten auch gelogen, oder meint schnarchlangsame Brücken. Oft findet man gute Mosfets einfach über den Preis.
Uwe S. schrieb: > Die Mosfets sind reichlich ungeeignet für Synchrongleichrichtung. Synchrongleichrichtung? Ist das nicht was anderes? > Einerseits haben sie eine hohe Millerkapazität gegenüber der > Gatekapazität. Zudem leiten sie schon bei extrem niedrigen > Gatespannungen. Die werden immer kurz öffnen, während der jeweils andere > Mosfet gerade einschaltet. Nicht wirklich, das geht schon >Und das, obwohl ihr Gate dank reichlichst > Totzeit längst bei 0V liegt... > In Grenzen könntest du das Problem entschärfen, indem du die > Gatewiderstände noch höher machst. Nein, kleiner machen > der Brücke gemütlicher, der Treiber hat einfach mehr Zeit, das Gate > gegen die Millerkapazität nahe null zu halten. nicht mehr Zeit sondern weniger Spannungsabfall bei gleichen Strom Ich würde mal die Gate Widerstände auf 10 Ohm reduzieren und dann am Ausgang L401 47uH und C408 10uF und C409 220uF weg machen und nochmals testen oder auch nur die C's entfernen, das reicht auch schon die machen bei 20kHz ~2A und bei 10kHz ~4A die Blindleistung macht die MOSFETS trotzdem heiß
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