TI H-Bridge-Design ohne Schutzdioden?

Ich sehe keine Schottky-Dioden, die es vor der sprichwörtlichen induktiven Spitze schützen. Woher?

Die Bulk-Diode, die so ziemlich ein 100-prozentiges Merkmal aller modernen Anreicherungs-MOSFETs ist, kann sich darauf verlassen, dass sie überschüssige Energie von induktiven Lasten auf die Stromschienen leitet. Die meisten Datenblätter gehen sehr ausführlich vor, um die Charakteristik der Bulk-Diode zu beschreiben, so dass der Leser sich zweifelsfrei darauf verlassen kann. Für den MOSFET in Ihrem Design: -

• Die Durchlassspannung beträgt maximal 1 Volt bei 10 Ampere
• Die Reverse-Recovery-Zeit beträgt typischerweise 53 ns

Zusätzlich hat es ein paar Grafiken, die dem Designer helfen: -

An den Schalterknoten des Treibers ist ein Widerstands-Zener-Netzwerk vorgesehen, um ihn vor Überschwingern und Unterschwingern zu schützen

Das dient zum Schutz der MOSFET-Treiber-ICs.

Was ist der Zweck der Widerstände und Kondensatoren, die in der Brücke hervorgehoben sind?

R6 und R7 schützen die Zener, dh sie begrenzen den Strom in die Zener, die die Treiber-ICs schützen. Die Kondensatoren ergänzen die internen Drain-Source-Kondensatoren der MOSFETs (ca. 300 pF) und stellen zwar insgesamt einen Schaltverlust dar, sind aber wohl aus EMV-Gründen vorgesehen.

In die Mosfets sind bereits Dioden eingebaut, und D3- und D4-Zener bieten zusätzlichen Schutz.

Es gibt ein paar Möglichkeiten, Mosfets auszubrennen:

1) Überstrom, stellen Sie sicher, dass nur eine Seite der Brücke gleichzeitig eingeschaltet wird. Überprüfen Sie dies mit einem Oszilloskop. Wenn Sie mit Ihrem Motor schnell die Richtung wechseln, kann die Gegen-EMK genug Strom erzeugen, um die Nennleistung auf dem Mosfet zu überschreiten und ihn durchzubrennen. Sie benötigen einige Zeit (in die Software integriert), um den Motor zu verlangsamen und dann die Polarität der H-Brücke umzuschalten.

2) Vgs nicht überschreiten, was in diesem Fall ±20 V beträgt. In einigen Fällen habe ich einen 15-V-Zener über den oberen FETs verwendet (in diesem Fall zum Beispiel Pin 4 von Q1 und HS_Phase_B, machen Sie dasselbe für Q2), denn wenn HS_Phase_B viel höher als HS_Gate_B wird, können Sie Vgs überschreiten.

3) Und gehen Sie natürlich nicht über die Vds von 100 V

4) ESD das Gate nicht, es kann wirklich einfach sein, das Gate ist nur nm dick und bei frühen FETs könnte man das Gate fast ausblasen, indem man mit der Hand darüber wedelt. Bei modernen FETs haben sie mehr Schutz, aber das Gate kann immer noch durchgebrannt werden.

5) Id oder die Verlustleistung nicht verletzen. Wenn die FETs ausgeschaltet sind, kann der Strom vom Motor immer noch durch die Dioden in den FETs fließen und Probleme verursachen. Wenn Sie einen sehr großen Motor oder eine sehr große Last mit viel Energie zum Abführen haben, kann diese Leistung in den Mosfets abgeführt werden.

Überprüfen Sie sowohl Vgs als auch Vds mit einem Oszilloskop, wenn Sie den Motor betreiben. Wenn Sie Spitzen sehen, die sich der Vgs-Bewertung von 20 V nähern (insbesondere bei den oberen FETs, sind die unteren FETs geerdet), könnte dies Ihr Problem sein.

Meine Frage lautet wie folgt: Ich sehe keine Schottky-Dioden, die es vor der sprichwörtlichen induktiven Spitze schützen. Woher?

Ich weiß nicht, kein super tolles Design, wenn du es wirklich schützen willst, dann füge den Schutz hinzu. Betrachten Sie es zunächst, um zu sehen, wo das Problem liegt.

Ich nehme an, dieses "Überschwingen" bezieht sich auf ein Überschwingen aufgrund der Bootstrap-Schaltung und nicht auf induktive Spitzen?

Nicht sicher, Sie werden durch die induktive Spitze überschießen, daher müssen die Mosfets davor geschützt werden.

Ich verstehe, dass es eine Totzeit geben muss, um vor Durchschießen und all dem zu schützen, aber meine Frage ist, warum es keine Dioden gibt?

Wenn alle FETs ausgeschaltet sind, beginnt die Gegen-EMK eines drehenden Motors, eine große Spannung zu erzeugen. Die Dioden D4 und R7 sind so ausgelegt, dass diese Spannung unter der 100-V-Vds-Bewertung des Teils bleibt, R5 und C9 sind so ausgelegt, dass sie kurzschließen Hochfrequenzüberschwinger kann danach die D4-Diode übernehmen.

Eine weitere Frage ist, was der Zweck der Widerstände und Kondensatoren ist, die in der Brücke hervorgehoben sind. Nennen sie das Snubber-Schaltungen?

Siehe oben, sie werden Snubber-Schaltungen genannt, weil sie die Spannung "dämpfen" (sozial ignorieren oder abwenden).