Wie berechnet man die Totzeit, die in den komplementären PWM-Eingang einer mit MOSFETs entworfenen H-Brücke integriert werden muss?

Ich arbeite daran, einen autonomen Roboter zu bauen. Im Moment bin ich an der Entwicklung einer H-Brücke mit diskreten Komponenten für meinen Roboter beteiligt. Ich bin mit dem H-Bridge-Design fast fertig und möchte es jetzt testen. Ich bin jedoch nicht in der Lage, eine Totzeit für die komplementäre Eingangs-PWM zu bestimmen, die ich als Eingang für die H-Brücke bereitstellen werde. Ich weiß, dass Sie das Einschalten des Low-Side-FET mindestens um die Ausschaltzeit des High-Side-FET verzögern müssen, um ein Überschwingen zu verhindern. Das Gleiche gilt natürlich auch für den anderen Übergang, wenn Sie von Low-Side auf High-Side umschalten.

Ich habe online nach der Totzeit gesucht und keine nützlichen Informationen gefunden. Die Informationen, die ich gefunden habe, waren für H-Brücken, deren Gate-Treiberschaltung diskret entworfen wurde, und Formeln verwenden, um die tatsächlichen Ein- und Ausschaltzeiten des MOSFET zu ermitteln. Während ich IR2112 verwende, um die MOSFETs anzusteuern (in meinem Fall IRFZ44N).

Ich füge den Schaltplan meiner H-Brückenschaltung bei. Bitte sehen Sie es sich an und sagen Sie mir, wie ich die Totzeit berechnen soll. Ich kenne die Ein- / Ausschaltverzögerungen sowohl des Gate-Treiber-ICs als auch des MOSFET. Sollte ich die Ausschaltverzögerung von beiden hinzufügen, um meine Totzeit zu erhalten?

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Sie kennen die Gate-Ladung der FETs und Sie kennen den Gate-Strom.
@IgnacioVazquez-Abrams Ja, ich kenne die Gate-Ladung der FETs und den Nennausgangsstrom des IR2112. Ist die Totzeit gleich t=Q/I?
@IgnacioVazquez-Abrams Es tut mir leid, dass ich nicht verstanden habe, was du mit beiden Hälften meinst?
Wenn Sie einen einfachen Gleichstrommotor antreiben, wählen Sie einfach die höchste Totzeit, die Ihr Controller unterstützt. Es sollte in diesem Fall keine Rolle spielen, ob die Totzeit 0,1 µs oder 1 ms beträgt.
@JimmyB Warum ist das so?
Denn die Trägheit des Motors (und der angeschlossenen Mechanik) macht eine 'Pause' von zB 1ms beim Richtungswechsel genauso unsichtbar wie zB 1µs. Dann sind längere Totzeiten besser/sicherer/effizienter, weil sie das vorübergehende Durchschießen beim Schalten minimieren/vermeiden. Im schlimmsten Fall haben Sie sehr langsame FETs / Treiber und einen Motor, der sich nicht darum kümmert, und wenn Sie die Schalteigenschaften der FETs nicht kennen, entwerfen Sie für sehr langsame FETs, indem Sie eine relativ große Totzeit verwenden, um "sicher" zu sein. .

Antworten (1)

Die Totzeit soll ein Durchschießen verhindern, dh beide MOSFETs leiten gleichzeitig nennenswerten Strom.

Ich kenne die Ein- / Ausschaltverzögerungen sowohl des Gate-Treiber-ICs als auch des MOSFET

Das ist gut, denn Sie haben es fast geschafft.

Sollte ich die Ausschaltverzögerung von beiden hinzufügen, um meine Totzeit zu erhalten?

Nein, addieren Sie die Einschaltzeit eines MOSFET/Treibers zur Ausschaltzeit des anderen MOSFET/Treibers, um eine konservative Schätzung zu erhalten. Berechnen Sie dies für das Hochschalten und das Niedrigschalten und wählen Sie den höchsten Wert der kombinierten Zeiten.

Wenn Sie den Wert um einen Bruchteil reduzieren möchten, hängt es davon ab, wie viel Durchschussstrom Sie erleiden können - ich würde dies wahrscheinlich auf etwas wie LTSpice simulieren wollen.

sollte ich nur die Einschaltzeit des High-Side-MOSFET oder -Treibers mit der Ausschaltzeit des Low-Side-MOSFET oder -Treibers addieren? oder sollte ich die Einschaltzeit der High-Seite (MOSFET + Treiber) und die Einschaltzeit der Low-Seite (MOSFET + Treiber) hinzufügen?
und ich kenne die Ein-/Ausschaltzeiten dieser ICS aus ihren Datenblättern. Ich hoffe, ich muss die "tatsächlichen" Ein-/Ausschaltzeiten nicht irgendwie berechnen...
Es tut mir leid, dass ich Sie störe, aber ich weiß nicht, warum ich verwirrt bin.
und sollte der Wert nicht sowohl für das Hoch- als auch für das Niedrigschalten gleich sein, da auf beiden Seiten derselbe MOSFET und Treiber vorhanden sind?
Das Hochschalten ist normalerweise nicht genau die gleiche Zeit wie das Hochschalten. Die Zeiten müssen Treiber und Mosfet beinhalten, es sei denn, Sie wissen, dass der Treiber viel schneller ist als der Mosfet. Ein wenig Durchschießen ist normalerweise kein Problem, da der Spitzenstrom beim Schalten etwa ein Zehntel des normalen Laststroms beträgt. Der Shoot-Through-Strom steigt jedoch sehr schnell an, wenn die Totzeit zu niedrig ist.
Wie berechnet man die Totzeit, die in den komplementären PWM-Eingang einer mit MOSFETs entworfenen H-Brücke integriert werden muss?
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