Verhindern, dass H-Brücke durchbrennt!?

[fabqu]

Liebe Elektronik-Freunde,

ich habe hier ein Problem, welches wir im RP6-Forum noch nicht zufriedenstellend lösen konnten:

Wir möchten eine kleine I2C-Erweiterungsplatine für den RP6 mit Hybrid für den Arduino entwickeln und intern im Forum weitergeben. Näheres HIER (Diskussion) (https://www.roboternetz.de/community/threads/65296-I-O-ADC-und-DAC-Erweiterung-f%C3%BCr-RP6-3-3V-und-5V%21) oder HIER (Kurzbeschreibung) (https://www.roboternetz.de/community/threads/65385-Kleinserie-f%C3%BCrs-Forum-ADC-DAC-IO-I2C-Erweiterung-5V-und-3-3V-Bestellungen%21) .
dort haben wir einen I2C-16fach-PWM-Expander. An diesem hängen u.a. vier SP8M3-ICs, jeder davon enthält einen P- und einen N-Channel leistungsmosfet.
also acht PWM-Fähige MOSFETs, die wir als solche auch verwenden möchten, also einzeln und unabhängig voneinander.

Nun eignen sie sich natürlich gerade auf einer Roboterplattform sehr gut als Motortreiber/H-Brücke.
was können wir nun aber tun, damit die Mosfets bei Verwendung als H-Brücke nicht durchbrennen, ehe man den I2C-Baustein dahinter initialisiert hat? Logikbausteine, die meist bei H-Brücken als Vorschaltung Anwendung finden, kommen ja nicht infrage, da wir sonst die MOSFETs nicht mehr unabhängig voneinander für andere Zwecke verwenden können.

irgendwelche Ideen?

danke euch vielmals!
fabian

[PICture]

Hallo!


Logikbausteine, die meist bei H-Brücken als Vorschaltung Anwendung finden, kommen ja nicht infrage, da wir sonst die MOSFETs nicht mehr unabhängig voneinander für andere Zwecke verwenden können.

Ich würde für jeden Zweck andere Bauteile (z.B. MOSFETs) nehmen und ganze Schaltungsteile umschalten.

[derNeue]

Ich würde dir gern helfen, verstehe aber dein Problem noch nicht ganz. Hast du nichtmal einen Schaltplan? Das sagt mehr als Tausend Worte. Weil dein verlinkter Thread mit 8 Seiten ist mir dann doch ein bisschen viel zu lesen..


Dennis

[redround]

schau mal, ob das Dein Problem löst: http://www.amateurfunkbasteln.de/hbridge1/

Trotz der Logik-Bausteine zwingt Euch ja niemand, diese zu verwenden oder die Mosfets halt direkt zu steuern. So könnt Ihr je nach Anwendungsfall über die Gatter oder direkt auf die Transistoren gehen.

[fabqu]

Hi!
OK, ich versuchs noch mal:
Habe einen PWM-I2C-Stein. An dem hängen an acht PWM-Ausgängen je vier N- und vier P-MOSFETs.
Diese eignen sich natürlich perfekt als H-Brücke! Damit so eine H-Brücke nicht bei falscher Verwendung durchbrennt (Kurzschlussgefahr), sind meist Logikbausteine vorgeschaltet, siehe z.B. Wikipedia, HIER (http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Ansteuerlogik_H-Bruecke.svg).
Genau das wollen wir aber nicht, da das eine Einschränkung der MOSFETs auf diese eine Anwendungsmöglichkeit wäre.

@PICture: Meinst du, aus den acht MOSFETs eine-Brücke MIT Logikschaltung bauen, und z.B. Extra-MOSFETs daneben bereit zu stellen, die dann NICHT als H-Brücke verwendet werden?
Das kostet halt Platz auf der Platine, ist aber ansonsten eine denke ich gute Lösung.

Gibt es andere Möglichkeiten?
Grüße und Danke

Anmerkung:
Da haben wir uns wohl überschnitten, REDROUND.
Ja, sowas wäre eine Lösung, aber dann kann man die MOSFETs nur über das Gatter ansprechen, nicht einzeln. Wenn man also keine H-Brücke, sondern z.B. andere Schaltungen mit diesen Leistungs-MOSFETs machen möchte, geht das nicht mehr.

[PICture]

Ja, so habe ich das gemeint. Vereinfacht beispielweise immer zwei MOSFETs zusammen "kleben" und gewünscht per Gate umschalten. Damit braucht man fast keinen zusätzlichen Platz und der gesperrte MOSFET stellt fur seinen "Zwilling" nur etwas höhere Montagekapazität dar.

[fabqu]

Danke dir, PICture. Die Idee ist auf jeden Fall mal in den Top vier.

Ich sehe vier Lösungsmöglichkeiten, die alle nicht perfekt sind:
1. resettable Fuse in eine Zuleitung. Vorteil: Leicht einzubauen, unproblematisch. Nachteil: Nur passiver Schutz, träge, schwer zu überwachen.
2. Logikschaltung vor MOSFETs. Vorteil: sicher. Nachteil: Schränkt Verwendungsmöglichkeit ein, Platzverbrauch auf der Platine.
3. Strommessung via I2C-IC, z.B. LTC2990. Vorteil: Gute Messmethode. Nachteil: Kosten, Platz auf der Platine, nur Softwareschutz.
4. Noch mehr MOSFETs zuschalten, wobei acht nur für zwei logik-beschaltete H-Brücken verwendet werden. Vorteil: Sicher. Nachteil: Platz, kostet IOs.

Hat jemand eine NEUE Idee, die hier nicht genannt wurde?

[redround]

Ja, sowas wäre eine Lösung, aber dann kann man die MOSFETs nur über das Gatter ansprechen, nicht einzeln. Wenn man also keine H-Brücke, sondern z.B. andere Schaltungen mit diesen Leistungs-MOSFETs machen möchte, geht das nicht mehr.

Das sehe ich nicht so. Du kannst ja grundsätzlich beide Möglichkeiten vorsehen. Wenn Du einen Portexpander nimmst, hast Du 8 Pins zur Verfügung. Mit 4 davon gehst Du den Weg über die Gatter und die anderen 4 hängst Du direkt an die Gates der MOSFETs. Dann kannst Du individuell entweder den sicheren Weg über die Gatter gehen, wenn Du die Platine wirklich als H-Brücke einsetzen willst oder Du nimmst die anderen 4 Pins für die direkte Ansteuerung falls Du sie nicht als H-Brücke verwendest.

[i_make_it]

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[Geistesblitz]

Hmm, willst du wirklich die einzelnen Mosfets (also High- und Lowside getrennt) benutzen können oder reicht es, wenn sie als Halbbrücke jeweils zusammenarbeiten? Bei Letzterem könntest du sie nämlich mit nem Mosfettreiber zusammenschalten, die kümmern sich darum, dass es keine Querströme gibt (die die Mosfets meist zum Durchbrennen bringen). Bei ersterem könntest du vielleicht auch DIP-Schalter vorsehen, mit denen du wahlweise die Brücken zusammen oder getrennt betreiben könntest. Müste nur halt immer von Hand konfiguriert werden.

[derNeue]

Hmm, willst du wirklich die einzelnen Mosfets (also High- und Lowside getrennt) benutzen können oder reicht es, wenn sie als Halbbrücke jeweils zusammenarbeiten?

Beides. Genau darum geht es. Dem End-Anwender alle Möglichkeiten offen lassen.
Ich kapiers auch langsam, was das eigentliche Problem ist, ich brauch manchmal bisschen länger :)
Ich glaube, für diese Anwendung sollte eher ein kleiner Attiny herhalten, anstatt ein fertiges IC. Damit ließe sich das auf jedenfall einfacher lösen, zumindest meine Meinung. Das man also gewisse Konfigurationsregister per I²C beschreiben kann, anhand von denen man festlegt, ob ein Pärchen getrennt oder zusammen genutzt werden soll. Wenn Zusammen kann man mit zwei Compare-Registern eines Timers sozusagen eine gegenseitige Verriegelung programmieren. Und in dem Zuge habt ihr vielleicht auch noch mehr Ideen, wie man die ganzen Mosfets noch konfigurieren könnte. Finde ich persönlich die universellere Methode.


Dennis

[Wsk8]

Nochmal kurz ne Frage.
Soll verhindert werden, dass die Dinger vor dem initialisieren von whatever durchbrenne und/oder allgemein verhindert werden, dass sie falsch verschaltet werden durch den µC/IC/... ??

mfg

[fabqu]

Hi und danke für eure antworten und ideen!
das mit dem tiny find ich ne nette idee ;)

@wsk8: ja, es soll eher verhindert werden, dass die dinger jemand falsch verwendet. Vor dem beschalten des PWM-ICs kann noch nix passieren, da alle outputs default low sind. Also würde hier die brücke noch nicht brennen, nur wenn sie jemand falsch verwendet.

grüße