Gate driver.

Kruimel

Golden Member

Het heeft er hier wel de schijn van dat je hier veel rommel ziet omdat je pulsgrootte (iets van 100ns) ten opzichte van de tijdconstantes van je systeem (100 en 300ns delay) erg klein zijn. Ik weet niet precies hoe je de RP2040 gebruikt, maar ik zou er over nadenken om de klok van de I/O iets lager te zetten of de minimum duty cycle te verlagen zodat de kleinste pulslengte eerder richting de 300 of 500ns gaat, dan krijg je deze superkorte pulsjes niet. Ik denk dat je hier alleen schakelverliezen van zal hebben (al ken ik de schakelfrequentie niet). In elk geval vind ik het signaal niet problematisch rommelig, de overshoot lijkt een beetje een inductie van de meetsnoeren te zijn, misschien wat capacitieve of inductieve inkoppeling.

Op 10 juni 2023 20:11:11 schreef rew:
(iedere keer als ik een datasheet uit "mijn verzameling" ophaal zegt mijn omgeving: waarom gebruik je niet gewoon die op het internet. Dat is er de laatste tijd een beetje uit gegaan: toch maar doen wat iedereen doet. En nu weet ik ineens weer waarom ik het deed: het EG2122 datasheet kan ik niet meer vinden op LCSC....)

Doe ik ook (nog). Soms staat er informatie in oude datasheets die naderhand is weg geredacteerd of (zoals hier) verdwijnt de informatie zodra de leverancier er niets meer aan verdient. Ik moedig iedereen aan om de relevante datasheets met hun posts te uploaden, want in sommige gevallen vind ik zo informatie terug hier op het forum die door de rest van de wereld in de ban is gedaan. Het voorkomt in elk geval dat je (onbewust) langs elkaar heen praat omdat de informatie ergens verschilt.

Ik heb zitten meten bij "low-tijd" van 10/4000 clocks. Wat me toen opviel was dat de frequentie kennelijk niet was wat ik er van verwachtte. De tijdbasis stond zodanig dat ik rechts in beeld net de volgende puls zou moeten zien maar die zag ik niet. Toen heb ik even zitten puzzelen en besloten hem nu 50/4000 te maken. Ik kan dat per clock cycle van 8ns korter of langer maken, maar deze 400ns geeft dus als het goed is een paarhonderd ns aan "offtime", waarbij de boost condensator weer kan opladen. Lijkt me prima. Waarom zou ik hem NOG langer willen maken?

Een Boost converter heeft een mosfet en een diode, terwijl de spoel continue aan de voeding hangt.

Een Buck converter heeft een mosfet en een diode terwijl de andere kant van de spoel continue aan de uitgang hangt.

Door nu de diodes door een mosfet te vervangen, kan je de verliezen wat reduceren. Door nu beide dingen toe te passen heb je een buckboost. Maar als ik buck aan het doen ben, dan moet de uitgang van de spoel continue aan de uitgang. NU (eigenlijk toekomst) doe ik 3950/4000. Als ik boost wil doen, moet de ingang van de spoel continue aan de inputspanning. Nu doe ik 3950/4000.

Ik wil de PWM frequentie mogelijk nog opschroeven. Zeg naar 500kHz (nu 31kHz). Dan is "de uitgang is 400ns van een periode niet aangesloten" ineens een slok op een borrel. We gaan zien hoe ver ik kom.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Kruimel

Golden Member

Hoe hoog is de voedingsspanning van de H-brug? Ik suggereerde een lagere schakelfrequentie omdat ik de stijg- en daaltijden wat lang vind, maar de gate-signalen zouden niet leidend moeten zijn. Nu heb je 20ns Miller-plateau, dat zou bij een Crss van 300pF en een voedingsspanning van 24V een 360mA stroom van de driver betekenen. Dat is minder dan de datasheet van de driver zegt.

Uitgaande van de ~125MV/s stijgtijd na het plateau en een totale capaciteit van 2792+322=3114pF is de driver stroom daarna ongeveer 390mA. Het lijkt er op dat je driver zelfs zonder weerstand geen 700mA levert.

De stijgtijd voor het Miller plateau is ongeveer 2x zo hoog als die ervoor, wat ook raar is. Het lijkt er op dat er een (extra) capaciteit zit tussen drain en gate. Zou er ergens een trace over het koelvlak van je transistor kunnen lopen of zo? Dan zou de driver het probleem niet zijn, maar een ongeziene capaciteit.

Zo'n gate(driver) stuur je toch bijna altijd aan met 12V?

Ik heb nu 12V als voeding. Ik wil een "buffer" accu hebben. Daar kan ik dan "zo snel ik wil" de fietsaccu mee opladen (maar ook ontladen, terug de buffer in!). De buffer kan ik dan rustig bijladen.

Ik zelf gebruik nu ongeveer 80Wh per dag op m'n fiets. Dus een 12W adaptertje kan makkelijk de buffer bijladen.

Van een capaciteit van een trace, ook al loopt ie onder de drain, verwacht ik dat ie in het niet valt bij de 3nF van de gate die ik al verwacht.

[Bericht gewijzigd door rew op zondag 11 juni 2023 16:00:55 (16%)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Kruimel

Golden Member

Voor het Miller plateau maakt het uit wat de beginspanning op de drain is, moet die 200V omlaag krijg je een langer plateau dan wanneer die op 20V begint. Bij het uitschakelen van inductieve lasten merk je het verschil in het bijzonder, omdat je dan voor je schakeltijden te maken hebt met de piekspanning op de drain die door enige lekinductie best omhoog kan schieten. Hier heb ik geen voldoende beeld van de opstelling om zelfverzekerd een uitspraak te kunnen doen.

Lambiek

Special Member

Op 11 juni 2023 15:59:20 schreef rew:
Zo'n gate(driver) stuur je toch bijna altijd aan met 12V?

Je bedoeld op de ingang van de driver? Ik kom nooit hoger dan 5VDC op de ingang.

Waarom zou je dat met 12VDC doen? Of bedoel je iets anders?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Arco

Special Member

Bijna alle drivers (uitzonderingen daargelaten) hebben logic level inputs die op TTL en/of CMOS nivo werken.
De voeding van de driver is meestal 10-15v, maar die wordt alleen gebruikt voor de output drivers.

[Bericht gewijzigd door Arco op zondag 11 juni 2023 17:36:17 (32%)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Kruimel had het over de drainspanning. In het plaatje 12V.
Ik had het over de voeding van de gate driver chip/gate aansturing van de mosfet: in het plaatje 12V.
Lambiek heeft het over de stuurpsanning van de signalen naar de gate driver. In het plaatje (buiten beeld :-) ) 3.3V.

@arco: Omdat sommige van die dingen zo goed als analoge chips zijn, kan het zijn dat ze soms lompe specs hebben dat 12V ook zou mogen.

@Lambiek: Mijn excuses: Zoals ik het opgeschreven heb is mijn statement prima te lezen als... zoals ik het niet bedoel. :-)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Arco

Special Member

Omdat sommige van die dingen zo goed als analoge chips zijn, kan het zijn dat ze soms lompe specs hebben dat 12V ook zou mogen.

Dat zou zeer onhandig zijn, want die drivers worden meestal door een microcontroller aangestuurd.
(en hebben weinig aan 12v logic cmos levels, een gegarandeerde '1' is dan > 8.4v...)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

@rew: als ik me goed herinner heb je nog een paar boards (inclusief stencil) van mij liggen die precies dat doen: buck/boost (2 halve bruggen met een flinke spoel), en als het goed is zat daar ook een charge pump op om 100% pulsbreedte te kunnen doen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Lambiek

Special Member

Op 11 juni 2023 17:40:06 schreef rew:
@Lambiek: Mijn excuses: Zoals ik het opgeschreven heb is mijn statement prima te lezen als... zoals ik het niet bedoel. :-)

Maakt niet uit rew. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Kruimel

Golden Member

Op 11 juni 2023 17:40:06 schreef rew:
Kruimel had het over de drainspanning. In het plaatje 12V.

Huh? Welk plaatje bevat de drainspanning? Heb ik nu je probleemstelling fout geïntepreteerd?

Het plaatje is gemaakt toen de drainspanning 12V was.

@arco: De threshold, daar waar de chip omslaat van "da's een 0" naar "dat moet een 1 zijn" moet natuurlijk wel in de 1-2.5 V regio liggen, zodat je hem met 3.3V kan aansturen. Maar de "toegestane spanning", kan 5.5 of 6V zijn zodat met 5V aansturen ook gewoon kan. Maar als het zeg 15V is, dan zou je hem, als je dat om de een of andere manier zou willen, met 12V kunnen aansturen.

Ik heb voor de lol even naar de EG2132 gekeken. De HIN pin heeft een threshold tussen 1 en 2.5V (Vin(L) = max 1.0V, Vin(H) is min 2.5) en een max op VCC+.3, dus je mag die pin aansturen met een signaal afgeleid van zijn VCC = 12V.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Hoe zeker ben je dat de overshoot voor je miller plateau niet door je meetopstelling komt?

Je meet (neem ik aan) op de gate van je FET. Het Miller-plateau is gewoon een fysieke capaciteit die je moet opladen (welliswaar een gevolg van de specifieke halfgeleider eigenschappen van een FET-junctie, waardoor die pas op een specifieke spanning ontstaat, maar het is in alles gewoon een capaciteit).

Overhoots op capaciteiten kunnen alleen als er een weerstand of spoel (iig een impedantie) tussen die capaciteit en je meetpunt zit. Welke impedantie is dat? Ik kan me niet voorstellen dat je gateweerstand daar groot genoeg voor is.

Dan die eerste, kleine knik. Loopt er daar al drain-stroom? Anders verwacht ik een artefact uit je gate-driver, maar dat kun je testen door een losse RC aan je driver te hangen.

@blurp: ik verwacht dat die inductie niet in de gate, maar in de source van de MOSFET zit; daar is op het moment dat de geleiding begint is de dI/dt veel groter, dus je hebt veel minder inductie nodig voor dezelfde spanning.

Zover ik weet heeft hij nergens vermeld wat er precies aan de drain van die MOSFET zit, afhankelijk van de stroom die daar gaat lopen, kun je meer of minder last hebben van de source inductie. Een eventuele meetweerstand in de source van de low-side MOSFET helpt natuurlijk ook niet om die inductie laag te houden.

Alsnog zou ik me daar geen zorgen om maken, tenzij die piek veel groter wordt bij de maximale stroom (en maximale dI/dt) die je verwacht.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
blackdog

Golden Member

Hi rew,

Laat eens zien hoe je testsetup er uit ziet, dat kan voor ons een hoop duidelijkheid brengen. ( en voor jou :-) )

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hobbyprojectje. Werk er zaterdagen aan. Dus nu heb ik m'n bureauruimte nodig en het weer afgebroken. (en ik heb vandaag de labvoeding gebruikt die op zaterdag dat project voedde)

Belasting: waarschijnlijk op dat moment: niets: Een spoel naar een andere halve-H die uit stond.

@blurp: Ik ben het met je eens (heb het al gezegd voor jou reactie) dat er waarschijnlijk inductie in m'n meetopstelling zit.

https://www.nutsvolts.com/questions-and-answers/mosfet-basics
en een aantal andere sites tekenen de gatespanning vlakker na het plateau. Alleen bij mij is het veel heftiger dan bij de tekeningen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 12 juni 2023 19:26:58 schreef rew:
https://www.nutsvolts.com/questions-and-answers/mosfet-basics
en een aantal andere sites tekenen de gatespanning vlakker na het plateau. Alleen bij mij is het veel heftiger dan bij de tekeningen.

Dat zijn theoretische plaatjes. Daar heb je in de praktijk niks aan.

benleentje

Golden Member

Op 12 juni 2023 19:26:58 schreef rew:
Hobbyprojectje. Werk er zaterdagen aan. Dus nu heb ik m'n bureauruimte nodig en het weer afgebroken.

Als het hobby is als in ik wil ervan leren is het dan niet een idee om er een keer enkel een load weerstand eraan te hangen zodat je kan zien wat de fet zelf doet?

Alleen bij mij is het veel heftiger dan bij de tekeningen.

Als het mooi vlak simpel en overzichtelijk is zal het wel een theoretische voorstelling zijn. Maar zodra er ergens iets aan capaciteit of inductie is zoals altijd in een reële schakeling is het wat minder strak.

Zelfs als ik een simpele RC combi vanuit een theorie boek nabouw dan is wat ik zie op de scope al niet exact als wat er in het boek staat.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
blackdog

Golden Member

Hi rew, :-)

De hele opbouw van je testomgeving bepaald hoe de signalen er uit gaan zien.
B.V. bij jouw toepassing kan je b.v. niet denken, dat kan wel even zo...

Bij snel schakelende toepassingen is ieder stukje draad belangrijk en natuurlijk ontkoppeling uitgevoerd op een lage inductie manier.
Velen trappen in die val, maar deze geld altijd hoe een bouwer er ook op dat moment over denkt: Captain: I cannot change the laws of physics ;)

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Op 12 juni 2023 19:26:58 schreef rew:
https://www.nutsvolts.com/questions-and-answers/mosfet-basics
en een aantal andere sites tekenen de gatespanning vlakker na het plateau.

Die plaatjes gaan uit van een stroombron; jouw gate driver is vast geen stroombron, eerder een spanningsbron met een uitgangsimpedantie.

Het valt me nu trouwens pas op dat bij het ontladen geen Miller plateau hebt, hoe zit dat?

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Stel er loopt een stroom zodanig dat deze mosfet als low-drop-diode dienst moet doen.

Aan het begin van de "dead time", jast de spoel de drainspanning naar -0.6V en als de mosfet in geleiding komt, is het dus niet de geleiding van de mosfet die de drain van 12V naar 0V trekt, maar er is slechts 0.6V te overbruggen. Bovendien helpt de Crss de gate verder omhoog.

Precies hetzelfde gebeurt aan de andere kant. Afhankelijk van de stroomrichting door de mosfet op het moment van afschakelen.

Omdat hier waarschijnlijk GEEN stroom liep, zullen beide mosfets dus bij het begin van hun aan-periode de spanning van 12V naar nul of omgekeerd moeten sleuren. Dus een miller aan het begin van de aan-periode.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ah, logisch, met enige (paracitaire) capaciteit aan de uitgang krijg je dan inderdaad geen Miller plateau. De tegenoverliggende MOSFET geeft al wat capaciteit.

Heb je nou al eens gekeken naar het board dat ik je alweer een paar jaar geleden gestuurd heb? Dat is echt precies wat je hier probeert te doen, inclusief een charge pump zodat de bovenste MOSFET 100% aan kan blijven.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Sorry. Toen was het idee dat ik vast 80-90 % van de onderdelen in huis zou hebben. Dat bleek grof tegen te vallen. Vandaar dat het er maar niet van komt om de boel van de grond te krijgen.

Ook wil ik voor mezelf voortaan verder met de RP2040, ondanks dat de STM z'n PWM timers beter zijn.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ik heb toen specifiek voor de STM32F303 gekozen omdat je met de interne DACs en comparators cycle-by-cycle current control kunt doen.

Heb je al nagedacht over je current control loop? Naarmate de weerstand en inductie van je spoel kleiner zijn, wordt dat steeds moeilijker.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken