BLDC Motor MOSFET Brücke ansteuern

Aug 31, 2009 9 Replies

Hallo NG,



Ich m=F6chte eine MOSFET-Br=FCck f=FCr einen 3-Phasen BLDC-Motor ansteuern. Dazu habe ich mir den IRF2136 als Br=FCcktreiber rausgesucht. Bei der Recherge nach einen geeigneten Br=FCcktreiber ist mir aufgefallen das die verschiedenen Treiber unterschiedlich mit dem PMW-Signal versorgt werden. Bei manchen Br=FCcken werden nur die High-Side MOSFETs durch PWM angesteuert, bei anderen Br=FCcken werden sowhl die High-Side als auch die LOW-Side-MOSFETs angesteuert. Dann gibt es noch Varianten bei denen High- als auch LOW-Side MOSFETs angesteuert werden und die LOW- Side-MOSFETs nochmal zus=E4tzlich beim Bremsen des Motors seperat angesteuert werden k=F6nnen.



F=FCr den IRF2136, welche MOSFETs sollte man hier mit PWM f=FCr eine "einfache" Ansteuerung mit dem PWM-Signal versorgen?



Ich habe mir bisher =FCberlegt die Ansteuerung der einzelnen MOSFETs am Eingang des IRF2136 durch drei UND-Gatter (f=FCr HIGH-Side-MOSFETs) und drei NAND-Gatter (f=FCr LOW-Side MOSFETs) mit dem PWM-Signal zu =FCberlagern (habe ich so in einer APP-Note eines anderen MOSFET- Treibers gesehen)



Vielen Dank,



Artur Pundsack



Bei ersterer Variante ist intern ein Inverter+Totzeitgenerator enthalten.

Diese Variante ist zur Ansteuerung durch Controller, die das vollständige PWM-Signal erzeugen gedacht.

Alle, jeweils eine Halbbrücke mit komplementärer PWM _und_ Totzeit.

----- ----- | | | H-Side ------------- ------------

-------- -------- | | | | L-Side

------- ----------- --

Das ist ein sicherer Weg, die MOSFETs auf kürzestem Weg in's Nirvana zu schießen. Es fehlt die Totzeit und baut somit bei jedem Phasenwechsel einen schönen Kurzschluss.

Wolfgang

inen

Die Totzeit zwischen der Ansteuerung der High-Side und Low-Side MOSFETs wird durch den IR2136 sichergestellt! Sie betr=E4gt laut Datenblatt 290ns.

Vielen Dank f=FCr die Antwort,

Artur

Ausserdem solltest du noch drauf achten, dass man mit den IRxx keine

100% PWM fahren kann. Die low-side muss häufig und lange genug durchschalten, damit sich der Bootstrap-Kondensator nicht entlädt.

Die Dinger haben zwar Undervoltage-Shutdown -- die Bootstrap-Spannung wird aber nicht gemessen. Damit hab' ich mir schon einige Endstufen zerschossen..

Thomas Kindler

Hallo Thomas,

Vielen Dank f=FCr deinen Hinweis! Daran h=E4tte ich jetzt garnicht gedacht. Wie gro=DF hast du in deinen Schaltungen denn den Bootstrap-Kondensator gew=E4hlt? Ich wollte einen 100nF Keramikkondensator nehmen. Klar, das h=E4ngt nat=FCrlich von der Gatekapazit=E4t des MOSFETS oder IGBTs ab, aber ein gober Anhaltspunkt hilft vielleicht sp=E4ter beim Experimentieren.

Kannst du mir mal deine Ansteuerung als PDF schicken? Das w=E4re echt Hilfreich. Gibt es vielleicht eine bessere Alternative? In einem Design- Tip von IR steht wie man durch einen 555-Timer die Bootstrap-Spannung konstant, auch bei 100%PWM, halten kann. Hast du das schon mal proiert?

Viele Gr=FC=DFe,

Artur

Artur(PUNKT)Pundsack(AT)web(PUNKT)de

Arturschrieb: "

Welche Spannung? Welcher Strom? Welche PWM-Frequenz?

Dirk

Hallo Dirk,

Die Br=FCcke wird mit 48V DC versorgt, f=FCr den Treiber habe ich 5V und

15V als Versorgungsspannung

Der Motorstrom betr=E4gt ca. 10-12A

Habe ich mir noch keine Gedanken dr=FCber gemacht. Ich wollte das dann ausprobieren. Ein Ansatz w=E4re hier ca. 10kHz (Ich meine mich daran zu erinnern das der Treiber IC (IR2136) mit h=F6heren PWM Frequenzen Probleme hat - kann aber auch sein das ich jetzt die ganzen Datenbl=E4tter vertausche.

Angesteuert wird der Treiber mit einem ATMega32.

Artur

Arturschrieb: "

Also bei 10-12A würde ich mir den Aufwand für dir Gate-Spannungserzeugung bei High-Side n-Kanal MOSFETs noch nicht antun. Gute p-Kanal MOSFETs (IRF4905) mit 20mOhm sind käuflich zu erwerben (kann 2W im D2Pack). Die Ansteuerung mache ich immer ganz klassisch. Also Emitterschaltung, dann mit einem Widerstand auf Push-Pull (BCX41/BCX42), 100nF darüber und ab auf's Gate. Die Spannung für die Push-Pull-Treiber erzeuge ich einfach über Z-Diode und 220u parallel. Damit komme ich auf Schaltzeiten von 1uS für's Einschalten - Ausschalten in der halben Zeit und es kostet

Hallo Dirk

Vielen Dank f=FCr die Beschreibung deiner Ansteuerung. Ist eine =DCberlegung Wert alles mit diskreten Bauteilen aufzubauen. Ich denke aber erst mal das ich die Totzeit dem Treiber-IC =FCberlasse (ist ja auch nur ein Versuch) und dann bei den folgenden Schaltungen Transistorstufen zum Ansteuern der Gates probieren werde.

Artur

Artur schrieb:

Wir hatten vor kurzem ein Projekt, wo eine PWM Endstufe mit 8-10A gefragt war (allerdings keine Motoransteuerung). Ist eigentlich nicht unser Gebiet (wir machen eher low power), deshalb haben wir ein fertiges Design von Ti genommen. Getestet mit einem EVAL Board und dann in Kleinserie gefertigt. Hat auf Anhieb funktioniert ohne jegliche Probleme. Allerdings hatten wir den Ausgangsfilter für unsere Anwendung umdimensioniert. Ist vielleicht eine Überlegung wert. Wir haben den TAS5152 eingesetzt. Das daraus abgeleitete Modell für Motorensteuerung ist der DRV8402. Auch dieses EVAL Board haben wir hier und getestet. Funktioniert auch gut aber "never touch a running system" :-)

Nachteil des TAS ist die vorgegebene minimale PWM Frequenz von ca.

200kHz, diese Einschränkung hat der DRV nicht.

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Rolf

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