H-brug wil niet werken

Hallo iedereen,

Ik heb volgend schema "ontworpen" en gemaakt.
http://www.uploadarchief.net/files/download/schema%20h-brug1.jpg

Nu zijn er een paar problemen:

1. Ik heb eerst de H-brug getest zonder de sturingen. Dus Linksboven en rechtsonder in geleiding gebracht (15 op gate). En linksonder en rechtsboven uit geleiding (Gate aan GND). Nu de motor draait wel, maar over de motor staat maar 11V. Dus de MOSFETS gaan niet helemaal in geleiding, Dit heb ik ook kunnen vaststellen want de spanning over tussen GATE - SOURCE van de bovenste mosfets komt niet boven 3V. Hoe kan ik dit verhelpen ? Heeft dit te maken met men motor ?

2. De controllers: Ik krijg Lo op 15 volt door Hin en Lin 0 te maken. Ik krijg Ho op 15 volt door beide ingangen 1 te maken, tot dat ik de H-brug eraan hang, dan krijg ik Ho niet meer op 15 volt.

Door deze 2 problemen denk ik dat er iets mis is met de bovenste mosfets (worden warm bij in geleiding gaan), Ik denk dat deze 2 niet goed in geleiding gaan. Waarschijnlijk kijk ik dom weg ergens over. Als iemand me kan helpen, BEDANKT !

[Bericht gewijzigd door AC/DrieC op (13%)]

Een aantal opmerkingen.

Ik mis een condensator bij de bijde drivers over de voeding van 15VDC
(Vcc en Com).

De gate weerstand is vrij hoog tussen de 3 en 5 Ohm zou beter zijn.

Mis de vrijloop diode's, ook al zitten ze in de fet's het is beter om ze er nog bij te plaatsen.

Er zijn ook drivers die je met een puls aan moet sturen en niet met 5VDC continue, dus bv met pwm maar dan niet tot 100%, maar tot 98% of zo. Weet niet of dat bij dit type ook zo is.

En wat voor een motor wil je er aan hangen, zijn je fet's zwaar genoeg.

Om voldoende stroom te laten lopen, moet de FET een stuurspanning tussen gate en source hebben. Voor 1A moet hij bijv. 4V hebben; voor 10A ruim 6,5 V. De sourcespanning kan dus nooit meer worden dan de gatespanning min die benodigde stuurspanning.

De brugdriver biedt die stuurspanning correct aan aan de bovenste FET, maar hij moet die spanning wel ergens vandaan krijgen. Je moet dus voldoende spanning op Vb zetten om de FETs mee te laten werken.
Wil je 24V schakelen bij 10A, dan heb je dus minstens ruim 30V nodig - liever nog meer, ook vanwege de diode en andere redenen.

Je hebt volgens mij 4 gelijke torren gebruikt. Om de motor aan te krijgen, moet je op Q1 de gate op 30V zetten, Q2 de gate op 15V, Q3 ook 15V en Q4 op 0V.

Ik ga dan uit van 15V als voeding van de motorkant.

Zodra je de gate van de bovenste twee torren (Q1, Q2) op nul volt brengt, met 24 als motor-voeding, mag je ze weggooien.

Zou je alsjeblieft de torren zo naampjes kunnen geven in je schema, dat praat wat makkelijker!

Ik heb ze zo benoemd:


Q1     Q2


Q4     Q3

EDIT: BELANGRIJK: FET Moet z'n mond houden als ie ergens geen verstand van heeft!!!!

AC/DrieC: Niet naar FET luisteren. Hij kraamt onzinuit.

Tip voor FET: Ga de datasheets van de drivers eens goed lezen.

[Bericht gewijzigd door rew op (18%)]

Beste,

Ik heb de condensatoren bij in de schakeling gezet, en de weerstanden veranderd naar 3 ohm. Nu staat er 4,7 volt over GATE-SOURCE bij de bovenste mosfet, wat bijna het minimum is om hem in geleiding te houden. Over DRAIN-SOURCE meet ik nog altijd 9V ! :( Dus hij gaat nog niet ver genoeg in geleiding. Kan ik hier verder nog iets aan veranderen ?

De mosfets zijn zeker zwaar genoeg voor de motor.

@Rew: Ik heb inderdaad de zelfde torren gebruikt. En ik zie nu inderdaad dat ik 30 volt op de bovenste 2 moet zetten (Q1 en Q2) om ze in geleiding te kunnen brengen. Dit gaat dus niet lukken.
Door welke MOSFETS verander ik Q1 en Q2 dan best ? En kan ik dan mijn "dure" drivers blijven gebruiken ?

ac/drieC, zie ook nog wijzigingen door mij in mijn post hierboven.... tegelijk met jou wijzigingen.

Ik ga nu even de datasheet van de IRF kijken, of ik gelijk heb. Moment..... [edit] done.

Op blz 1 staat: VGS max: +/- 20V.

Dus wat jij hebt gedaan, -24V op de gate zetten, mag volgens de datasheet niet.... Ik dacht dat hier bij veel fets iets van "max 15" stond, dus dat je daar RUIM overheen was gegaan. Maar met 20 -> 24, zal ie het wel overleefd hebben....

[Bericht gewijzigd door rew op (46%)]

Heb je nu al genoeg spanning dan? Wil je 24V schakelen, dan zul je dus minstens 24V + Ugs op de gate moeten zetten.

@rew: eigenlijk kwam dat uit de datasheet.

@rew, iets anders: als je jouw Q1 aanzet met 30V, moet Q2 dus uitstaan.
Op dat moment ligt zijn source aan de nul (want Q3 geleidt). Je moet dan dus geen 15V op zijn gate zetten, want dan gaat Q2 vol geleiden!

Ik snap wat het probleem is nu. Maar ik krijg de gate spanning niet hoger dan 15V. Kan ik de bovenste 2 mosfets niet veranderen ?

Met sourcevolgers kun je geen hogere spanning op de source krijgen dan dat je op de gate zet, minus Ugs.

Kan ik de H-brug dan werkend krijgen door alleen de 2bovenste mosfets (Q1 en Q2)te veranderen?

@REW: De spanning tussen GATE en SOURCE is toch nooit boven 15V gegaan ??

[Bericht gewijzigd door AC/DrieC op (29%)]

Ik kan me voorstellen dat je daar P-kanaal FETs zou kunnen zetten, maar dan verandert wel je hele sturing.
Daarnet quote ik nog rechtstreeks uit de datasheets van de driver en
de FETs, maar van bruggen met P en N fets heb ik geen verstand.

Je ziet eigenlijk meestal gewoon die drivers, desnoods nog met een DC-DC convertertje erbij om die stuurspanning te maken.

Om de FETs dicht te zetten had je toch alleen de gate aan de source gehangen? Dat kan geen kwaad inderdaad.

[Bericht gewijzigd door Frederick E. Terman op (13%)]

FET,

die drivers zijn grappige dingen.

Met een voeding van 15V, kunnen ze de bovenste FET van 24+14.4V = 38V op z'n gate voorzien!

Als de bovenste FET uit is, dan is z'n source 0V, gate 0V, en de drain die aan de voeding hangt 24V. Verder is de condensator tussen VB en VS via de diode opgeladen naar 15V. De driver gaat de gate omhoogsturen. Zodra de FET gaat geleiden, gaat VS omhoog, en via de condensator ook VB. Vanuit VB blijft het chipje dan de gate hoger en hoger sturen, totdat de fet helemaal geleidt, en z'n source dus ook (bijna) 24V is geworden. De spanning op VB is dan 38V, en daaruit voedt ie de spanning van de gate.

Als je deze situatie nu een tijd vasthoudt, loopt je boost condensator via de "gate to source leakage current" (100nA) leeg. Verder is er vast een leakage current in de mosfet driver, en zal je ook nog rekening moeten houden met de zelfontlading van de condensator.

Als de leakage current in de FET de grootste is, dan kan je dit toch zo'n 15 seconden volhouden....

@beiden:
Het voordeel van deze schakeling (met de drivers) is dat je zo goedkope en goede (Lage RDSON) N-fets kan kopen. Dat voordeel doe je een beetje teniet door dan ouderwetse hoog-spannings FETs te kopen. De goedkooptste IRF520 bij Farnell-nederland kost 69 cent.

50 mohm (4x beter dan de irf520), max 30V/ 22A, EUR 0.55
http://nl.farnell.com/stmicroelectronics/stp22nf03l/mosfet-n-to-220/dp…

16 mohm (12x beter dan de irf520), max 60V/55A EUR 0.84
http://nl.farnell.com/international-rectifier/irfz44vpbf/mosfet-n-60v-…

12 mohm (16x beter dan de irf520), max 55V, 75A EUR 0.89.
http://nl.farnell.com/fairchild-semiconductor/huf75339p3/mosfet-n-to-2…

[Bericht gewijzigd door rew op (26%)]

Dus de DC-DC converter zit tòch al (als het ware) in de driver? Dat dacht ik eerst, maar door de datasheet dacht ik van niet...
Misschien had ik hem dus beter juist NIET kunnen lezen. :+

Blijft de vraag waarom ze 't bij TS dan niet doen?

Oke nu snap ik de werking van het drivertje ook, maar dit alles wil dan toch zeggen , dat de schakeling MET driver wel moet werken, want dan moet de spanning aan de gate groot genoeg worden in theorie !?

Ik heb nog eens de datasheet van de driver bestudeerd. Ik snap de uitleg van @rew, en had daar inderdaad al eerder van gehoord, maar zelfs nu vind ik het er nog niet duidelijk staan. Of zelfs maar überhaupt staan.

Er staat nl. wel met zoveel woorden dat Vb liefst tussen de 10 en 20 hoger gehouden moet worden dan de Vs. Maar dat dat bij normale werking 'vanzelf' gebeurt met al dat geschakel staat er niet! :) Dat bracht me in de war.

Maar, zoals gezegd, dit zou dus gewoon moeten werken.
Alleen bij 'met de hand testen' moet je even een hogere spanning zien te fabrieken - een batterijtje desnoods, of een opgeladen condensator, net als de driver doet. :)

Ik vind wel nog steeeds dat als 'links boven' en 'rechts onder' moeten geleiden, en de andere twee niet, dat de gatespanning van 'rechts boven' dan géén 15V moet zijn, omdat die dan ook zou gaan geleiden. Gate even aan de source knopen kan natuurlijk wel.

e: [OT] Zeg @rew, hoe hoog kun je eigenlijk in frequentie gaan met die drivers, met behoud van een redelijk rendement van de FETs? Zou je er bijvoorbeeld goedkoop een beste klets 500kHz vermogen mee kunnen brouwen?

Jep. Maar dus zoals jij in het begin aan het proberen was, zou niet moeten werken, sterker nog, da's tricky: Je hebt de torren aan "boven hun absolute maximum rating" blootgesteld.

@fet hierboven. Ehhhh! verrek. je hebt gelijk. Die z'n source wordt door "rechtonder" (Q3) naar GND getrokken, dus dan zou ie gaan geleiden. Dan heb je de poppen aan het dansen, want dan gaat er heel even veel te veel stroom lopen, en gaan ze kapot.

Om dit soort dingen even te testen, zou je iets van een 10 ohm weerstand in je 24V voedings leiding moeten stoppen. En ipv een motor een 100 ohm weerstand. Als je dan iets verkeerd doet, gaat er maximaal 2.4A lopen (dan rookt die 10 ohm uit, koop je een nieuwe...), en weet je dat je iets verkeerd hebt gedaan. Maar de dure onderdelen blijven het doen.... :-)

@OT FET hierboven, Moet je even uitrekenen. Die drivers kunnen volgens specs iets van 2A leveren (niet opgezocht, is van /een/ driver die ooit hier op CO genoemd werd). Dan moet je kijken hoe snel de gate van de FETs opgeladen kunnen worden met die stroom (input capacitance). (hier 330 pF). Volgens mij zitten we dan in dit geval in de nanoseconden. Dan mag je nog kijken naar rise en fall tijden van de torren. Dit keer tientallen nanoseconden. Met een cycletijd van 2000ns is dat ook nog wel te doen. Hoe het met de source en drain inductance zit weet ik even niet. [edit zoveel] Ah. ik heb ondertussen eindelijk de tijd gevonden om de datasheet van dit drivertje te zoeken. Die heeft een ingebouwde dead-time van 500ns. Dus je zult effectief maar 50% dutycycle kunnen gebruiken. (de andere helft van de tijd zorgt de driver er voor dat niet alletwee de FETs tegelijk tegenover mekaar open staan!)

Maar wat je wel aan het doen bent is: Een blokgolf op 500kHz maken, dus als je dat aan een antenne hangt, zit je enorm op de 1.5MHz, 2.5MHz enz. te storen....

Oke nieuwe stand van zaken. Logisch dat ik de brug ZONDER driver niet werkend kreeg met de te lage gate spanning voor Q1 en Q2. Nu met de driver lukt het wel, maar maar voor een 3 tal seconden. Als ik de Boost condensator verklein voor minder dan 3 seconden. Uit de uitleg van REW begrijp ik dat de de stroom naar de gates te snel weg lekt, te wijten aan "slechte" mosfets ?

Is de eenige oplossing andere mosfets, of kan ik nog iets doen met de boost condensator waardes ?

EDIT: even getest met 22µF als boost, dan gaan de MOSFETS ong 10 seconden in geleiding.

Ik vraag mij af of het probleem gaat opgelost zijn met betere MOSFET's, de stroom lekt zo snel dan niet weg, maar na een tijd zal de condensator toch leeg zijn, of neit dan ??

[Bericht gewijzigd door AC/DrieC op (22%)]

je moet gaan PWM-en aan de ingang van de drivers. Maximale duty cycle: 99%.

De lol is dat je nu betere fets hebt kunnen gebruiken waardoor je die laatste 1% terugwint... :-)

Volgens mijn berekening moet de boel het 15 seconden op die 2.2uF kunnen blijven doen. Maar dat was met een lekstroom van ongeveer 0.1 µA. Kennelijk is je lekstroom ongeveer 0.5 µA. Hoeveel de driver lekt weet ik niet. Maar 0.4 uA in de condensator zelf zou ook best kunnen, ik heb de specs van JOU condensator nog nooit bekeken. (gokje: ik heb weinig condensator specs bekeken, en dan nog, waarschijnlijk niet die van jou.... :-) )

Hmm oke dus men condensators van 2,2µF zijn goed. Gewoon PWM zodat ze de tijd hebben om terug op te laden veronderstel ik ?

Weer wat bijgeleerd vandaag ! Al kon ik het niet uit de datasheet van de driver halen, dat je hem moet PWMen om de boostcondensator opgeladen te houden :s Alleen nog even uitrekenen welke condensator ik moet hebben bij welke PWM frequentie.

Allen al bedankt om me te helpen !

[Bericht gewijzigd door AC/DrieC op (18%)]

Datasheet van de IR2183: blz3: I_LK : max 50 µA. Jij hebt ongeveer 0.5 µA gemeten, dus dit exemplaar presteert rond de 100x beter dan de specs.... :-)

Op 13 juli 2010 15:59:24 schreef AC/DrieC:
Kan ik de H-brug dan werkend krijgen door alleen de 2bovenste mosfets (Q1 en Q2)te veranderen?

@REW: De spanning tussen GATE en SOURCE is toch nooit boven 15V gegaan ??

Jongens wat is dat nu voor onzin, met vier dezelfde fet's moet dat ding gewoon werken.

Op 13 juli 2010 16:20:18 schreef rew:
Ehhhh! verrek.

;)

[uitleg...] Dus je zult effectief maar 50% dutycycle kunnen gebruiken. (de andere helft van de tijd zorgt de driver er voor dat niet alletwee de FETs tegelijk tegenover mekaar open staan!)

Maar wat je wel aan het doen bent is: Een blokgolf op 500kHz maken,...

Ik geloof dat ik nu wel aanknopingspunten heb om daar eens wat aan te rekenen. Het lijkt me heel prettig dan je bijna een garantie hebt dat ze niet tegelijk openen. Als ze dan wat kort geleiden, moet de stroom maar wat groter.
Wat de harmonischen betreft, don't worry; dit soort eindtrappen (voor CW/PSK en dergelijke) staat nooit lineair ingesteld. Is het niet dit, dan wel weer klasse C.
Dat wordt verderop opgeknapt; daar zijn de HF jongens dan weer goed in.
Maar een terechte opmerking uiteraard.
[/OT stukje HF toepassing]

Alleen nog even uitrekenen welke condensator ik moet hebben bij welke PWM frequentie.

Alles boven de 1Hz bij 2,2µF condensatoren is goed. Misschien moet je bij hoge frequenties 100nF parallel aan de 2,2µF zetten. Doe maar 1kHz voor de zekerheid

Op 13 juli 2010 17:46:34 schreef Lambiek:
[...]

Jongens wat is dat nu voor onzin, met vier dezelfde fet's moet dat ding gewoon werken.

Die vraag stelde ik mij toen ik nog niet wist dat de driver zorgde voor die hogere spanning voor Q1 en Q2 in geleiding te brengen ;)

@FET, waar haal je dat van die 50% ?

Uit mijn post, daarboven. Maar FET is een beetje aan het topic-kapen (*): hij wil jou drivertjes en schema gaan gebruiken om een 500kHz RF signaal te maken. Iedere 1 µs moet je dan van richting wisselen, dus als de driver een dead-time van 500ns garandeert, blijft nog maar de helft (50%) over dat je FET lekker in geleiding staat....

De tip voor jou is dus dat 500kHz PWM frequentie te snel is. Dat moet je niet doen....

(*) /Ik/ vind dat in dit geval niet zo'n probleem. Laten we maar gewoon teruggaan naar de motor-driver....