Classe D 'ammazza driver'...

Ciao a tutti, avevo deciso di 'scopiazzare' una AN

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della Intersil, un Ampli ClassD usato come demoboard del HIP4080, full-bridge Mosfet driver) per realizzarmi un potente Ampli x Sub. Finchè ho testato tutta la parte 'driver' è andato tutto ok, ma ieri sera, dopo aver fuso il 4° HIP4080 (H Mosfet Driver) mi stavo per arrendere e spaccare tutto. Oggi, prima di passare all'azione, provo a chiedervi lumi.

Situazione: Avendo bisogno di pochissima banda passante (da 30 a 250Hz), ho scelto 16Khz di campionamento Fs per non avere problemi di velocità con i componenti usati. Con 2 Opamp genero una triangolare che butto dentro il pin IN+, con un terzo Oamp amplifico l'ingresso che va a variare una Vref applicata al IN- del HIP4080. Il filtro L=350uH e C=22uF taglia a 1600Hz con su un carico da 4 ohm. Da qui in poi, tutta la parte in potenza è identica a quella dell'AN, salvo il fatto che non ho messo la R da 0.1 ohm perchè non mi interessa rilevare la corrente d'uscita né realizzare retroreazione in ingresso. Ho fatto 2 Pcb identici, salvo il fatto che uno usa 4 Mosfet BUK555-100b, l'altro usa degli IRF540. Finchè ho lavorato su quello con i BUK tutto Ok, salvo il fatto che ho sempre lavorato per sicurezza con 1 ohm - 20W di R in serie all'alimentatore di potenza in quanto non avevo ancora il dissipatore sui Mosfet. Poi, sono passato all'altro circuito (già precedentemente collaudato a vuoto, senza alimentazione di potenza sui mosfet), quello con gli IRF540 che invece aveva il dissipatore, con l'intento di testare anche lui con l'alimentazione ai Mosfet e poi togliere la R da 1 ohm in serie all'alimentazione e fare un test a pieno carico. Ebbene, pur senza aver tolto ancora la R da 1 ohm l'Hip4080 ha funzionato per qualche decina di secondi in maniera perfetta, poi sono morte le 2 uscite AHO e BHO che pilotano i 2 lati alti dei Mosfet ad H. Le BLO e ALO sono tutt'ora funzionanti. L'unica nota degna di osservazione è un 'picco' di tensione molto alto sul fronte di salita del segnale di pilotaggio misurato in ingresso al gate sui 2 Mosfet Alti .

Cause escluse:

- Differenza di Q di carica o Capacità di Gate tra i Mosfet (BUK = 1500pF, IRF=1200pF, sembrerebbero davvero molto simili)

- Corto per mancato isolamento sul dissipatore (controllato accuratamente, e poi avrebbe fuso i mosfet, non il driver)

- Difetto del 2° PCB (messi i BUK sull'altro PCB ha funzionato anche lì)

- Qualche Mosfet IRF540 saltato o difettoso (non sembra, l'ho provati uno x uno con Id>6A e misurando Ig < 6uA)

- Ritorno di sovratensioni dal circuito di potenza sull'alimentazione del HIP (ho addirittura usato 2 alimentatori separati)

Ipotesi plausibili:

- Extracorrente di ritorno dal Gate (in qualche modo, forse per via induttiva) che ha 'fuso' i drivers finali dell'HIP4080

- Mancanza di una R da pochi decimi di ohm in serie tra i Mosfet Bassi e Gnd (nell'AN originale Intersil viene messa per rilevare il troppo assorbimento e per prelevare un segnale da retroreazionare in ingresso)

- R di Gate (10 ohm) troppo bassa (è quanto suggerito nell'AN Intersil, per dei Mosfet che hanno una Cg anche più alta dei miei)

Aiuto! Che fare? Possibile che con i BUK funzioni tutto e con gli IRF540 si 'fonda' l'HIP4080? Ho poi letto su un'altra AN più recente, che sarebbe consigliabile mettere una R al gate più alta con 2 diodi in conrofase collegati in parallelo. Questo potrebbe risolvere? Qualche 'dritta'?

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Rik Ben
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Io ho provato gli LM4651/4652 della National e ho ottenuto scarsi risultati.... lo so che non c'entra niente con il tuo circuito ma mi sa che la classe D e' abbastanza critica...

ciao

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Giuss

Di solito sono problemi di layout che generano sovratensioni che rompono l'integrato (il 4080 e` abbastanza permaloso da questo punto di vista). Ho visto un circuito in cui la causa di morte era una pista di 3 cm :-). Eliminata quella, e` andato tutto a posto.

Quello che contribuisce al funzionamento/non funzionamento di un circuito a commutazione e` per un terzo sullo schema, per un terzo nei parametri parassiti dei componenti, per un terzo nel layout.

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Franco

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Franco

Il giorno Tue, 16 Dec 2003 15:53:47 -0000 il buon Rik Ben scriveva ...

Ti posso dare un consiglio di cuore ?? Lascia stare gli HIP4080, non c'e' niente di peggio. Li abbiamo impiegati su alcuni nostri progetti, a partire dalle versioni preliminari (la versione non A), abbiamo dialogato direttamente con Harris, ne abbiamo studiate di tutti i colori .... Secondo me e' un integrato nato male :))

Ciao.Alberto.

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Alberto Rubinelli

Il problema non sono i 15 kHz, ma i fronti di salita e discesa, che sono sempre veloci e robusti, anche con fs bassa. Se commuti 3A in 50 ns, su

3 cm di pista ti trovi un volt o due, e questi possono uccidere l'integrato (che, ripeto, e` permaloso).

Puo` darsi che abbiano altre cariche di gate e velocita` di accensione (dominata essenzialmente dalla Crss). Visto che commuti adagio, puoi provare ad aumentare la resistenza che c'e` fra driver e gate.

Direi di no, ma ultimamente la mia sfera di cristallo e` parecchio appannata :-)

Ne ho visti morire alcuni. E anche alberto conferma che sono integrati delicati :-).

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Franco

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Franco

Dove li hai presi?

"Giuss" ha scritto nel messaggio news:lzGDb.1998$ snipped-for-privacy@news2.t>

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2n1711

Ahhhh, ecco una vecchia (parlo per me, che non bazzico qui da un po') conoscenza. Onestamente ci speravo in una tua dritta.

"Franco" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@hotmail.com...

Ma anche a soli 15Khz di Fs? Inoltre non ho una gran lunghezza / tortuosità di piste, tutto sommato...

A parità di layout, pensi che possa davvero fare la differenza solo il tipo di mosfet BUK / IRF? Le resistenze in serie tra i mosfet bassi e Gnd (che non ho messo) potrebbero invece servire a contenere il fenomeno?

Grazie per la tua risposta che lascia trasparire una certa, come dire, esperienza sul campo.

Rik

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2n1711

Acc.... Porc... Merd... Caz.... Sigh, questa non ci voleva. Comunque, grazie per il consiglio. Però, a questo punto dammi un'alternativa, ti prego! Non lasciarmi in braghe di tela... Più che altro per me, da hobbista, il problema è mettere le mani su un driver per minime q.tà. La scelta era ricaduta su quelli solo perché li trovavo da RS... Ma mi va bene tutto. Per esempio, la serie IR2112 com'é ? Ne sai nulla? Voi cosa usate?

Grazie per avermi offerto la tua esperienza...

"Alberto Rubinelli" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@News.CIS.DFN.DE...

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2n1711

Campioni gratuiti dalla National... ma come ti ho detto non riesco a farli funzionare decentemente

2n1711 wrote:
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Giuss

Io ho un po' di esperienza di switching, ti consiglio di mettere 100ohm in serie ai gate, aumenti un po' la dissipazione ma riduci drasticamente le sovratensioni. Per vederle ti serve un oscilloscopio con almeno 100MHz di banda.

Per il resto gli switching non funzionano mai a causa del layout.

Tutti gli altri componenti sono i medesimi? In particolare, i diodi di bootstrap sono veloci? I condensatori di alimentazione dell'integrato sono a bassa ESR? Io ho usato integrati driver a semiponte della Harris senza nessun problema per uno switching da 30V, 2A, 1MHz! Ora sto usando un IR2110 su un semiponte da 200V, 20A e funziona bene, sono sistemi assodati, bisogna solo usarli come si deve.

Passo

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Passo

Ciao Alberto!

"Alberto Rubinelli" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@News.CIS.DFN.DE...

della

sera,

lumi.

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Palazzo Enrico

Il giorno Tue, 16 Dec 2003 20:30:26 -0000 il buon 2n1711 scriveva ...

In pratica hai gia' detto tutto tu :)) Gli IR sono anni luce sopra. Non per niente IR opera in questo campo da un casino di anni, sicuramente mi ricordo che 15 anni fa utilizzavo gia' i primi ponti ad H della IR

Il 2112 l'ho provato con ottimi risultati su un azionamento per motori passo passo, tirato anche a frequenze piuttosto alte, ed e' praticamente indistruttibile. Un altro mondo rispetto agli HIP (che maledico il giorno in cui un ing della Lasi mi ha convinto ad utilizzare) :))

Comunque non c'e' solo il driver, ma anche i mosfet ! Sono importanti anche loro per una buona riuscita del tuo progetto.

Ciao.Alberto.

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Alberto Rubinelli

Il giorno Tue, 16 Dec 2003 21:43:46 GMT il buon Palazzo Enrico scriveva ...

Ciao :))) E' una vita che non posto da queste parti :)) Non dico dai tempi di fido ... ma da tanto :))

Ciao.Alberto.

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Alberto Rubinelli

"Passo" ha scritto nel messaggio news:brnti5$4k0$ snipped-for-privacy@news.newsland.it...

Direi che questi elementi ci sono tutti.. Ripeto, la parte che orbita intorno all'HIP e quella di potenza è IDENTICA a quella dell'Ampli Class-D della loro Application Note, componenti inclusi. Persino il layout è simile al loro PCB. L'unica differenza è l'omissione della resistenza in serie tra i mosfet bassi e la massa...

La cosa incredibile è la differenza vita/morte che hanno fatto i mosfet nello stesso circuito! Ma avete visto i datasheet? Le curve della Qg sono praticamente identiche:

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(Fig.6)
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(Fig. 13)

Bah, non so più che fare. Provo ancora a giocarmi altri 9Euro con l'ultima prova aumentando a 100ohm la Rgate, magari con i diodi in controfase in parallelo, tutto in serie ai 10ohm di partenza... O la va, o la (ri)spacca.

P.S. Ci sono dei punti critici in cui 'piazzare' dei C verso massa per ridurre le varie extracorrenti? Per esempio, nei 2 nodi d'uscita tra i mosfet di ogni ramo del Ponte H, prima del filtro LC, che Cap ci mettereste, sempre che servano?

Ari Grazie

2N1711 - Rik Ben
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2n1711 (Rik Ben)
2n1711 (Rik Ben) ha scritto:

Nei driver integrati c'è il problema del "sottomassa", ovvero se per ragioni di induttanze parassita un pin dell'integrato va sotto massa di un valore consistente, l'integrato può smettere di funzionare e si può anche danneggiare. Metti, se non ci sono già, dei diodi veloci tra i gate dei MOS(catodo) e massa(anodo), piazzati vicino al driver e prima della resistenza di gate. Inoltre, i 100ohm di gate li puoi spezzare in 50 sul gate e 50 sul source.

Passo

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passo

"passo" ha scritto nel messaggio news:brql12$nt0$ snipped-for-privacy@news.newsland.it...

Grazie, questo è un ottimo consiglio che provvederò immediatamente ad applicare... UF4002 possono andare?

Questo invece non mi è chiaro. Tu dici di buttare l'uscita del driver che va al gate su un partitore 50/50 ohm verso 'massa' (Source)? Avrei solo metà tensione di pilotaggio ai gate per saturare i Mos... mi basta?

Grazie.

ooo ^_^ ooo

2n1711 - Rik Ben
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2n1711 (Rik Ben)

No, solo 100 oum in serie fra driver e gate.

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Franco

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Franco
2n1711 (Rik Ben) ha scritto:

Intendevo, 50 ohm tra il pin dell'integrato che si collega al source e il source e 50 ohm tra il pin che va al gate e il gate. In questo modo se il source va sotto massa ti trivi 50ohm di impedenza che dovrebbero migliorare le cose. E' solo un'idea, buon lavoro

Passo

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passo

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