3 fase bridge opwarm probleem.

Ik zou zeggen begin bij het begin. neem een lamp/weerstand als belasting en check de signaal vormen en je dead time. Want je high-side pull-up constructie zou ook even controleren of die snel genoeg uitschakkeld.

Maar ziet er verder netjes uit. Kijk even of je grondvlak nog iets beter kan krijgen.

Ja heb net even wat 10ohm 10watt weerstanden gehaald, zal wat scope beelden plakken hier.

Scope Sreenshot
De signalen:

1: Stuur spanning gate driver dus na de BC847
2: Gate spanning op de PFet
3: spanning aan de 10 ohm weerstand tenopzichten van gnd
4: Gate spanning Nfet, de uigang van de Nfet gate driver

Die laaste moet nul zijn, maar er staat de zelfde blok van 0,4Vpk op (0,8V pkpk) als bij de andere en ook nog eens onder de 0V. De ingange van die gate driver dus het stuursignaal van de uC is wel gewoon 0V.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op zondag 12 september 2010 16:19:40 (74%)]

Ik zie rare dingen in de buurt van je N-fets. Volgens mij moet je even alle componenten in die buurt nameten.

N-fet hoorde uit te zijn? Dus signaal van de microcontroller HOOG? Verrek, je hebt het inverterende schematje met de tor er niet opzitten!

Bingo!

Je stuurt de N-fet aan met een 3.3V signaal. Dat kan natuurlijk veel beter gewoon 10V-12V zijn. Ze beginnen wel een beetje open te gaan bij 3V, maar kunnen dan geen stromen meer dan 5A verwerken.

D'r zijn drivers die "logische" ingangen hebben, en dan de uitgang vanaf hun VCC driven. En ze herkennen een logische "1" boven de 2V of zo, zodat je vanaf 3V maar ook vanaf 5V de boel kan aansturen. Ik heb zelf

http://nl.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?SKU=1241880

gekocht (maar nog niet gebruikt). Nadeel: grotere chip. Voordeel 2 in 1. Voordeel: 2x N-fet gebruiken (3x betere RDSON!). (= toch nadeel als je precies genoeg N-fets en al veel P-fets hebt gekocht. )

[edit] Oh, tip: Voor de zekerheid toch ook even wat extra vrijloop diodes monteren. Later pas testen of het ook zonder kan..

Ik denk dat je te weinig dead-time hebt. Zorg in je regeling dat je de andere gate pas aanstuurd als de eerste echt dicht is. De ene is nu dicht aan het gaan terwijl de ander open gaat. Daar kan best wat overlap in zitten waardoor je fets opwarmen.

Je inverteer verhaal snap ik niet, voor zo ver ik weet is dat niet nodig. Behalve de PFET maar daar is die BC847 voor.

3.3V is inderdaad laag kwam ik net ook achter, maar zelfs met 5V heb ik het zelfde probleem (heb z'n zelfde PCB maar dan met 18F2431 op 5V).

Die driver die jij bedoeld is inderdaad beter, maar dan kan ik geen 100% PWM en dat is iets wat ik wel wil. Daarom gebruik ik de Pfet de stromen gaan toch niet hoger dan 10A.

Die diodes zou ik kunnen proberen of dat de oorzaak is betwijfel ik.

De stijgtijd van de Pfet gate ligt rond de 400ns, en van de Nfet rond de 30ns. Met een FDN327 is het 250ns stijgtijd.

Deadtime is hier niet van toepassing, omdat ik de P en N fet niet om en om schakel, daar zitten milisecondes tussen.

Heb nu een ohmse belasting eraan hangen en met 50% dutycle 800mA gemiddelde stroom word hij niet warmer dan normaal.

De fets worden dus alleen warm bij BLDC motor.

Die diodes is ook maar iets van: waarschijnlijk ligt het daar niet aan, maar je wilt geen problemen hebben doordat het perongeluk toch zo is.

Met de bc847 inverteer je het signaal, maar doe je ook een levelshift naar 0 / 12V. Dat zijn mooie signalen om FETs mee aan te sturen. Daarvoor koop ik zo'n chipje: om met 0-3V of 0-5V signalen een 0-12V fet aan te sturen. Maar goed....

Als je de BC847 constructie dus ook voor de N-fet inzet, moet je de software iets aanpassen, maar wordt de N-fet ook met 0/12 aangestuurd.

Als de fets aleen met de BLDC motor warm worden, moet je die er eens aanzetten en dan meten.

Wat ik bedoel met rond de N-fet nameten is: meet van ieder component z'n ingang en "uitgang, en controleer of ie doet wat ie moet doen.

Als je zegt dat in het getoonde plaatje je de N-fets niet aanstuurt, dan zit ik met de volgende vraag: Waarom zie ik VOOR je de P-fet aanzet, de gate van de N-fet iets doen?

Heb je Hall sensoren om de commutering van de motor te doen? Alleen dan is je argument van "100% pwm kan niet met die chip van Rogier" valide. Als je toch zo nu en dan moet commuteren, blijft ie het wel doen....

Ik zal die diodes eens proberen dadelijk. Misschien warmt hij daardoor op door de piek spanning van de spoel. Daarom word hij met de ohmse belasting veel minder warm.

Ik heb al even zitten zoeken naar een gate driver die dat kan, heb de MCP serie van microchip gevonden die zouden wel gewoon met 12V moeten sturen. Dus als ik nieuwe PCB ga maken gebruik ik die.

Maar wil eerst achterhalen waarom deze warm worden.

De fets doen wat ze moeten doen, de stuur signalen vanuit de uC kloppen. en de fets schakelen goed. Dat signaal wat je hierboven ziet op de N-Fet is heel klein 0,4V (eigenlijk te veel maarja).

Op het moment heb ik de commutatie uitgezet hij draaid nu gewoon openloop met het lange magnetische veld mee. Normaal doe ik de commutatie met de BEMF. Dat werkt allemaal gewoon met mijn test opstelling (3 losse bridges met LT1336 en 120A mosfets).

Diodes (1N4007) helpt weinig. nu met BLDC motor eraan. Ik zie de stroom ook langzaam oplopen met de BLDC motor eraan.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op zondag 12 september 2010 16:18:22 (7%)]

Waarom gebruik je niet deze driver (IR2184) en NFET'S, ipv P en NFET'S.

Die kan geen 100% PWM aan.

Maar het moet toch gewoon kunnen met Pfets er zijn zo veel die dat doen. En het is ook niet dat alleen de Pfets opwarmen de Nfets warmen ook op.

Heb nu de MCP1405 gevonden, lekker klein met 1 inverterende uitgang en 1 normale 4,5A peak output. Ben de PCB alvast aan het tekenen.

Heb nu alle BC847 vervangen door de FDN327, en heb voor elke lowside Gate driver een FDN327.

Dit geeft het volgende resultaat:

1e is spanning over de N-Fet ten opzichte van de GND
2e Stuurspanning Pfet 10Vpkpk
3e Stuurspanning Nfet 10Vpkpk

De Fets worden alleen nog steeds warm.

Spanning over Pfet
Spanning over Nfet

[Bericht gewijzigd door Henry S. op zondag 12 september 2010 16:18:01 (47%)]

De spanning over de fet, en dan vooral de stukken in de eerste, tweede en de zevende en achtste devisie kan ik niet verklaren.

Waar komen die vreemde spannings niveaus vandaan ? En waarom zijn die zoveel anders als het tussenliggende blok ?

Jeroen13 mag http://www.circuitsonline.net/forum/faq#topickicks ook nog eens lezen, gebruik de edit!

Die rare spanningen zijn de BEMF signalen van de BLDC motor op dat moment zijn de P en N fet niet bekrachtigd en zie je de BEMF van de andere 2 kanalen.

Sorry Henry, zal het niet meer doen mijn excusses

[Bericht gewijzigd door Jeroen13 op zondag 12 september 2010 16:21:26 (15%)]

Op 12 september 2010 11:48:31 schreef Jeroen13:
Die kan geen 100% PWM aan.

Maar het moet toch gewoon kunnen met Pfets er zijn zo veel die dat doen. En het is ook niet dat alleen de Pfets opwarmen de Nfets warmen ook op.

De Fets worden alleen nog steeds warm.

Wat is daar mis mee dat het bv maar tot 98% kan ipv 100%, een fet die met een puls aan gestuurd blijft kan ook nog eens meer stroom verwerken, dus ik zie het probleem niet.

Hoe warm worden de fet's, en hoe worden ze gekoeld.

De spannings niveaus zijn inderdaad vreemd. Het lijkt er op dat het eerste en het derde blok niet goed wordt aangestuurd, of opengestuurd.

Opzich is 98% niet z'n ramp. Maar zie nog steed niet waarom het niet zou kunnen met P-Fets. Die Pfets die ik hebben dissiperen 0,3Watt bij 10A (10A is de max stroom). Dus dat zou gewoon moeten kunnen, misschien minder efficient maar dat maakt in mijn geval niet uit.

Zoals ik al zij is dat het 1e en 3e blok de Fets van van die uitgang niet zijn in geschakeld het is puur de BEMF van de andere kanalen die door de BLDC motor word veroorzaakt. En die zien er het zelfde uit.

De Fets worden niet gekoeld voorlopig, dat zou ook niet nodig zijn want op deze screenshot zouden ze niet meer dan 0,05Watt disiperen.

Ik zeg niet dat het zo niet kan, maar je maakt het je zelf wel moeilijker zo nu heb je twee pwm signalen nodig voor een halve brug en anders maar een.

Ze zouden niet warm mogen worden met dit vermogen, dus kijk de timing nog eens goed na en de aansturing, daar lijkt toch iets fout te gaan.

Huh heb toch altijd 2 signalen nodig, wil zelf kunnen bepalen wanneer ik welke Fet aanstuur. De dsPIC33FJ heeft ook 3 speciale PWM kanalen met elk hun eigen High en Lowside kanaal.

De aansturing is goed qua software, heb alles ontworpen met 3 van deze Half-bruggen en die waren niet warmer. De Pfet en Nfet worden NOOIT tegelijk aangestuurd daar bij ik 100% zeker van.

Mikrokopter.de gebruikt ook Pfets en die worden pas 50graden bij 10A belasting. Die van mij bij nog geen 1A.

Het vreemde vind ik nog steeds dat bij 3x 5 ohm in ster de brug nauwelijks opwarmt.

Op 12 september 2010 17:10:09 schreef Jeroen13:
Huh heb toch altijd 2 signalen nodig, wil zelf kunnen bepalen wanneer ik welke Fet aanstuur. De dsPIC33FJ heeft ook 3 speciale PWM kanalen met elk hun eigen High en Lowside kanaal.

Ok, als je het zelf wil bepalen kan dat niet.

Heb je al eens een pullup en pulldown weerstand geprobeerd bij de gate's te zetten.

Ja maar 5 ohm of 0.1 of 0.2 ohm van je spoel is nogal een verschil.

Waarom zou ik pull up of pull down neer zetten ? de spanning zijn gewoon zoals ze moeten zijn, enig wat ik daar aan kan veranderen zijn de stijgtijden. Die liggen nu onder de 100ns.

Bij die 5 ohm heb ik ook de dutycycle verhoogd om rond de 1A aanstroom uit te komen, anders is het inderdaad een slechte vergelijking.

Als je het niet probeerd met de weerstanden weet je dat niet.

Ik blijf erbij dat er iets fout gaat met de aansturing, en dat hoeft niet in de software te zitten.

Heb hier motoren draaien op 24VDC, die terkken 10 tot 15A I_nom als ik daar de koel plaat afhaal zijn de fet's steen koud, maar als de timing maar iets veranderd wordt is het ook foute boel.

Op 12 september 2010 16:40:05 schreef Lambiek:
[...]

Wat is daar mis mee dat het bv maar tot 98% kan ipv 100%, een fet die met een puls aan gestuurd blijft kan ook nog eens meer stroom verwerken, dus ik zie het probleem niet.

Dat mag je even uitleggen... Een FET die 100% procent open staat, heeft geen schakelverliezen meer. Een FET die je 98% van de tijd open stuurt, wel. Hoe kom je er bij dat een FET die blijft schakelen meer stroom kan verwerken t.o.v. een FET die gewoon 100% open staat?

@Lambiek: als ik naar die plaatjes kijk, heeft het niets te maken met pull-up of pull-down weerstanden bij de gates; dat zou niet eens nodig mogen zijn met zulke gate drivers.

@TS: kun je een plaatje schieten van de signalen met een hogere sample rate? De gate signalen op de P-channel FET lijken nu wel driehoeken, het is duidelijk dat je scope veel te weinig bandbreedte en/of een veel te lage samplerate heeft om die goed weer te kunnen geven.

Er is een heel groot verschil tussen een ohmse en een inductieve belasting; de inductie. Bij een zuiver ohmse belasting stopt de stroom direct wanneer je de P-FET dicht zet, bij een inductieve belasting moet de recirculatiestroom door de body diode van de bijbehorende N-channel FET. Die diode zal een Vf van 0.7-1.0V hebben, en dus zo'n beetje driekwart watt dissiperen (afhankelijk van de stroom, pulsbreedte, etc). Zonder koeling hebben FET in een TO220 package een thermische weerstand van 62K/W, dus dat klopt wel ongeveer.

Daarbij: opwarming wordt veroorzaakt door elektrische verliezen, en dat is de integraal van een vermogen, dus een spanning keer een stroom. Als je de spanning over de FET en de stroom door de FET bekijkt, moet het al heel snel duidelijk worden wanneer het product van die twee groter is dan verwacht.

Welke signalen wil je vergroot zien alleen de gate spanningen van de Pfets. Bandbreedte is geen probleem heb 2 flukes 100MHz en 200MHz combiscopes.

Stuurspanning Pfet (gate)

Heb nu ook diodes over de mosfet heen wel een 1N4007 (had niks anders geschikts liggen).

De Pfet heeft:
40 C/W
Diode Vf: 0,85V

De Nfet heeft
50 C/W
Diode Vfmax:1V

[Bericht gewijzigd door Jeroen13 op zondag 12 september 2010 19:33:48 (11%)]

ben nog niet echt verder gekomen, heb nieuw PCB en schema gemaakt met hopelijk betere gatedrivers en externe diodes

Schema
PCB

Had ook nog wat problemen als ik de 12V al op de mosfets zetten en dan de uC deed runnen dat hij stopte. En als ik eerst de uC run en dan de 12V erop zette ging het wel goed. Dus heb de returnpaden van de gate drivers zo goed mogelijk proberen te maken.

Jeroen, FETs worden warm van "spanning * stroom". Als je dan toch met een osciloscoop goed kunt meten, waarom meet je dan niet gewoon de spanning en stroom over/door je FET?

Dus als eerste tussen de twee fets in een weerstand monteren. Je scope heeft een bereik van 2mv/div. dus dat is iets van 16mV full-scale. Met 10A wil je dus een weerstand van ongeveer 1 mOhm er tussen hebben. Een stukje AWG12 van 19cm voldoet. Maar 12cm awg12 voldoet ook. Tom heeft awk18 besteld voor het voeden van harddisks. Die is met 4.7cm al genoeg voor 1 mOhm. En voor 10A is dat helemaal geen verkeerd draad.

Dus daarmee kan je de stroom meten. De spanning is logisch hoe je die meet....

Eerst de motor aan de N-fet en de stroom-en-spanning over de P-fet meten, en vervolgens de motor aan de andere kant van het meet-weerstandje en de N-fet doormeten.

De truuk van een FET is dat DANWEL de stroom DANWEL de spanning (bijna) nul is. hierdoor is het product altijd klein. Warmworden komt door een niet-nul product....