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Hallo,

ich habe ein Problem beim Betrieb der Vollbrücke (siehe Anhang).

Beim Einschalten des High-Side MOSFETs kommt es zu starken Stromschwingungen, messbar über die Shuntspannung. Zunächst erfolgt der bei H-Brücken bekannte Peak beim Einschalten des MOSFETs, anschließend eine abklingende Sinusschwingung mit einer Frequenz von etwa 8 MHz. In der Simulation ist davon nichts zu sehen. Es wird wohl an Leitungsinduktivitäten und parasitären Kapazitäten liegen. Hat jemand eine Idee, wie man die Schwingungen abmildern/besser dämpfen kann? (Ausgenommen: Filterung der Shunt-Spannung)

Die Motorspannung wird bereits mit Blockkondensatoren direkt an den Drains der High-Side-MOSFETs gestützt: 2mF Elko und 2uF Keramik. Auch die Brückenspannung ist wie im Datenblatt empfohlen entsprechend mit Cs ausgestattet.

Brücke ist ausgelegt für Ströme von 1A-10A. PWM-Frequenz beträgt 25 kHz. Die Steuerspannungen der Treiber sind nahezu schwingungsfrei.

Vielen Dank für eure Hilfe/Ideen/Erfahrungen!

kleine Vorwiderstände in den Gateanschluss 10-30 Ohm parallel dazu eine sehr schnelle Entladediode.

» Hallo,
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» ich habe ein Problem beim Betrieb der Vollbrücke (siehe Anhang).
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» Beim Einschalten des High-Side MOSFETs kommt es zu starken
» Stromschwingungen, messbar über die Shuntspannung. Zunächst erfolgt der
» bei H-Brücken bekannte Peak beim Einschalten des MOSFETs, anschließend
» eine abklingende Sinusschwingung mit einer Frequenz von etwa 8 MHz. In der
» Simulation ist davon nichts zu sehen. Es wird wohl an
» Leitungsinduktivitäten und parasitären Kapazitäten liegen. Hat jemand eine
» Idee, wie man die Schwingungen abmildern/besser dämpfen kann?

Ich stelle fest, es hat unmittelbar vor den Gates keine Vorwiderstände von irgendwie einigen 10 Ohm oder ganz kleine Induktivitäten. Man muss das ausprobieren. Genau das wird generell empfohlen zu Vermeidung hochfrequenter Schwingung bei MOSFETs.

Wenn das die Ursache ist, passiert das beim Schaltvorgang im quasi-linearen Durchgangsbereich. Da baut sich die Oszillation auf und dann im durchgeschalteten (niederohmigen R_ds_ON) klingt die Schwingung wieder ab. Daher ein typisch aperiodisches Verhalten.

Der langen Rede kurzer Sinn: Probier das mal aus.

Der genannte Widerstand darf keinesfalls zu hoch gewählt werden, weil bei der doch recht hohen Frequenz, die dazu relative Flankenstelheit, wegen dem RC-Anteil (C = Gate-Source-Kapazität) zu sehr abnimmt, und dadurch die Verlustleistung zunimmt.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Danke, ich werde das auf jeden Fall ausprobieren.
Kann leider erst morgen berichten, ob es von Erfolg gekrönt war!

Hallo Leute,

leider hat sich durch den Gatewiderstand mit Entladediode überhaupt nichts verändert. Hab verschiedene Widerstände zwischen 10 und 47 Ohm ausprobiert. Die Schwingung bleibt unverändert bestehen.

Hat jemand noch eine andere Idee?

Grüße

P.S. Hab mich übrigens vertippt. Keko an der Brücke hat 20uF.

» Hat jemand noch eine andere Idee?

Fotos deines Aufbaus?

» Hallo Leute,
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» leider hat sich durch den Gatewiderstand mit Entladediode überhaupt nichts
» verändert. Hab verschiedene Widerstände zwischen 10 und 47 Ohm ausprobiert.
» Die Schwingung bleibt unverändert bestehen.

Trotzdem solltest Du diese Widerstände für die weiteren Untersuchungen drin lassen. Die Oszillation hat vielleicht mehr als nur eine Ursache. Das gibt es.

Sind diese Widerstände ganz in der Nähe der Gates angelötet?

» Hat jemand noch eine andere Idee?
» P.S. Hab mich übrigens vertippt. Keko an der Brücke hat 20uF.

Die Kapazität des Keko spielt keine so grosse Rolle. Viel wichtiger ist, dass er das tut was er tun soll, nämlich die Speisung der Brücke HF-mässig so niederohmig wie möglich halten.

Könntest Du diese Kekos in das Schema einzeichnen, damit für alle ganz klar ist wie die angeschlossen sind?

--
Gruss
Thomas

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» » Hat jemand noch eine andere Idee?
»
» Fotos deines Aufbaus?

Ja, das wäre auch noch sinnvoll...

--
Gruss
Thomas

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Okay Danke erstmal!

Die Widerstände sind direkt am Gate. Näher gehts eigentlich nicht.
Die Kekos und die Elkos sind jeweils direkt am Drain des High-Side MOSFETs gegen Masse.

Werde Bilder vom Aufbau und Oszi-Bilder machen und sie anschließend hochladen.

Grüße

» Okay Danke erstmal!
»
» Die Widerstände sind direkt am Gate. Näher gehts eigentlich nicht.
» Die Kekos und die Elkos sind jeweils direkt am Drain des High-Side MOSFETs
» gegen Masse.

Okay, dann lasse diese Kekos mal wo sie sind.

Ist Dir aber klar, dass die Brücke selbst HF-mässig schlecht abgeblockt ist, - wegen R1. !!!!!

Das ist doch ein Klein-Leistungswiderstand, oder?
Und wenn ja, ist es vielleicht sogar noch ein drahtgewickelter Widerstand mit vielleicht einer Keramikschichtumhüllung?

Wenn ja, ist dieser Widerstand sogar eine Impedanz, eben HF-mässig betrachtet. Aber auch dann, wenn es ein Schichtwiderstand ist, kann der das Oszillieren herbeiführen oder zumindest begünstigen.

Du kannst evtl. parallel zu R1 ein weiterer Keko schalten oder zu jedem "oberen" Drain zu jedem "unteren" Source ein weiterer Keko schalten.

Erst auf diese Weise wird die Speisung der Brücke HF-mässig wirklich niederohmig.

Besonders bei der erstgenannten Methode ist eine grosse GND-Fläche auf dem Print nötig, weil die GND-Lötstellen der Kekos an unterschiedlichen Ort sind.

Ist Dir das so alles klar, wie ich es formuliert habe?

Was wir hier betreiben ist HF-Technik in Reinkultur, auch wenn die eigentlichen Vorgänge niederfrequent sind. Es hat mit der hohen Schaltgeschwindigkeit der elektronischen Bauteile zu tun.

» Werde Bilder vom Aufbau und Oszi-Bilder machen und sie anschließend
» hochladen.

Okay.

--
Gruss
Thomas

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» Ist Dir aber klar, dass die Brücke selbst HF-mässig schlecht abgeblockt
» ist, - wegen R1. !!!!!

Welcher R1? Du meinst den Shunt-Widerstand R9 oder?

Bezeichnung: THS25R10J

»
» Ist Dir das so alles klar, wie ich es formuliert habe?
»

Prinzipiell ja.

Hier mal noch der neue Aufbau mit Keko und Elko der Brücke. Gatewiderstand und Entladediode sind nur für den linken High-Side MOSFET eingebaut, weil nur dieser im Moment getaktet wird.

» Du kannst evtl. parallel zu R1 ein weiterer Keko schalten oder zu jedem
» "oberen" Drain zu jedem "unteren" Source ein weiterer Keko schalten.
»

Jeweils gegen GND oder? 10uF ?
»
» Besonders bei der erstgenannten Methode ist eine grosse GND-Fläche auf dem
» Print nötig, weil die GND-Lötstellen der Kekos an unterschiedlichen Ort
» sind.

reicht es im Testaufbau dann nicht aus, sie einfach auf GND zu legen?
»
» » Werde Bilder vom Aufbau und Oszi-Bilder machen und sie anschließend
» » hochladen.
»
» Okay.

Bilder folgen sofort

1)HS MOSFET links (wird getaktet) + Schottky-Diode
2)LS MOSFET links (sperrt dauerhaft) + Schottky-Diode
3)HS MOSFET rechts (sperrt dauerhaft) + Schottky-Diode
4)LS MOSFET rechts (leitet dauerhaft) + Schottky-Diode
5)ELKO 1mF + KEKO 10uF an Drain linker HS MOSFET
6)ELKO 1mF + KEKO 10uF an Drain rechter HS MOSFET
7)Treiber + Blockkondensatoren
8)Treiber + Blockkondensatoren
9)Shunt-Widerstand THS25R10J 0,1 OHM
10)Auswertung Shunt-Spannung (TP + nicht inv. Verstärker)
11)pull-down zum PWM-Ausgang

» » Ist Dir aber klar, dass die Brücke selbst HF-mässig schlecht abgeblockt
» » ist, - wegen R1. !!!!!
»
» Welcher R1? Du meinst den Shunt-Widerstand R9 oder?

Ja, R9.

--
Gruss
Thomas

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» » Du kannst evtl. parallel zu R1 ein weiterer Keko schalten oder zu jedem
» » "oberen" Drain zu jedem "unteren" Source ein weiterer Keko schalten.
» »
»
» Jeweils gegen GND oder? 10uF ?

Nein zwischen oberen Drains und unteren Sources.

» » Besonders bei der erstgenannten Methode ist eine grosse GND-Fläche auf
» dem
» » Print nötig, weil die GND-Lötstellen der Kekos an unterschiedlichen Ort
» » sind.
»
» reicht es im Testaufbau dann nicht aus, sie einfach auf GND zu legen?

Nicht unbedingt. Ist schwierig zu beschreiben...

--
Gruss
Thomas

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»

Alle GND-Leitungen aus schmalen Leiterbahnen und Drähten. Das ist HF-problematisch...

» 9)Shunt-Widerstand THS25R10J 0,1 OHM

Das ist typischer drahtgewickelter Widerstand. Siehe mein Text dazu.

--
Gruss
Thomas

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