High-Side Treiber

[NickR]

Howdy Schrauber

Ich habe folgendes Verständnisproblem und bin über jedes Licht im Dunkel sehr glücklich.
Ich arbeite mit einer PoweMosfet Brücke der High_Side Fet liegt direkt an der Speisespannung und mit Source über einen Messwiderstand an der Last. So ich brauche jetzt um den Mosi durchschalten zukönnen zB. ein Gate Source Gefälle von 15Volt, hier kommt der HighSide Treiber ins Spiel. Die Speisespannung ist die höchste Spannung die ich in meinem System zur Verfügung hab brauch aber jetzt am Gate-Eingang eine um 15Volt höhere Spannung. Ich hoffe das ist bis hierhin alles ok. Die Grundidee ist doch jetzt über Kondis,Dioden,Widerstände die Spannung aufzupumpen. Ich arbeite mit dem IR2125. Meine erste Frage ist jetzt, ist eine PWM Grundvoraussetzung für diese Auf und Entladevorgänge? Soll heissen könnt ich nicht dauerhaft 5Volt am EIngang anlegen und dementsprechend mein verstärktes AusgangsSignal sehen?

Die Schaltung ist wie gesagt schon in Betrieb und funktioniert auch, trotzdem würde ich gern bestimmte Kurvenverläufe verstehen. Beigefügt habe ich 2 Verläufe der selben PWM Frequenz bei unterschiedlichen DutyCyclen. Die erste Kurve zB. für einen 8BitWert von 150 und die zweite bei einem Wert von 250. Die AMplituden sollten hier keine ROlle spielen, es geht mir um den allgemeinen Verlauf. Kurve 1 entspricht meinen Erwartungen, Kurve 2 jedoch sieht grausam aus. Kann sich das vielleicht jmd erklären? Hängt das mit der Rise und FallTIme zusammen?
Hmmm, in der unteren Hälfte ist das Problem noch mal vergrössert dargestellt und zeigt das der Fehler auch nicht regelmässig ist.
Ein anderer Ansatz wäre die Beeinflussung des Ausgangssignals durch ERR und CS Eingang wobei ich eigentlich den wie in der AppNote verschaltet eingerichtet habe.

Freue mich über jede Antwort und vieln Dank fürs lesen

Cheers

[NickR]

=D> Juhu hab die Lösung für alle die esinteressiert und vl mit ähnlichen Problemen zu kämpfen haben, Poste ich mal die sehr gute Antwort auf meine Frage aus einem anderen Forum

Die PWM ist notwendig um den Bootstrap-Kondensator über die Diode auf die Betriebsspannung des IR2125 aufzuladen. Dies kann nur geschehen während die Spannung am Source des MOSFETs auf Ground, oder zumindest in der Nähe davon liegt.
Wenn der Transi durchgesteuert wird muss der Bootstrapkondensator die Spannung liefern un das Gate anzusteuern. Dabei muss dieser Kondi gross genug sein um die Gateladung plus Leckstrom ins Gate während der gesamten high-Zeit zu liefern.

in deinem 2. Fall reicht die kurze low-Zeit nicht aus um den Kondensator voll zu laden, mit jedem Durchsteuern des Transistors wird er leerer. So ergibt sich die Treppenform auf deinem Oszi-Bild. An einem gewissen Punkt schägt die undervoltage detection des Treibers zu und schaltet ab, was in den Löchern in der PWM zu sehen ist. Wähernd dieser kurzen Pause lädt sich der Bootstrap Kondi wieder auf und das Spiel beginnt von neuem.

Abhilfe schafft in deinem Fall:

- eine schnellere Ladung des Kondensators, indem du einen mit wenig ESR und wenig Induktivität nimmst. Zusätzlich noch ein Kondensator direkt vor der Diode um die 15V gut zu entkoppeln und viel Strom für die Aufladung zur Verfügung zu stellen. Ich würde zum probiern mal ca. die 5-10 fache Kapazität des Bootstrapkondensators als Tantal- oder Keramikvielschichtkondi davorstellen. Ein grösserer Bootstrapkondi bringt nichts, anhand des Oszis kann man sehen dass er gross genug ist. Die Energie geht hauptsächlich für die Gatekapazität drauf.

- die PWM duty cycle ändern (oder mit der Frequenz weiter heruntergehen, so dass der Kondensator genug Zeit zum laden hat)

- Die Bootstrap-Schaltung durch ein floating supply ersetzen (z.B ein galvanisch getrennter DC-DC Wandler mit 15 V) Dann klappt es auch mit dem Dauer-Highpegel am Eingang.

- Mit dem Problem leben und es ignorieren wenn es nicht allzu stört...

Deine Bootstrap-Kondis sind evtl doch etwas mickrig wenn ich die Bilder nochmals anschaue. Ein einziges Mal das Gate laden zieht den Kondensator schon ziemlich runter. Es gibt eine Appnote in der beschriebn ist wie man die Kondensatoren dimensionieren muss: Link

Grössere (viel grössere) Kondensatoren können evtl doch funktionieren wenn du die PWM nur in Blöcken verwendest so wie abgebildet. Dann kann der Kondensator die Energie für die gesamten Schaltvorgänge während diese Blocks zur Verfügung stellen ohne in den PWM-Pausen wesentlich aufladen zu müssen. Ab einer gewissen Kapazität musst du dann halt aufpassen dass nicht die Spannungsversorgung zusammenbricht oder die Dioden in Rauch aufgehen.