Problem mit Motor-Endstufe

Hallo!

Ich hab' ein Problem mit einer 24V-Motor-Endstufe. Hinten hängt ein etwas größerer Scheibenwischermotor dran, Strom max. 10A.

Als FETs kommen IRFR3518 zum Einsatz, getrieben wird per IR2104S über

10R Gate-Widerstände.

Leider gibt es ein Problem mit Shoot-Through: Immer, wenn die High-Side einschaltet, werden die Gates der Low-Side kurzzeitig (wenige ns) über die Schwellspannung gehoben.

Hier gibt's ein Oszillogramm:

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Über einen 10mR-Shunt kann man für wenige ns Ströme im 100A-Bereich messen.. das saut natürlich überall rein.

Der Aufbau sollte in Ordnung sein -- Multi-Layer-Platine, vernünftige Leitungsführung, etc.. wir haben auch schon Prototypen mit anderen Treiber-ICs und FETs gefräst (u.A. dem neuen TMC603-Treiber von Trinamic, der explizit mit FETs mit hohem C_GD zurecht kommen soll) -- immer das gleiche Problem.

Was kann man dagegen tun? Größere Widerstände am HS-Gate um dv/dt zu verringern, und Shottky-Dioden parallel zu den FETs haben nur wenig Abhilfe gebracht..

Oder ist das einfach normal? Dann müssten wir sehen, dass die restliche Schaltung gegen die Störungen möglichst gut entkoppelt wird..

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Thomas Kindler
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Thomas Kindler
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"Thomas Kindler" schrieb im Newsbeitrag news:gkko4v$dfn$ snipped-for-privacy@news01.versatel.de...

Hast du denn Widerstaende an LS-Gate ? Weg damit.

LS muss niederohmig mit Masse verunden sein, waehrend der Ausgang auf 24V steigt, sonst koppelt es von D ins G.

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Manfred Winterhoff
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MaWin

MaWin schrieb:

Wenn genügend Treiberleistung zur Verfügung steht, kann man auch zwischen Gate und Source einige nF hinzufügen, um den Millereffekten einfach Masse entgegenzusetzen. Hat halt auch Nachteile.

Michael

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Michael Rübig

Hallo Thomas.

Als quick und dirty L=F6sung k=F6nnte eine Drossel mit Freilaufdiode vor dem HS Transistor das schnelle Ansteigen des Stromes auf ein ertr=E4gliches Ma=DF begrenzen. Dimensioniere aber die Drossel ausreichend, und die Freilaufdiode dazu auch.

H=E4ngt nat=FCrlich auch davon ab, wie schnell Du reagieren willst.

Und von Deinem Treiber. Ein Treiber, der das Gate niederohmig auf Masse nageln kann, wirkt dem Miller Effekt entgegen.

U.U. langt es auch, das Gate mit ein, zwei dutzend Ohm auf Masse zu legen. Der Treiber muss das nat=FCrlich mitziehen k=F6nnen. Bei Transistoren, die nur mit gro=DFem Tastverh=E4ltnis/kurzen Pulsen arbeiten sehr sinnvoll, aber bei DC verbr=E4tst Du zu viel Leistung. Da bietet sich eher Michaels Tipp mit den Kondensatoren an..... aber auch hier mu=DF der Treiber das Leisten k=F6nnen. Das Entladen/Laden der Gate Kapazit=E4t und aller damit verbundenen Kondensatoren f=E4llt dir letztlich als Verlustleistung an.

Mit freundlichem Gru=DF: Bernd Wiebus alias dl1eic

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Wiebus

Bei genug Treiberleistung hätte ich eher eine schnelle Epitaxialdiode über der Low-Side Gate-Widerstand geschnallt, die das Gate im Zweifel runter zieht. Es kommt halt darauf an, wie lang die Leitung zum Treiber ist. Aber wenn ich es recht sehe hast Du knapp 50ns Zeit, bevor es knallt.

Die Diode auch, aber sie sollte ein ausgedehntes Klingeln am Gate zusammen mit dem Widerstand immer noch verhindern, ohne gleich die erforderliche Ladung zum Umladen zu vervielfachen. Man darf sie halt nicht zu groß wählen, sonst macht die Kapazität Ärger.

Marcel

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Marcel Müller

Mit 0R als LS-Gate-Widerstand kann man zwar schon einen Unterschied erkennen, aber _viel_ besser wird es dadurch nicht.

Vermutlich ist der IR2104S einfach zu schwachbrüstig für die IRFR3518..

Hat jemand eine FET/Treiber - Bauteilempfehlung, die das Problem nachweislich nicht hat?!

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Thomas Kindler
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Thomas Kindler

Thomas Kindler schrieb:

Naja, kannst dir ja mal ein paar IRS2186 besorgen, die sind schon um Welten knackiger.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

"Thomas Kindler" schrieb im Newsbeitrag news:gkl94m$mvg$ snipped-for-privacy@news01.versatel.de...

Aber damit ist die Ursache geklaert.

Kannst du modellieren: 200mA Stromableitung gegen dU/dt 10V/20?ns ueber G-D Kapazitaet 330pF.

Achte auch auf Massefuehrung, wenn der Treiber 4A ableiten kann, heisst das noch lange nicht, dass er die auch gegen Masse ableitet, sondern gegen das Potential welches in der ersten Nanosekunde des Stromansteigs gegen die Massezuleitungsinduktivitaet ergibt. Und wenn das schon ueber Uth liegt....

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
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MaWin

Stimmt eigentlich.. der Treiber schafft es ja noch nichtmal im Optimalfall, den unteren FET ruhig zu halten..

Ich hab' noch einen IRS2184 gefunden, damit haben wir die Sache in der Griff gekriegt. Das Lowside-Gate hängt direkt dran, die Highside über

22R+Diode in Gegenrichtung. Zusätzlich noch MBRS360 als Freilaufdioden.

Der Testaufbau (gefräst, leicht suboptimal) hat ausserdem noch ein paar

220n Kerkos hier-und-da spendiert bekommen, und ein paar fette kurze Hilfsleitungen.

Auch bei Volllast sieht man nur noch ~500mV Hub am Gate, weit unter der Schwellspannung: Shoot-Through-Problem beseitigt, kann jetzt so layoutet werden.

Danke euch allen!

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Thomas Kindler
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Thomas Kindler

Hi,

das Problem kenne ich. Meine Gate-Treiber sind daher alle asymmetrisch.

Viel Strom beim Ausschalten, wenig beim Einschalten.

Das wird verdammt problematisch bei schneller Ansteuerung. Habe hier einen 1-MHz Inverter mit 7 kW zur Induktionsbeheizung gebaut. (Du glaubst nicht, wie viele FETs sich während der ersten Inbetriebnahmen in Rauch aufgelöst haben.. Blieb echt meist nicht mehr viel von übrig bei

565 Volt...)

Wegen der Leitungsinduktivität, und weil ich die Steuerelektronik gerne weg von der Leistungsstufe habe, setze ich gerne ein kleines Platinchen mit den MOSFET-Treibern als Impedanzwandler direkt an die FETs, und verdrahte das dann mit verdrillten Leitungen (potentialfrei über Ansteuerübertrager oder Dioden-Optokoppler etc.) mit dem Rest der Schaltung.

Gruß, Ulrich

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Ulrich Lukas

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