voor de aansturing van mijn motoren wil ik gebruik maken van de HIP4082, nu heb ik een testprint gemaakt met behulp van het schema uit de datasheet:
op TP1 en 2 komt een PWM signaal binnen van 31KHz (+ de geinverteerde ervan).
Kan iemand de correctheid van dit schema bevestigen? Op het moment dat ik een hogere spanning (16V) op TP3 zet is het gebeurt met de HIP4082.... (€ 4,- 
).
Er zijn wel een aantal zaken die je in 't oog moet houden bij een brugdriver a la HIP4081/82.
Allereerst zou ik voor die bootstrapdioden D1+D2 een sneller type gebruiken, bvb een UF4002, en voor de bootstrapcondensatoren C1+C2 zéker geen elco's! Een goede ceramische cap of multilayer met lage ESR (equivalente serieweerstand). Das nodig om de bootstrap snel en genoeg te kunnen laden, en om weinig lading weg te trekken door een gesperde diode.
Ten tweede, heb je de gateaansluitingen zo kort mogelijk gehouden? En de verbindingen tussen je MOSFETs ook? Met kort bedoel ik centimeters. Langere draden zorgen voor te veel inductie, en door het afschakelen van bovenste MOSFETs dondert het knooppunt tussen de bovenste en onderste MOSFET naar beneden, zelfs onder massaniveau, en bij een HIP mag dat de -4V niet overschrijden of hij sterft.
Verder, de brugspanning goed ontkoppeld met een goede elco met lage ESR en een goede keramische condensator erover? Zo dicht mogelijk bij de MOSFETs.
12V op de HIP goed ontkoppeld met deftige condensatoren?
Zo dicht mogelijk bij de voedingsaansluitingen van de HIP.
- - big bang - -
edit: aanvulling, ik heb even de IRF530 nagetrokken, gatecharge van 20nC op 12V, dus met C1 en C2 van 33nF moet het lukken. Iets groter mag ook, 47nF, maar geen 220nF.
bedankt voor je reactie, het schema is gewijzigd:
De basis klopt wel dus?
Hoe bereken jij die bootstrep C`s? Ik kon wel een app. note vinden van de HIP4081 waar ze je vertellen dat je minstens 10x de gate capaciteit moet nemen hiervoor.
Vergeet niet de H-brug degelijk te ontkoppelen.
[Bericht gewijzigd door Zonnepaneeltje op woensdag 21 mei 2008 16:44:54 (19%)
je bedoelt een condensator van ongeveer 100nF over de spanning van de H-brug?
Ik denk wel dat de basis klopt ja.
Over hoe je die bootstrapcondensatoren uitrekent, bestaat een goede application note van de fabrikant Intersil. Ik heb even gaan kijken maar vind hem bij hun niet meer terug.
Application note AN9405.4.
Maar hier kan je hetzelfde artikel nog downloaden.
Het is zeer uitgebreid, van naaldje tot draadje uitgelegd.
Waar het in grote lijnen bij de bootstrap op neerkomt: je gaat die bootstrapcondensatoren tijdens een refreshcycle laden, om daarna, als de bovenste drivers de MOSFETs moeten sturen, een zwevende voedingsbron te hebben.
De grootte hangt van 4 factoren af:
De twee laatste kan je al verwaarlozen in je schema. Blijven nog de twee bovenste over.
Die gatecharge (Qg =lading die de gate inschakelt) hangt af van hoe zwaar je de MOSFET kiest, das opgegeven in een geknikte karakteristiek van de MOSFET zelf. Zie maar eens in de datasheet van IRF530, daar staat ergens een curve met "gatecharge" bij. Je kan zien dat bij 12V op de gate (je driver is gevoed op 12V en gaat daarmee de gate aansturen) je uitkomt op +-20nanoCoulomb (nC)
De reverse recovery charge van de diode (Qrr) is de lading die weglekt bij het afschakelen door de diode als de bootstrapcondensator geladen werd. Dus laden, en bij het stoppen loopt er een klein beetje terug. Das voor de UF4002 ongeveer 12.5nC.
Dan formuletje invullen:
Cbs= (Qg+Qrr) / Udrop
Qg=gatecharge
Qrr=reverse recovery charge
Udrop= spanningsverlies die bootstrapcondensator ondergaat als een gate aangestuurd wordt, meestal wordt 1V genomen, dus condensator wordt opgeladen tot 12V en als bovenste driver gate aanstuurt daalt deze tot 11V waardoor gate nog altijd voldoende spanning heeft.
Cbs= 20nC+12.5nC / 1 = 32.5nF dus een 33nF
Je kan, als je er goesting inhebt, nog nalezen in dat artikel, tis wel voor een HIP4081, maar is in wezen hetzelfde, alleen is deze een stuk sneller, krachtiger en heeft een charge pump die de bovenste MOSFET in geleiding kan houden, ongeacht hoelang. Een HIP4082 heeft deze chargepump niet, en moet na een tijdje refreshen, maar dat kan bij PWM wel.
Verder, die C5 en C2 staan erbij, maar monteer ze zo kort als mogelijk tegen pen 12, voeding van je HIP.
En inderdaad, ontkoppel je brug zelf, dus zoals ik in vorige post zei: een goede elco (met lage ESR is belangrijk) en een paar 100nF over de MOSFETbrug, ook weer heel kortbij monteren.
- - big bang - -
thnx voor de reply`s, hij werkt nu, althans met een voeding van 12V. De motor moet uiteindelijk op 24V draaien.... zodra ik op TP3 een spanning van 24V aanbreng gaat de HIP stuk... :s ?
Dit moet toch gewoon kunnen?
Bij mij zijn er al enkele onverklaarbaar overleden.
Volgens mij zijn ze nogal gevoelig.
Ik ga nu proeven doen met 2 stuks IR2183. Kijken of dat wel heel blijft 
op het moment dat ik het "gas" loslaat (dus de motor valt stil, duty-cycle direct op 50%), hoor ik de voeding wel schakelen?
Maar 24V op TP3 moet toch kunnen ?
edit: die IR2183 zijn 2x zo duur omdat je er 2 nodig hebt bij een full bridge :s
[Bericht gewijzigd door Marcel (5) op maandag 26 mei 2008 18:45:03 (21%)
Silicon Member
smijt die 4002 dioden eens weg en zet daar snelle shottkys.
Vergelijk die Schottkys maar eens in sperstroom met die UF4002, dan kom je bedrogen uit. Ik weet wel dat de bedoeling erachter goed is, door een snellere typ te gebruiken, maar Schottkys hebben nu eenmaal een hogere sperstroom, en die wil je niet in een bootstrapcircuit, dat dan langzaam lading ziet weglekken.
Bij de HIP4081 is er nog een charge pump aanwezig die 50µA levert, daar kunnen Schottkys wel, bij de HIP4082 is er die niet, dus niet aan te raden.
In de Application Note zelf wordt ook UF4002 aangeraden.
Trouwens, door het bootstrap circuit aan te passen ga je het stukgaan nog niet oplossen. Waar de HIPs gevoelig bvoor zijn is undershoot op de AHS en BHS pennen. Als de bovenste MOSFET uitgaat, kletst de spanning tussen de bovenste en onderste MOSFET (middenste punt op de tak) naar beneden. Als de verbindingen niet kort zijn, introduceren deze een inductantie, zij het een kleine, die averechts werkt en de spanning op AHS en BHS tot ettelijke volts onder massaniveau kunnen trekken.
Das ook aangegeven in de Application Note die ik hiervoor al postte. Oplossingen zijn, een weerstandje van enkele Ohm aan te brengen in de AHS en BHS lijn van de IC naar de mossen, en er kan ook nog een diode gezet worden van deze lijnen naar massa, normaal in sper, dus zodanig dat ze geleiden als de spanning op AHS en BHS onder massa duikt.
Zie Application Note pag 7:
----"An added protection feature to keep the AHS and BHS pins
from flying below ground (VSS) potential when an upper
MOSFET turns off is achieved by adding a series resistor
between the upper MOSFET source terminals and the AHS
and BHS terminals of the driver, respectively. The value of
this resistor can usually be in the order of several ohms.
Using it, however, provides a means to tailor the turn-off time
of the upper MOSFETs in an effort to control how hard the
source drives down (and often past) the VSS potential. It is
desirable in order to protect the HIP4081A driver that the
extent of the undershoot of VSS does not exceed about 4V.
Often, the source return resistor recommended above is
sufficient to limit the current pulled out of the HIP4081A
when the source of the upper MOSFET flys below VSS for a
small period of time during the turn-off transient of the upper
MOSFETs. Sometimes it is necessary in addition to adding
the source return resistor to also add another diode, cathode
to AHS and BHS, and anode(s) to VSS close to the VSS
terminal of the HIP4081A.---
- - big bang - -
het schema aangepast:
Wat zal er gebeuren als de duty-cycle van het PWM signaal wel 100% wordt?
[Bericht gewijzigd door Marcel (5) op maandag 26 mei 2008 21:10:02 (32%)
Boven een procentje of 85 gaat het al fout.
Dan kan er onvoldoende spanning gegenereerd worden om de gate van de bovenste fet goed aan te sturen en stopt de HIP de aansturing.
Wel, 100% das volledig in, en volledig inblijven, bvb. de linkse bovenste, en de rechter onderste. De bovenste krijgt geen tijd om zijn bootstrapcondensator vol te tanken (te refreshen), en de condensatorspanning zal wel zakken omdat er geen chargepump aanwezig is bij die HIP4082 om eventuele kleine verbruiksstroompjes en de sperstroom van de bootstrapdiode te compenseren.
Den HIP4081 heeft dit wel, maar is ook een iets ander IC, ik dacht wel bijna volledig pincompatibel op de stuuringangen na. Maar op het experimenteerboard van Intersil kan je ze allebei steken, dus veel verschil zal er wel niet zijn.
Om terug op die 100% duty te komen, das niet echt een aanrader voor HIP4082. Als de spanning van die condensatoren zakt tot bvb. 6V, ga je die bovenste MOSFET niet goed in geleiding kunnen houden, de uitgang schakelt niet meer goed door en die gaan dus knalheet worden, met de nadruk op "knal".
Hoelang je deze toestand kan aanhouden voor dit gebeurt hangt van de schakeling af, ik denk wel dat een paar milliseconden ofzo geen probleem vormen, maar eigenlijk is het in de sturing vooraf te voorzien dat je nooit 100% duty kan bereiken. Beetje minder nemen, dat gaat ook, als er een motor aanhangt kan je de brugspanning ook een beetje hoger nemen om dit te compenseren.
- - big bang - -
voor die diode naar massa (BHS en AHS) kan ik ook UF4002`s nemen ?
nu kom ik in de application note mijn probleem tegen:
-- At VDD voltages above about 12V, the
charge pump limiter will begin to
operate, in turn drawing heavier VDD
current. Above 16V, Breakdown may
occur. --
bij probleemstelling staat:
-- High chip bias voltages
(VCC and VDD) --
wat houdt dit in?
Dat gaat over de spanning waarop je het IC zelf voedt, en die belet met een ingbouwde zener dat die spanning boven de +-16V kan uitkomen.
Boven de 12V gaat die charge pump meer stroom trekken en bij 16V krijg je zenerdoorslag, dus begrenzing.
Hogere spanningen komen de MOSFETs ook niet ten goede uit. De brugspanning (op TP3) mag je zeker wel hoger nemen, ik weet het niet uit het hoofd, maar ik dacht iets van een 80V.
Staat in datasheet.
Die charge pump heeft een HIP4081 wel aan boord, een HIP4082 niet, vergeet niet dat het een Application Note van de HIP4081 is. Maar ik denk wel dat er bij de HIP4082 ook wel een begrenzing is.
Over die diode, de UF4002 kan tot 100V sperspanning, dus kan gebruikt worden op AHS en BHS.
- - big bang - -
het is allemaal zo duidelijk.... nu nog in de praktijk. pcb ziet er als volgt uit:
top:
bottom:
[Bericht gewijzigd door Marcel (5) op dinsdag 27 mei 2008 19:48:13 (45%)
nu volgt er eindelijk goed nieuws....!!
het werkt!!! ook met 24V op de brug!!
hiermee bedien ik mijn applicatie draadloos:
wanneer ik het "gas" los laat en de duty cycle weer naar 50% gaat staat de motor met één slag stil. Nu verbruikt de motor ook iets vermogen maar dit is niet veel. Waarschijnlijk ga ik de DISABLE ingang gebruiken om de motor uit te laten draaien.
edit: oja, de HIP4082 wordt absoluut niet warm! Ook de LM7812 niet. De FETs worden nu klein beetje warm bij belasting, maar dit is natuurlijk normaal.
[Bericht gewijzigd door Marcel (5) op donderdag 29 mei 2008 18:23:10 (13%)
Das goed nieuws! Een werkende applikatie. Waaraan lag het dan dat de HIPs het voorheen bestierven? Toch die undershoot?
Nog 1 puntje, moest je nog eens een andere driver ontwerpen op print, probeer uw 4 gatesignalen te tracen en aan de andere zijde er een spoor source tegen te leggen van de desbetreffende MOSFET. Dus aan de ene zijde het gatespoor, en op de andere laag een sourcespoor of sourcevlak.
Das vooral van belang bij snelle switchers, de gate wordt hierdoor minimaal inductief t.o.v. source (door de "lus een zo klein mogelijke oppervlakte te geven en het dempt de gate een beetje door die kleine capaciteit die je maakt. Dus minder gate ringing.
Verder source en drainvlakken zo groot mogelijk maken. Kan meer stroom door, en minder inductie.
Maar OK, ziet er wel strak uit, en het werkt.
Wat betreft het snelle stoppen, je kan disabelen, of je software een dutycycle laten genereren die terug loopt, dan remt de motor niet zo bruusk als dat kan. Geeft minder mechanische stress.
Dat de MOSSEN niet opwarmen is een teken dat je snel genoeg doorschakeld, en misschien ook het te schakelen vermogen niet zo groot is, dus dat zit ook goed.
Mooi gedaan!
- - big bang - -
het probleem zou de undershoot kunnen zijn geweest, maar ook hoge spannings-spikes op de voedingslijn van de HIP4082.... het is erg belangrijk om de voeding en h-brug zelf goed te ontkoppelen.
