Gibt's sowas: Schaltreger zum Erzeugen von Low- und Hi-Side Treiberspannungen für MOSFET Push-/Pull-Stufen

Servus L=C3=B6tgemeinde:

Es steht mal wider der Bau von ein paar Motorreglern an. Bisher habe ich die Treiberspannungen recht, hmmm, umst=C3=A4ndlich erzeugt, d.h. zwei Linear-, oder Schaltregler (einer positiv, einer negativ) gegen Masse, bzw. Batteriespannung. Aber irgendwie ist das Overkill, nur um ein wenig Gate-Treiberspannung zu erzeugen (die Schaltspitzen speist man sowieso aus St=C3=BCtzkondensatoren).

Da liegt doch die Frage nahe, ob es einen IC gibt, an den man zwischen 15V bis 50V Spannung anlegt, und heraus kommen

U_low + 10V

und

U_high - 10V

zur praktischen Verwendung zur Ansteuerung von MOSFET-Br=C3=BCcken. Am besten als Schaltregler, der nur noch ein wenig H=C3=BChnerfutter braucht.

Gibt's sowas?

Gr=C3=BC=C3=9Fe

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger
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"Wolfgang Draxinger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@skadi.yggdrasil.draxit.de...

Hoher Rdson bei gleichem Preis/Gate-Kapazitaet/Chipflaeche, geringe Auswahl, Spannungsfestigkeit, Beschaffbarkeit.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Hmm, eigentlich wollte ich vermeiden, noch mal 10V auf die Batteriespannung zu legen (k=C3=B6nnen bis zu 48V sein, normal

30...40V). Sind dann fast 60V die da gegen Masse liegen k=C3=B6nnen, was die Ansteuerung von =C2=B5C-Seite her um 2 Bauteile verkompliziert (Schutzwiderstand zum Port, Darlington-Bipolar zum Gate-Treiber, Strombegrenzerwiderstand in den Gate-Treiber). Bis 50V g=C3=A4b's fertige Gate-Treiber, die man direkt an CMOS-Logik h=C3=A4ngen kann (hmm, mal schauen, vielleicht finde ich ja welche f=C3=BCr bis zu 70V Potentialdifferenz geeignete).

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Lowside: MAX232 macht das aus 5V mit zwei Pegelumsetzern ( bei zäher Umschaltgeschwindigkeit des Grundtypen ). Zusätzliche Pegelumsetzer: Quad-OPs a la LMC660. Die Schaltgeschwindigkeit solcher Lösungen ist aber begrenzt.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Übertrager geht wohl nicht? Denn dann könnte auch ein N-Typ eingesetzt werden.
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mfg hdw
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horst-d.winzler

p

Also ein =C3=9Cbertrager w=C3=BCrde fl=C3=A4chen-/volumenm=C3=A4=C3=9Fi= g wesentlich mehr auftragen, als ein diskret aufgebauter Level-Shifter.

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Naja, ich brauche keine Pegelwandlung von 0 oder V5 auf -10V bzw.

+10V. Wenn's so einfach w=C3=A4re...

F=C3=BCr den Low-Side-N-MOSFET braucht man 10V+ gegen=C3=BCber Source u= m ihn durchzuschalten. Das ist kein Problem, die macht man sich mit einem Schalt- oder Linearregler aus der Betriebsspannung f=C3=BCr das zu steuernde Ger=C3=A4t.

Wenn man auf der High-Side einen P-MOSFET verwendet, kann man einen negativen Schalt- oder Linearregler verwenden, den P-Kan=C3=A4ler brauchen -10V gegen=C3=BCber Drain zum durchschalten. Un= d Drain ist dabei die (variable) Betriebsspannung.

Setzt man dagegen auf der High-Side einen N-Kanal ein, dann wird's kompliziert. Das Potential der High-Side-Source ist n=C3=A4mlich nicht festgelegt, sondern floatet wild durch die Gegend. Mit einer Ladungspumpe kann man zwar die ben=C3=B6tigte Spannung leicht erzeugen, das funktioniert aber nur, wenn man die Br=C3=BCcke regelm=C3=A4=C3=9Fig umschaltet... Wenn ich's mir recht =C3=BCberlege: = Mir sind die h=C3=B6heren Verluste eines P-Kan=C3=A4lers lieber, als das f=C3=BC= r jeden Br=C3=BCckenzweig einen eigenen Bootstrapper einbauen zu m=C3=BCssen.

Ich nehm' die Standardl=C3=B6sung: Zwei Schaltregler die aus der Betriebsspannung die n=C3=B6tigen Potentialdifferenzen erzeugen, gro=C3=9Fe Dauerstr=C3=B6me m=C3=BCssen die ja nicht packen.

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Der MAX232 hat wie gesagt auch langsamen Pegelwandler den Fet zu schalten. Die -10V schaden ihm nicht.

-+----+- Ubat | | 10k=R2 | | S +---G PFet | D C 5V-- B E | R1 = 4,7k | Portpin -+

Braucht oben aber noch Schmitt-Trigger Funktion. D.h. man würde den Fet nicht direkt zu treiben versuchen sondern oben -10V Versorgung für Ansteuerschaltung ( z.B. CD40xx ) machen.

Es ist in dem thread wenig gesagt welche Ströme und welche Schaltfrequenzen. Wenn man hohe Ströme und hohe Schaltfrequenzen hat muß man viel Kapazität umladen und dann werden die Treiber für die Fets und ihr Strombedarf Sparschaltungen unpraktikabel machen.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Hallo!

Schau Dir mal das Datenblatt vom "MDC1000A" an inkl. Schaltungen.

Den Thyristor habe ich immer mit einem BC327 und BC337 aufgebaut. (oder BC807 und BC817 in SMD) Für die +15V über V+ habe ich immer einen NE555 mit BAT48 und Kondis verwendet.

Mit freundliche Grüßen Harald Noack

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Harald Noack

siehe:

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Mit freundliche Grüßen Harald Noack

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Harald Noack

Ich schrieb "Motorregler". Das bedeutet immer viel Induktivit=C3=A4t, meistens Str=C3=B6me ~10A und idealerweise m=C3=B6glichst hohe Schaltfrequenzen. In diesem Fall in dreifacher Ausfertigung (brushless).

Genau.

Aus diesem Grund baue ich f=C3=BCr Motorregler die Gate-Treiber immer mit Bipolar-Transistoren, meistens Darlingtons, auf, um die Gate-Kapazit=C3=A4t m=C3=B6glichst schnell umzuladen. Ist ja nicht mein=

erster BLDC, nur diesem soll das Teil m=C3=B6glichst klein und leicht werden.

Hintergrund ist, dass ich mir schon l=C3=A4ngere Zeit mal einen Quadrokopter bauen wollte. Also habe ich mich auf den Seiten des Mikrokopter-Projekts umgesehen... Die Art wie deren BLDC die Motoren ansteuert finde ich, hmmm wie sage ich das diplomatisch..., unsch=C3=B6n, genauer: Deren BLDCs k=C3=B6nnen nur ~60= % der Leistung nutzen, die die Motoren bringen k=C3=B6nnen. Und leider ist die Schaltung derart, dass man das in Software nicht =C3=A4ndern kann:

  • PWM nur mit den High-Side FETs m=C3=B6glich und wird nur zur globalen Leistungsregelung verwendet.=20
  • Es findet praktisch nur eine Kommutierung =C3=BCber zwei Windungen statt; eine der drei Windungenist immer tot.

Idealerweise f=C3=A4hrt man aber einen BLDC so, dass man den Windungen einen um 120=C2=B0 versetzten Strom gibt und die Phase der Bewegung angleicht. Dazu braucht man aber eine PWM die beide Seiten der FET-Br=C3=BCcke betrifft.

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Wolfgang Draxingerschrieb: "

Also wenn du sowieso p-Kanal FETs einsetzt, dann schau dir doch mal diese Design Idee an:

FET biasing targets battery-powered PWM applications

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Dirk

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Dirk Ruth

Wolfgang Draxinger schrieb:

Guck mal bei International Rectifier.

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Heiko Lechner

"Wolfgang Draxinger" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@skadi.yggdrasil.draxit.de...

Haeh ?

Die genannten Gate-tzreiber kommen meist bis 600V ab und uebernehmen die Level-Wandlung ohne Zusatzbauteile.

Vergiss deinen diskreten Aufwand, simm einen Gate-Treiber mit Level-Shifter, die sind extra fuer das Problem gebaut.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Zus=C3=A4tzlicher Darlington-Bipolar und Widerstand um den =C2=B5C noch= mal etwas davon abzukoppeln. Bei meinem letzten BLDC-Design habe ich ein ziemlich =C3=A4tzendes Problem festgestellt: Bekannterma=C3=9Fen verursachen PWMs breitbandige St=C3=B6rungen. Die kann man zwar gut wegfiltern, aber man muss es halt auch machen.

Auf kapazitivem Weg koppeln St=C3=B6rungen nat=C3=BCrlich auch in den =C2= =B5C.

Ich habe festgestellt, dass bei einem einfachen Design (Push-Pull-Treiber in Bipolar direkt am Port) die CPU bis ca.

45V am High-Side-Gate gegen=C3=BCber CPU-Masse problemlos damit klar kommt. Dar=C3=BCber koppelt so viel Mist ein, dass das Teil regelm=C3=A4=C3=9Fig abst=C3=BCrtzt. Ein RC-Glied und zus=C3=A4tzlicher= Darlington am Port helfen. Nur sind das halt zus=C3=A4tzliche Bauteile und f=C3=BC= r das was ich vorhabe sollen es so wenige Bauteile wie m=C3=B6glich sein.

Nicht alle. Ich hatte da noch eine alte Serie von ON-Semi.

Zwei Bauteile braucht es: Diode und Kondensator. ON-Semi und IR haben ja ordentlich neues Zeug im Programm. Das meiste ist von denen als "f=C3=BCr CPU-Spannungsregler" ausgewiesen, aber f=C3=BCr Motorcontroller tut's das genauso.

Ja, und richtig g=C3=BCnstig. Ich werde mich wohl demn=C3=A4chst bei Digikey damit eindecken - Frage in die Runde: Sammelbestellung?

Gr=C3=BC=C3=9Fe

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Ok..

Nimm doch einfach integrierte Gate-Treiber.. ich hab' die Tage eine Motorendstufe mit IRS2184 und IRF3412 als FETs aufgebaut. Mit hinreichender Kühlung schafft man locker 10A Dauerstrom.

(siehe meinen Thread vom 14.01.)

"globale Leistungsregelung"?

Aber du hast recht: Die Mikrokopter-Leute machen "Hard Chopping", d.h. die Endstufe lässt den unteren FET dauerhaft offen, und taktet nur mit der High-Side. Gegentakt-Betrieb (man Soft-Chopping) wäre da deutlich besser.

Dafür haben sie aber den falschen Controller gewählt -- der Mega8 bzw.

168 hat einfach nicht genug PWM-Ausgänge, um alle drei Halbbrücken im Gegentakt-Betrieb zu fahren. ATtiny861 oder PWM3 wäre geeigneter.

Mit integrierten Treibern geht's aber -- IRS2104, bzw. 2184 haben Enable- (auf Port-Pin legen) und Direction-Eingang (auf PWM-Ausgang legen), dann reicht auch 'nen Mega(16)8. BTDT.

Geht auch nicht anders -- die Modellbaumotoren kommen alle ohne Hall-Sensoren, daher braucht man die freie Wicklung zur Bestimmung des Kommutierungszeitpunktes per Back-EMF-Nulldurchgangsauswertung.

Für bessere Kommutierungsarten bräuchte man Hallgeber, und/oder einen zusätzlichen Inkrementalencoder.

--
Thomas Kindler
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Thomas Kindler

Das Problem hab' ich nie gehabt. Die Gate-Treiber kann man ohne weiteres direkt an den Atmel hängen, da koppelt über die Gate-Treiber nichts wesentliches zurück. Als Design-Vorlage kann man sich z.B. ATAVRMC100 angucken:

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.. wenn nicht, hast du ein Layout-Problem (Masseführung?, Position der Abblock-C's?). Wie im anderen Thread vom 14.01. beschrieben, kann man auch bei korrektem Layout noch ganz andere Probleme bekommen.. ohne gutes Oszilloskop kommt man dem aber nicht auf die Spur.

BTW: 45V am High-Side-Gate? Im anderen Posting schreibst du etwas von Quadrocopter.. wieviele Lipo-Zellen spendierst du dem?

--
Thomas Kindler
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Thomas Kindler

glichst

ht

~60%

Die Mikrocopter BLDCs sind "dumme" Kommutatoren. Die Drehzahl wird nicht geregelt, sondern es wird einfach nur die PWM voreingestellt. Die Drehzahl stellt sich dann entsprechend ein. Sinnvoller w=C3=A4re aber, wenn der Controller den Schlupf zwischen Magnetfeld und Rotor ausmisst und die PWM an den Schlupf anzupassen. =20

Man kann auch einfach das PWM-Signal invertieren und den Nicht-PWM-Ausgang als Enable-Signal verwenden.

Rein theoretisch kann man das auch im=20

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Wolfgang Draxinger

oder

Geht schon: In

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auf Seite 13 gibt's eine Schaltung, die einem per BEMF eine Signalisierung =C3=A4hnlich der von Hall-Sensoren erzeugt.

Wolfgang

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Wolfgang Draxinger

Ich nehme mal an, dass Gate-Treiber-ICs intern schon entsprechende Entst=C3=B6rschaltungen mitbringen. Ich habe das damals diskret aufgebaut.

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Ich will diesen Controller sp=C3=A4ter nicht nur f=C3=BCr den Quadrokop= ter verwenden, sondern auch noch in anderen Anwendungen einsetzen k=C3=B6nnen. Ausserdem k=C3=B6nnte es praktisch sein, f=C3=BCr sp=C3=A4= tere Ausbaustufen =C3=BCber Reserven zu verf=C3=BCgen. Also wenn ich schon einen Satz Platinen fertigen lasse, dann nicht nur 4 St=C3=BCck, sondern gleich mehr davon (und die BLDC-Platine wird wesentlich kleiner werden, als die Fertiger als Mindestfl=C3=A4che verlangen)..

Wolfgang

Reply to
Wolfgang Draxinger

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