Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

IR25602 - Sterownik półmostka - nie steruje górnym mosfetem

Sulu00 13 Sie 2014 10:54 2364 13
  • #1 13 Sie 2014 10:54
    Sulu00
    Poziom 10  

    Cześć!

    Próbuję wykonać układ z mostkiem H sterowanym przez mikrokontroler. Mostek będzie użyty to sterowania silnikiem DC 12V o poborze prądu kilka A (około 4-6 pod obciążeniem).
    W mostku użyłem 4 sztuki N-mosfetów IRL8113, które są parami sterowane przez driver IR25602. Do testów wystawiłem sobie stan niski dla jednej połowy mostka oraz PWM 50% o częstotliwości 500 Hz dla drugiej połowy (w obu driverach SD oczywiście w stanie wysokim). Układ podłączony jest tak, jak na schemacie poniżej (są 2 takie połówki, a między nimi silnik).
    IR25602 - Sterownik półmostka - nie steruje górnym mosfetem

    Na oscyloskopie sprawdziłem, że ta "pierwsza połowa" jest sterowana prawidłowo, czyli górny mosfet zamknięty, a dolny otwarty (12V na bramce). Problem jest z tą "drugą połówką". Tutaj dolny tranzystor dostaje na bramkę przebieg prostokątny 0-12V, 500 Hz, a górny tylko jakiś marny (również w miarę prostokątny) szum o amplitudzie pojedynczych dziesiątek mV.
    Myślę, że na forum na pewno jest ktoś, kto z powodzeniem użył podobnego drivera i może zauważy co mogłem zrobić źle. Z góry dzięki za wszelką pomoc :)

    Pozdrawiam,
    Paweł

    0 13
  • #2 13 Sie 2014 16:07
    Wertyuud
    Poziom 20  

    Na początek przyczepie się do schematu. Dioda BAT54S nie przeżyje prądu rzędu kilku amperów. Brakuje rezystorów na bramkach mosfetów. No i sterowanie przez transoptory- naprawdę jest konieczne? Mimo to jednak sterowanie tranzystorów powinno zadziałać. Musiałeś zrobić gdzieś błąd na płytce. Może D5 masz odwrotne wlutowaną, albo nie połączyłeś VS z drenem T5? Zmierz napięcie na C8, powinno wynosić trochę poniżej 12V

    0
  • #3 13 Sie 2014 16:18
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Schemat wygląda dobrze (poza uzyciem BAT54), objawy pasują do problemów z bootstrapem - sprawdź czy podczas przełączania jest napiecie na C8, gdy załączony jest T5 kondensator ten powinien naładować się przez D5 do 12V, żeby później przy załączaniu T4 układ mógł podać na bramkę 24V wykorzystując napiecie z tego kondensatora.

    Żeby bootstrap działał układ musi być cały czas przełączany, więc możesz podać PWM o wypełnieniu 99%, ale podanie stanu wysokiego na stałe, nie załączy T4 na długo.

    EDIT: przerwałem na chwilę pisanie posta i widzę że kolega powyżej mnie uprzedził, prawie to samo napisaliśmy :)

    0
  • #4 13 Sie 2014 16:32
    Sulu00
    Poziom 10  

    A czy w układzie bootstrap ma znaczenie jak szybka jest ta dioda D5, pojemność kondensatora C8 i jego typ? Ogólnie w nocie katalogowej układu (oraz innych podobnych, również innych firm) nie znalazłem wskazówek o parametrach tych elementów.

    Jeśli chodzi o transoptory, to dają one ładny, prostokątny przebieg na wejściu driverów, więc nie wydaje mi się, żeby mogły one powodować problem.

    I jeszcze dodatkowe pytanie: czy ten BAT54S rzeczywiście będzie doświadczał tak wysokich prądów jak pisał kolega Wertyuud?

    0
  • #5 13 Sie 2014 17:15
    Wertyuud
    Poziom 20  

    http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt98-2.pdf

    Nie mówiłem, ze transoptory nie będą działać, tylko, że być możne jest to przesadzone rozwiązanie, gdyż układ nie wygląda na taki w którym występują duże różnice potencjałów. Jeśli tak ma być to ok nie ma problemu.

    Diody BAT54s w zasadzie, w ogóle nie są potrzebne, gdyż diody pasożytnicze wbudowane w mosfety mogą spełnić dokładnie tą samą role i wytrzymają większy prąd.

    0
  • #6 13 Sie 2014 17:20
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    A czy w układzie bootstrap ma znaczenie jak szybka jest ta dioda D5
    Ma, musi być szybka, ale każda impulsowa dioda małej mocy da radę, byle nie dawać tu 1N400X

    Cytat:
    , pojemność kondensatora C8 i jego typ?
    Pojemność sie liczy, do najdłuższego czasu trwania stanu wysokiego, lepszy nie elektrolityczny

    Cytat:

    Ogólnie w nocie katalogowej układu (oraz innych podobnych, również innych firm) nie znalazłem wskazówek o parametrach tych elementów.
    Są noty aplikacyjne z opisem jak to dobierać większość firm ma taki dokument.
    Cytat:

    Jeśli chodzi o transoptory, to dają one ładny, prostokątny przebieg na wejściu driverów, więc nie wydaje mi się, żeby mogły one powodować problem.
    Jeśli mieści sie w zakresie poziomów logicznych IR i zbyt duzo nie opóźnia to wystarczy.

    Cytat:
    I jeszcze dodatkowe pytanie: czy ten BAT54S rzeczywiście będzie doświadczał tak wysokich prądów jak pisał kolega Wertyuud?
    Dioda jest połaczona równolegle z diodą "body" MOSFET'a terzeba by porównać charakterystyki ale mało prawdopodobne że nie będzie przeciążona, zresztą gdyby nie była przeciążona, była by bezużyteczna.

    0
  • #7 14 Sie 2014 10:04
    Sulu00
    Poziom 10  

    Cześć.

    Dzięki za dotychczasowe uwagi i wyjaśnienia.

    Dziś znów nieco powalczyłem z tym układem. Zmieniłem rezystory R16 i R18 na dużo mniejsze, a na linii !SD zrobiłem w ogóle bypass do zasilania (R17, R20 jako zworki + wywalony dolny transoptor). Wywaliłem też BAT54S na wszelki wypadek. Ogólnie nic to wszystko nie zmieniło :)

    Potem wymieniłem diodę D5 na 10MQ100N i o dziwo coś się stało. Na bramce T4 pojawiło się złożenie 2 sygnałów prostokątnych: sterującego oraz bardzo szybkiego (kilkaset kHz). Coś w tym rodzaju (to nie jest sygnał z oscyloskopu tylko rysunek, zeby wyjasnic o jaki sygnał mi chodzi).
    IR25602 - Sterownik półmostka - nie steruje górnym mosfetem
    W rzeczywistości ten szybszy przebieg był dużo mniej prostokątny. Całkowita amplituda tego sygnału to jakieś 0,5 V. Ogólnie wydaje mi się, że wewnątrz IR25602 jest jakiś sprytniejszy układ niż "klasyczny" bootstrap (tak by wskazywał schemat na 5. stronie noty katalogowej) i może faktycznie muszę zastosować jakąś diodę o jeszcze lepszych parametrach.

    Edit: W Application note AN-978 jest napisane: "It is also assumed that obvious checks have been made, for example: (...) The bootstrap charging diode is ultra-fast, rated for the rail voltage." Macie jakąś propozycję odnośnie tej diody? Na pcb mam footprint DO214AC.

    Paweł

    0
  • #8 14 Sie 2014 13:34
    Wertyuud
    Poziom 20  

    Sulu00 napisał:
    Na bramce T4 pojawiło się złożenie 2 sygnałów prostokątnych: sterującego oraz bardzo szybkiego (kilkaset kHz).
    To raczej nie jest normalne zjawisko. Spróbuj dołożyć równolegle do kondensatora elektrolitycznego(bootstrapu) ceramiczny tak jak w tym pdf. który wcześniej podałem. Inna sprawa, że nie wiadomo, czy źródło tego sygnału nie leży np. w zasilaczu impulsowym.
    Sulu00 napisał:
    Ogólnie wydaje mi się, że wewnątrz IR25602 jest jakiś sprytniejszy układ niż "klasyczny" bootstrap

    Ten układ nie wyróżnia się niczym specjalnie i korzysta z "klasycznego" bootstrapu, jak wiele innych.

    0
  • #9 15 Sie 2014 00:22
    lodrex
    Poziom 9  

    W nocie aplikacyjnej sterowników mosfetów od IR jest wspomniane wielokrotnie że układ bootstrapu powinien mieć przynajmniej 1 C typu low esr, a także powinien być kondensator po drugiej stronie diody, przynajmniej 10 razy większy niż C bootstrapu (cytat z noty). Ponadto 4uf dla 500 Hz to może być za mało, może wymień na np 47uf Zrób może test - zwiększ częstotliwość tak do 10kHz. Tylko pilnuj żeby się nic nie przegrzało, tak na szybko zerknij czy jest co trzeba i wyłącz zaraz. Jeśli wyrobi optoizolacja. Bezpieczniej w sumie wymienić kondensator a nie...

    I napisz co wyszło, ciekaw jestem :)

    0
  • #10 27 Sie 2014 17:43
    miszaa88
    Poziom 15  

    Należy pamiętać że w momencie zamknięcia górnego klucza, nóżka Vs, a zatem źródło górnego tranzystora musi mieć połączenie z masą w celu naładowania kondensatora.

    Cytat:
    A czy w układzie bootstrap ma znaczenie jak szybka jest ta dioda D5, pojemność kondensatora C8 i jego typ? Ogólnie w nocie katalogowej układu (oraz innych podobnych, również innych firm) nie znalazłem wskazówek o parametrach tych elementów.

    To zależy od wypełnienia oraz częstotliwości, przez tą diodę jest ładowany kondensator prądem ograniczonym przez rezystancję pomiędzy źródłem górnego tranzystora a masą. Można to w prosty sposób policzyć.
    Cytat:
    Ponadto 4uf dla 500 Hz to może być za mało

    Nie powinno być, zależy to trochę od pojemności bramki. W każdym bądź razie ja stosowałem jednego ceramika dla świętego spokoju 10uf.

    Sulu, zamieść schemat wraz z obciążeniem. Wydaje mi się że kondensator po prostu się nie ładuje.

    0
  • #11 27 Sie 2014 19:30
    ronwald
    Poziom 27  

    W miejsce kondensator C7 daj tantala 20uF/16V lub 47uF/16V elektrolit z równolegle połączonym kondensatorem ceramicznym 100nF.

    0
  • #12 28 Sie 2014 12:00
    Sulu00
    Poziom 10  

    Schemat ostatniej konfiguracji jaką testowałem jest następujący:
    IR25602 - Sterownik półmostka - nie steruje górnym mosfetem

    Jako PWM1 podawany był przebieg prostokątny 3v3, 50%, 1 kHz. Górny driver odlutowałem i zwarłem bramkę dolnego mosfetu do zasilania drutem. Kondensator od bootstrapa w dolnym driverze to "kanapka" z 4 sztuk ceramicznych kondensatorów 10 uF. Zmieniłem na koniec również dolny tranzystor w dolnym pół-mostku na taki z wyższym V_GS(th)

    Aktualnie przygotowuję modyfikację układu, w której znalazłyby się wszystkie elementy z noty katalogowej drivera: np. rezystory przed bramkami. Kupię też drivery IR2104S i zobaczę czy może one zadziałają. Może trochę przesadzam ze zmianami, ale nie mam bladego pojęcia dlaczego to nie działa.

    Paweł

    0
  • #13 28 Sie 2014 16:53
    miszaa88
    Poziom 15  

    Zadziałać będzie może i mógł, ale kondensator bootstrapowy będzie ładowany tylko w momencie otwarcia dolnego tranzystora.
    Jakie masz napięcie na tym kondensatorze?
    edit:
    W sumie powinno zadziałać, najpierw załączasz jeden tranzystor dolny(w celu naładowania kondensatora), a później przeciwległą parę tranzystorów, i przechodzisz do normalnego sterownia.
    Taka liczba kondensatorów nie jest potrzebna. Daj na bramki tranzystorów rezystory, przy takiej częstotliwości daj ok.100ohmów powinny wystarczyć.
    Jeżeli masz oscyloskop to zabdaj jednocześnie napięcie na kondensatorze bootsropowym, sygnał wejściowy i wyjściowy od górnego tranzystora.

    0
  • #14 16 Wrz 2014 22:17
    Sulu00
    Poziom 10  

    Dziś testowałem poprawiony układ. Generalnie po pierwszych testach muszę powiedzieć, że jest sukces - na bramkach zarówno dolnego jak i górnego mosfetu jest odpowiedni przebieg prostokątny. Na razie testowałem na 1 kHz i przebiegi są bardzo przyzwoite.

    Nie jestem do końca pewien co było nie tak z tamtą płytką, niemniej dla potomnych wypiszę co uwzględniłem w aktualnej wersji:
    1) Diody od bootstrapa i kondensatory dałem przy samych driverach + pogrubiłem ścieżki.
    2) Dałem szybsze diody do bootsrapa - LL4148-GS08
    3) Dodałem rezystory 10R przed bramką każdego mosfetu. Mam też miejsce na diodę równolegle z tymi rezystorami, bo widziałem że w niektórych przypadkach warto dać bypass przez diodę do rozładowywania bramki.
    4) Kondensator bootstrapa to tantal 10u.
    5) Wywaliłem diody BAT54S.
    6) Wywaliłem w ogóle możliwość wyłączania driverów z poziomu mikrokontrolera - !SD podciągnięte rezystorem 1k do zasilania.
    7) Poskracałem i pogrubiłem ścieżki miedzy driverem a tranzystorami + poprawiłem trochę masę.

    Dzięki wszystkim, którzy udzielili mi rad i wyjaśnień odnoście działania tego drivera. Wszystkie bardzo mi się przydały.

    0