Mosfet-Treiber IRS2007-Fehler bei Ausführung mit Mosfet IRFB3607

Ich entwerfe eine BLDC-Motorsteuerung und habe einige Probleme mit der Verwendung eines IRS2007 zusammen mit IRFB3607.

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Für eine Phase ergeben die High-Side und die Low-Side saubere Wellenformen, solange V_Pow getrennt ist. Anstiegszeit - 300 ns; Abfallzeit – 100 ns; Pünktlich - 312 us; Zeitraum- 416us;

Sobald V_pow angeschlossen ist, leckt das Eingangssignal an der Low-Seite des Mosfet-Treibers zur High-Seite und treibt das Gate des High-Side-Mosfet. Das Gate des Low-Side-Mosfet ist ausgeschaltet.

Dies erzeugt einen Hoch-Hoch-Kurzschluss über 2 Phasen des Motors und der Motor stoppt sofort. Dies geschah das erste Mal nach etwa 1 Minute Laufen. Seitdem läuft der Motor nicht mehr, wenn er mit 3 Phasen betrieben wird.

Der Motor ist ein 48-V-900-W-Motor, der mit 12 V ohne Last (1 A) betrieben wird.

Bei Ansteuerung durch die beiden anderen Phasen läuft der Motor.

------------------------Ende der aktuellen Ausgabe---------------------- -------

Hintergrund:--------------------------

Ich habe diese Konfiguration mehrmals ausprobiert, zuerst habe ich ein kostenloses BJT-Duo (PNP_NPN) verwendet, um den zum Gate des MOSFET gepumpten Strom zu erhöhen

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In diesem Fall würde der Treiber ordnungsgemäß funktionieren, wenn V_POW nicht angeschlossen war, aber fehlschlagen, nachdem V_POW an 12 Volt angeschlossen wurde.

Jedes Mal, wenn 3 Phasen und V_pow getrennt sind, wären die Gate-Impulse in Ordnung. Sobald V_pow angeschlossen war, fiel eine Phase zufällig aus, bevor 1 Zyklus abgeschlossen war.

Danach würden die verbleibenden 2 Phasen den Motor glücklich mit Strom versorgen, bis der ausgefallene Mosfet-Treiber ersetzt wurde, und dann würde wieder innerhalb von 1 Zyklus 1 Phase zufällig ausfallen.

In der obigen Konfiguration würden bei einem Ausfall des Mosfet-Treibers sowohl die HO- als auch die LO-Pins mit den Pins von V_Boost bzw. V_in kurzgeschlossen. Ich vermutete, dass es sich um einen internen MOSFET-Fehler aufgrund von Überstrom handelte.

Bis jetzt habe ich 17 Fahrer zerstört, um herauszufinden, was passiert ist. Ich weiß nicht, was ich falsch mache. Die Power-Mosfets-Mosfets scheinen nicht zu versagen. Der maximale Strom durch den Stromkreis beträgt kaum 1 - 2 Ampere.

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Die Oszilloskopbilder werden in eine Powerpoint-Präsentation umgewandelt, die von https://drive.google.com/open?id=1nlpuCNPgn9C2LMH-RJehQwbQ5_Q2hv2O heruntergeladen werden kann

Ursprüngliche SchaltungGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Weißt du, was Entkopplungskondensatoren sind? Oder Totzeit? Oder Freilaufdioden?
Flyback-Dioden sind in die Mosfets eingebaut (ich habe es überprüft). Die Totzeit von 500 ns ist in den Mosfet-Treiber eingebaut. Die 1nF-Kondensatoren sollen HF-Impulse gegen Masse kurzschließen. Ich denke, das meinen Sie mit Entkopplungskondensatoren.
Nein, C7/C8 ist nicht das, worüber ich spreche. Suchen Sie nach Entkopplungskondensatoren. Ist Ihnen bewusst, dass die LO-Seite regelmäßig eingeschaltet werden muss, um die Bootstrap-Kappe zu aktualisieren, sodass sie nicht mit 100 % Einschaltdauer laufen kann? Oder zu niedrige Frequenz bei zu hoher Einschaltdauer?
Ich würde Sie auch zwischen VS-LO und zwischen VB-HO untersuchen und sehen, ob Sie Klingeln oder Spitzen bekommen. Ich vermute, C7/C8 tun Ihnen nichts Gutes. Sie sind relativ zu Ihrer Gate-Source-Kapazität signifikant. Verwenden Sie es auch auf Ihrer ersten Rennstrecke. In deinem Beitrag war nicht klar, welchen du verwendest.
Ich habe die Frage etwas bearbeitet, um sie verständlicher zu machen. Ich denke, das wird helfen. Außerdem hatte ich irgendwie noch ein paar Kappen im Schaltplan übersehen ... Habe sie jetzt hinzugefügt. Ich werde die Wellenformen in ein paar Stunden hochladen, sobald ich im Büro bin. Im ausgeschalteten Zustand sind alle Wellen sauber, aber wenn es eingeschaltet ist, bleibt es nicht lange genug eingeschaltet, um etwas zu testen.
"Dies geschah zum ersten Mal nach etwa 1 Minute Lauf. Seitdem läuft der Motor nicht mehr, wenn er mit 3 Phasen betrieben wird. " - Dies deutet darauf hin, dass etwas in dieser Phase in die Luft gesprengt ist. Sie sollten es mit einer strombegrenzten Stromversorgung und einem kleinen Niedrigstrommotor (z. B. CDROM-Antriebsmotor, „Drohnen“-Motor mit niedrigem Kv) testen. Ihr PCB-Layout sieht nicht gut aus. Benutzt du es immer noch? Wenn ja, dann sollten Sie vielleicht einen neuen ohne die unbenutzten Teile und mit besserer Bodenverteilung entwerfen.
@BruceAbbott Kannst du bitte etwas mehr darüber erklären, was mit dem PCB-Layout nicht stimmt? Fehler - 1-Phasen-Motortreiber hat ein Low-Side-Signal, das zur High-Seite durchgesickert ist. Ich würde gerne wissen warum. Mosfet ist unbeschädigt.
Die Spur von Treiberstift 4 zur Masse ist ziemlich lang und schmal. Er sollte so nah wie möglich an der Low-Side-FET-Source liegen. Die Platine passt nicht zu Ihrer neuesten Schaltung und Sie haben uns nicht gezeigt, wie Sie sie modifiziert haben, also weiß ich nicht, was sonst noch falsch sein könnte. Kannst du uns ein Foto davon zeigen? Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit "Leck" meinen, aber der FET hat eine erhebliche Kapazität, die einen Teil des Gate-Signals an den Drain überträgt. Das ist normal. Vielleicht könnten Sie uns einige Wellenformen zeigen? Welche Teilenummer haben die Dioden?
Ich habe den ursprünglichen Schaltplan bearbeitet, um ihn kompakter und leichter im Forum lesbar zu machen. Der ursprüngliche Schaltplan wird in der Frage hochgeladen. Ich verstehe die COM- und Source-Distanz. Ich muss ein Via hinzufügen, um dies zu beheben.
1 nF am Ausgang. Woher? Sieht für mich nach unzureichender Entkopplung kombiniert mit anspruchsvollem Layout aus, nicht so schlimm, aber auch nicht gut. Auf jeden Fall benötigen Sie Oszillogramme von jedem Pin Ihres Gate-Treibers, um dies zu erkennen.
Sie müssen die Oszilloskop-Wellenformen über den Link in der Frage herunterladen. Zu viele Bilder, um sie hier hochzuladen. 1nF ist als Bypass für Hochfrequenzrauschen zur Quelle gedacht. Es gibt Entkopplungskondensatoren für die V_in-Leitung....... Warum sollte ich einen Entkopplungskondensator am Gate hinzufügen und die Schaltzeit verlängern?

Antworten (2)

Sie überlasten höchstwahrscheinlich den Gate-Treiber beim Ausschalten mit dem Gate-Strom. Versuchen Sie, die Dioden D_RX_GATES zu entfernen, und versuchen Sie es erneut. Wenn das hilft, führen Sie ein Redesign mit einem Abschaltwiderstand in Reihe mit der Diode durch.

Beim Einschalten des Transistors wird der Gate-Strom durch V/R_G begrenzt, beim Ausschalten wird der Gate-Strom durch V/R_diode begrenzt, wobei R_diode der äquivalente Widerstand der Diode ist (sehr niedrig, deshalb benötigen Sie einen zusätzlichen Widerstand ). Das wird in jedem grundlegenden Anwendungshinweis zum Gate-Treiber-Design ziemlich gut behandelt, zum Beispiel: AN2015-06 von Infineon, werfen Sie einen Blick auf Abb. 8.

AN2015-06 von Infineon

Das Problem ist, dass es ordnungsgemäß funktioniert, wenn V_pow nicht verbunden ist. Es gibt also etwas in den Transienten, das den Mosfet-Treiber durcheinander bringt.
Wenn V_pow nicht verbunden ist, haben Sie keine Entladung durch die Miller-Kapazität und die D_RX_GATE-Diode
WOW! Endlich ein neuer Blickwinkel. Danke und lassen Sie mich nachsehen ... In Bezug auf die Gate-Diode beträgt der Einschaltstrom des Treibers 260 mA und der Ausschaltstrom 600 mA. Ich erinnere mich, dass ich gelesen habe, dass ein Widerstand mit einer parallel geschalteten Diode dafür sorgt, dass das Ausschalten schneller ist als das Einschalten. Können Sie bitte ein bisschen mehr erklären, warum die Diode ein Problem sein könnte? ........... Können Sie sich auch die Wellenformen ansehen?
Ich habe meine Antwort bearbeitet, um darauf zu antworten

Problem ist gelöst. Ich musste in jeder der 3 Phasen eine Kapazität zwischen V_pow und Ground hinzufügen.

Da ich hauptsächlich mit niedrigen Strömen arbeitete, hatte ich keinen Eingangskondensator hinzugefügt oder die Länge des Kabels von der Batterie zu den Platinen berücksichtigt. Angeblich aufgrund der Drahtinduktivität gab es beim Ausschalten des High-Side-Mosfet eine kurze, scharfe Spannungsspitze auf der V_pow-Leitung.

Deshalb würde der Motor mit 2 Phasen laufen, da es nur 2 stromführende Schaltvorgänge pro Zyklus gibt. Wenn 3 Phasen aktiviert wurden, spekuliere ich, dass sich ein Mosfet während der V_pow-Spitze einschalten und möglicherweise den Gate-Treiber aufgrund von dV / dt oder so beschädigen würde.

Das wollte ich gerade beantworten ;) Für Ihren 20-A-Motor benötigen Sie genügend Keramikkappen und eine gute Menge Elektrolytkappen mit niedrigem ESR, um diesen Welligkeitsstrom aufzunehmen und sicherzustellen, dass V_pow eine niedrige Induktivität hat, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Beachten Sie, dass, wenn der Motor dreht und Sie den PWM-Wert senken, der Motor als Bremse und Generator fungiert, der Strom in die Stromversorgung zurückspeist. Dies ist bei Batterien in Ordnung, kann aber bei Netzbetrieb ein Problem darstellen.
Keramikkappen und Elektrolytkappen mit niedrigem ESR wo? Muss ich noch weitere hinzufügen? Ich bin mir der Regeneration bewusst ... aber regeneriert ein Motor, wenn die Einschaltdauer von 80 % auf 10 % reduziert wird? Ich denke, es wird nur durch Last langsamer.
Wenn sich die PWM schneller verlangsamt als die Motordrehung, fungiert der Motor als Generator ... Die Rolle der Entkopplungskappen auf Ihrer Versorgungsspannungsschiene besteht nicht darin, die vom Motor während des Bremsens erzeugte Energie zu absorbieren (Kappen reichen dafür nicht aus das), sondern um eine lokale Stromversorgung mit niedriger Induktivität bereitzustellen, deren Spannung beim Ein- und Ausschalten von FETs nicht ansteigt oder abfällt und einen großen di / dt-Strom verursacht. Wenn "L" die Induktivität Ihres Netzteils und di/dt Ihre aktuelle Schaltgeschwindigkeit ist, denken Sie daran, dass e=L*di/dt die Höhe der Spannungsspitze ist ...
Mosfet-Treiber IRS2007-Fehler bei Ausführung mit Mosfet IRFB3607
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