H-Brücke / Freilaufdioden

[kraftb]

Hallo,

Bin neu in diesem Forum und stelle mal eine Frage die schon oft in ähnlicher Weise gestellt wurde - nur ist mir einiges nicht klar. Also bitte nicht gleich steinigen :) Es handelt sich auch nicht direkt um ein Robotik Projekt aber ich habe festgestellt das sich hier einige fachkundige Elektronik-Freaks (Freaks im positiven Sinne) herumtreiben ! :)

Es geht um eine H-Brücke die mit MOSFETs aufgebaut ist (IRF540N - ziemlicher wald und wiesen standard N-Kanal MOSFET). Als Treiber verwende ich den UCC27201 von Texas Instruments. Wenn ihr euch fragt warum diesen: Ich brauche halt eine high-side/low-side Treiber - der von mir verwendet typ ist zwar nur ein halbbrücken treiber und ich verwende 2 Stück davon - aber im prinzip geht es mir mal nicht um die Treiber im speziellen

Hier mal der Schaltplan so wie ich die H-Brücke aufgebaut habe:.

http://think-open.org/kraftb/mos_h_bridge.png

Rechts zwischen die beiden H-Brücken habe ich mal mit dem gimp die Spule (Primärseite eines Trafos) eingezeichnet welches die induktive Last ist.

Mein eigentliches Problem sind die Freilaufdioden - sind diese so wie sie eingezeichnet sind richtig angebracht ? Mir ist nämlich etwas ominös das die Induktionspannung die nach dem abschalten der MOSFETs durch den von der Spule weitergetriebenen Strom erzeugt wird - ÜBER die Versorgungsspannung "abgeleitet" werden soll ... Ich bin zwar in Elektronik halbwegs bewandert - aber wie das nun funktionieren soll ist mir ein Rätsel.

Ich wäre für Hinweise oder Erklärungen dankbar.


grüsse,
Bernhard[/img]

[shaun]

Richtig erkannt, es gibt zwei Arten, den Stromkreis für den Freilauf zu schliessen: entweder über die Dioden in die Versorgung, oder durch Leitendmachen der beiden oberen oder der beiden unteren MOSFETs, welcher Fall günstiger ist, hängt von der Impedanz Deiner Versorgung, der Induktivität der Last und der geforderten Anstiegs- bzw Abfallzeit des Stromes ab. Mal ist es sinnvoller, den Freliaufstrom aufrecht zu erhalten, mal ihn schnell abklingen zu lassen.

[kraftb]

Hi shaun !

Danke für die Antwort ...

Ok ... Das hab ich schon mal überlegt - bzw. wo gesehen das sie die unteren beiden MOSFETs durchschalten und dann praktisch den Strom einfach über diese beiden low-side FETs "totlaufen" lassen ...

Ich denke leistungsmässig am günstigsten wäre eben diese Variante - bei der Variante mit den Freilauf Dioden bei denen die induzierte Spannung an die Versorgung abgegeben wird wird ja praktisch die Versorgung belastet - also mehr Leistung verbraten.

Das einzige Problem das ich noch sehe ist folgendes ... nimm mal eine H-Brücke an so wie man sie normal zeichnet (meine ist aus platzgründen übereinander angeordnet) wenn z.B. gerade links die high-side durchgeschalten ist - und rechts die low-side also der Strom nach rechts durch die Spule fliesst .... dann kann ich ja nicht den linken low-side treiber einschalten während die linke high-side noch on ist ... sonst hab ich links nen shoot-through.

Ich muss also zumindest ein paar ns dead-time einbauen (bei treiber ics mit shoot-through protection beträgt der meistens so 100-400ns).

Aber während dieser Zeit treten ja auf jeden Fall schon Induktionsspannungen auf - d.h. an den Freilaufdioden komme ich ja wohl gar nicht vorbei ? oder ?

Und was mich noch ein bisschen irritiert ist das in dem beschrieben beispiel (also wenn ich den strom über die untern FETs fliessen lasse) der strom ja durch einen der beiden unteren MOSFETs in die verkehrte richtung fliesst ... ist das nicht problematisch ? Bei einem bipolaren Transistor würde das nicht gehen - kommen MOSFETs damit zurecht ?


grüsse,
Bernhard

[shaun]

MOSFETs können auch in umgekehrter Richtung betrieben werden, dem Kanal ist die Stromrichtung egal. Allerdings muss man natürlich die Body-Diode bedenken, was sich bei Parallelschaltung einer externen Freilaufdiode natürlich erübrigt. Je nach Leistung können die Body-Dioden (auch) beim Freilauf über zwei MOSFETs ausreichen und zustätzliche Dioden entbehrlich machen.