Warum fällt nur ein Kanal meines dualen H-Brücken-Motortreiberdesigns aus?

Ich sehe keine Bypass-Kondensatoren in der Nähe Ihrer Schalt-FETs. Störungen auf der 48-V-Leitung könnten Ihre FETs beschädigen. Sie benötigen oberflächenmontierte 100-nF-Kondensatoren in unmittelbarer Nähe der FETs und möglicherweise etwas Größeres in der Nähe. Sie müssen die Verdrahtungsinduktivität an Ihren Bypass-Kondensatoren aufgrund der schnellen Flanken auf einem Minimum halten (verwenden Sie keine Thermik auf den Pads des Bypass-Kondensators).
Ihre Transistoren sind richtig platziert, sodass Sie einen oder mehrere Bypass-Kondensatoren haben können, die mit minimaler Verdrahtungsinduktivität von der Source des Low-Side-Transistors zum Drain des High-Side-Transistors gehen.

Q9 benötigt einen Widerstand zwischen Gate und Source, vielleicht 47k bis 100k, um die Abschaltung sicherzustellen.
Q11 benötigt einen Vorwiderstand von 12 V zum Gate, um Transienten auf der 12-V-Schiene zu unterdrücken.
C10 sollte über dem Zener liegen.

Da Sie angeben, dass Ihre Schaltung ohne Last stirbt, haben Sie Querleitungsprobleme, was ein sicherer Weg ist, die FETs zu töten. Wenn Sie eine Querleitung haben, müssen Sie Ihrem PWM-Signal eine Totzeit hinzufügen.
Sobald Sie die Querleitungsprobleme gelöst haben, beginnen Sie mit einer niedrigeren Spannung für Ihre 48-V-Versorgung, vielleicht 5 Volt, damit Sie nichts in die Luft jagen.
Überwachen Sie den Strom auf der Stromleitung, die die FETs speist, mit einem Oszilloskop. Wenn Sie Zugang zu einer AC+DC-Stromzange mit hoher Bandbreite haben, verwenden Sie diese.
Wenn die Dinge bei 5 V gut funktionieren, erhöhen Sie die Spannung schrittweise, um sicherzustellen, dass die Dinge bei jedem Schritt in Ordnung sind.

Hier sind einige meiner Beobachtungen. Eines der ersten Dinge, die mir aufgefallen sind, ist, dass das PCB-Layout nicht symmetrisch ist, also habe ich nach Unterschieden zwischen den beiden Kanälen gesucht.

Die Vierergruppenspuren in der unteren Schicht (Abb. 1) scheinen von schlechter Qualität zu sein und sehr nahe beieinander zu liegen, möglicherweise mit einem Kurzschluss. Ist dies wirklich der Fall oder nur ein Bitmap-Rendering-Artefakt? Ist "Signal X" dasselbe wie ALO2? Sie verwenden den Zusatz „2“ für die Steuersignale, zB ALO2, aber den Zusatz „1“ für den Motor, also M1A und M1B. Ist das richtig?

Abbildung 1 – Beschriftetes Schaltungslayout – untere Schicht – Massefläche, die auch als Kühlfläche fungiert.

Stört die 48-V-Verteilung die Signalspuren in der Nähe von Kanal 1? Es scheint die Steuersignale von Kanal 1 zu kreuzen, die in Abb. 2 eingekreist sind.

Abbildung 2 – Beschriftetes Schaltungslayout – 48-V-Verteilung an jeden hervorgehobenen Kanal.

Es sieht so aus, als ob ein hoher Strom durch die Leiterbahn und die Durchkontaktierung geflossen ist und den Chip am Punkt X beschädigt hat, der in Abb. 1 und Abb. 3 eingekreist ist.

Abbildung 3 – Beschrifteter Stift 11 des MIC4606-2 mit Anzeichen eines Gehäusebruchs.

In Ihrer aktualisierten Frage haben Sie Bereichsspuren für Q3 und Q8 bereitgestellt, die sich in Kanal 2 befinden. Mein Verständnis ist, dass Kanal 2 in Ordnung ist, während sich Q1 und Q6 in Kanal 1 befinden, was zwielichtig ist. Könnten Sie klarstellen, auf welche Transistoren und Kanäle Sie sich beziehen, insbesondere im Hinblick auf die Signal- und Motor-Suffixe?

Der von Ihnen bereitgestellte Schaltplan stimmt nicht mit den Fotos der Leiterplatten überein, z. B. in welchem ​​​​Kanal befinden sich C4 und C8? Vielleicht hat dies zu Verwirrung zwischen Ihnen und Ihrem entfernten Mitarbeiter bezüglich der Platzierung der Zenerdioden geführt. Hat Ihr entfernter Mitarbeiter die Oszilloskopspuren mit einem anderen Schaltplan erhalten als dem, den Sie verwenden? Wie sehen alle Steuersignale aus, wenn das Modul eingeschaltet ist?

Beim Entwerfen der Motorsteuerung sollte auch eine Stromerfassungsschaltung und eine OC-Erkennung/-Schutz (Überstrom) vorhanden sein.

Transistoren werden auf minimaler Grundfläche ohne thermische Durchkontaktierungen usw. montiert, sodass Sie die Strombelastbarkeit der MOSFETs erheblich auf ca. 1A für eine solche Platzierung.

Das Hauptproblem ist, wie ich vermute, dass Sie Ihre Motoren mit vollem FWD und vollem BKW fahren, was falsch ist. Sie dürfen niemals mit 100% Einschaltdauer fahren, da Sie ein Bootstrap-Netzteil für die High-Side-MOSFETs haben.

BEARBEITEN:

Sie haben einen Gate-Widerstand für den High-Side-MOSFET 22 Ohm, aber keinen für die Low-Side. Ich habe nicht nach Details für den angegebenen Gate-Treiber gesucht, aber ich denke, die Gate-Widerstände sollten gleich sein.

BEARBEITEN 2:

Neben dem kleinen Fußabdruckbereich und dem Fall, dass Sie, anstatt das gesamte Flugzeug zu gießen, die Fußabdrücke "isoliert" und kleine Spuren mit dem Flugzeug verbunden haben. Es gibt auch ein Problem, dass keine Buskapazität vorhanden ist, die die Energie speichert, also ist dies wirklich falsch.

Aber es gibt auch andere Fakten:

• niedrige PWM-Frequenz 200Hz-1kHz
• das schaltmuster ist nicht bekannt, wie handhabt ihr das regenerative bremsen?

Die PWM-Frequenz muss mindestens Quelle sein :

Wo$\tau=L/R$

Aus Ihrer Beschreibung geht nicht hervor, wie der Low-Side-Transistor geschaltet wird. Für das Bootstrap-Netzteil muss der Low-Side-Transistor bei jeder PWM-Periode eingeschaltet werden, um die Treiberversorgung der Oberseite aufzuladen. Aber hier kommt der Haken:

Wenn die PWM-Frequenz niedrig ist, dann ist der Strom durch die Motorwicklung diskontinuierlich. Sie schalten den oberen Transistor EIN und den unteren AUS für die EIN-Impulsdauer, dann schalten Sie den oberen Transistor AUS und Sie müssen den unteren Transistor für den Bootstrap EIN schalten. Im allerersten Moment fließt der Strom durch die beiden unteren Transistoren, aber dann ändert der Strom die Richtung und der Motor beginnt zu brechen. Diese Abschaltenergie wird in Wärme umgewandelt: Wicklungswiderstand + Rdson-Widerstand des MOSFETs. Wahrscheinlich verschwenden Sie Batterieenergie und wandeln sie aufgrund der niedrigen PWM-Schaltfrequenz in Wärme um.

Für einen Hubbetrieb des Gleichstrommotors wäre die geeignetste Variante ein Vier-Quadranten-Modus – 4Q. Für einen korrekten Betrieb sollten Sie eine Kondensatorbank haben, um die regenerative Energie zu speichern, die wiederum die Batterie auflädt.

Die Motordrehzahl ist nahezu proportional zur angelegten Spannung, was bedeutet, dass die H-Brücke die ideale Spannungsquelle nachahmen muss:

• Wenn die Quellenspannung höher als die Motorspannung ist, haben wir den Motormodus. Der Strom fließt von der Quelle zum Motor
• Wenn die Quellenspannung niedriger ist, haben wir einen Generatormodus. Der Strom fließt vom Generator zur Quelle.

Um Ihre H-Brücke in diesen Betrieb umzuwandeln, müssen alle 4 MOSFETs bei jedem PWM-Zyklus schalten:

• Der linke obere Schalter und der linke untere Schalter sind komplementäre Schalter, wenn einer eingeschaltet ist, ist der andere ausgeschaltet

• der rechte obere und der untere sind komplementäre Schalter und sie arbeiten entgegengesetzt wie die linke Halbbrücke

• Wenn 0 V benötigt werden, beträgt das Tastverhältnis 50 % für alle vier Schalter.

• Bei voller FWD-Richtung schaltet oben rechts bei 95 %, unten rechts bei 5 %, oben links bei 5 % und unten links bei 95 %.

• Bei voller BKW-Richtung ...

Mit einer solchen Sequenz und mit einer ausreichend hohen PWM-Schaltfrequenz gehen der Umrichter und der Motor selbst in einen Motor- oder Generatormodus über. Sie sollten hochfahren, um den Motorstrom zu begrenzen, aber auch herunterfahren, um die Energie in die Kondensatorbank zu entladen - auf diese Weise vermeiden Sie, dass Trägheitsenergie in reine Wärme und nicht in elektrische Energie umgewandelt wird.

Beispiel:

• Beim Start sind beide oberen Transistoren AUS und beide unteren Transistoren sind EIN
• Beim FWD-Befehl beginnen sowohl das linke als auch das rechte Bein bei 50/50 % zu wechseln
• Das PWM-Verhältnis steigt an
• Nachdem der FWD-Befehl weg ist, wird das PWM-Verhältnis heruntergefahren, bis es 50/50 % erreicht
• Schalten Sie beide oberen Transistoren AUS und beide unteren Transistoren EIN