¿Por qué el controlador de medio puente debe tener resistencia en serie con VCC?

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Estoy usando los tres de los RT9624A controlador de medio puente como parte de un Circuito de control de motor trifásico. Todo estuvo funcionando bien en las pruebas hasta que llegué a aproximadamente el 80% del ciclo de trabajo y uno de los conductores comenzó a calentarse. La sonda encontró que la salida del lado bajo se había acortado internamente a VDD.

Volví a mirar la hoja de datos del RT9624A y noté que todos los esquemas de ejemplo incluyen una resistencia en serie con el VCC, que al parecer limita la corriente en el IC. ¿Por qué es esto necesario y siempre es necesario? ¿Podría esto tener algo que ver con mi fracaso? La hoja de datos no parece explicar. También me doy cuenta de que la hoja de datos advierte que una capacitancia demasiado pequeña puede provocar una sobrecarga y dañar el chip. Dan un mínimo de 0.1uF, y recomiendan 1.0uF. Tengo 0.47uF, lo que me parece bien, pero ¿podría necesitar un valor más alto?

Este es mi circuito, con GHA y GLA conectados directamente a mosfets tipo N de carga de compuerta total de 51 nC. A 12 V, esto genera 4.25nF, y con una frecuencia PWM de 20 kHz, las pérdidas de conmutación deben ser menores a 100 mW. La parte maneja hasta 800mW, por lo que no debería ser el problema.

Editar:aunquenoheconfirmadonada,tengovarioselementosdeacciónparaevitarproblemassimilaresenelfuturo.

  1. Agregarresistoresdecompuerta,ytambiénengordaryacortarlastrazasdelacompuertaparalimitareldañopotencialdelosbuclesdeinductancia.

  2. Demanerasimilar,sereducelainductanciadeltrazadoSW/PHASEyseagregaundiodoschottkyenelnodoSW/PHASEparaevitardañosporpicosdevoltajenegativos.Actualmente,eldiododelcuerpodemimosfetlimitaráesospicosa,enelpeordeloscasos,-1.1V,peroelRT9624Asolopuedemanejarvoltajespordebajode-0.3duranteunmáximode100ns,porloquelaprotecciónadicionalayudará.Entodocaso,segúnmisondeodemicircuito,creoquefueelbajovoltajeproducidoporelmotorEMFderetornoquepudohabercausadoeldaño.

Esta hoja de datos diferente dice "Tirar HO más de –0.3 V por debajo de HS puede activar el parásito transistores que producen un flujo de corriente excesivo desde el suministro de HB, lo que puede ocasionar daños en el IC. La misma relación es verdadera con LO y VSS. Si es necesario, se puede colocar un diodo Schottky externamente entre HO y HS o LO y GND para proteger el IC de este tipo de transitorio. "

El IR2301 nota específicamente que es "Tolerante a voltaje transitorio negativo dV / dt inmune" y dice que el pin VS / SW / PHASE puede ir tan bajo como el voltaje bootstrapped -25V, que en mi caso sería algo así como -8V. Cuando se trata de un controlador BLDC / 3-phase, esta es probablemente una característica adicional que podría ser muy útil. (y me salvó este problema).

  1. Esta guía da la motivación detrás de usar una resistencia en serie para no solo evitar el ruido sino también desacoplar el Chip del resto del circuito. En consecuencia, también agregaré en el ejemplo de resistencia de 2,2 ohmios de la hoja de datos entre la energía de la batería y el VCC. Sin embargo, me parece interesante que al mirar más de otras 10 hojas de datos de Half Bridge, ninguna otra incluye un resistor de serie en VCC.
pregunta Akh

2 respuestas

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Esa resistencia en serie no es solo una resistencia en serie. Se combina con ese condensador para formar un filtro de paso bajo.

Observe que la resistencia tiene un valor muy bajo en su ejemplo, aproximadamente 2 ohmios. Cuando el controlador de la puerta enciende los MOSFET, repentinamente tomará mucha corriente mientras intenta cargar las puertas lo más rápido posible. La resistencia lo obliga a tomarlo de ese condensador y aísla la línea VCC de resonar / sonar. Usted quiere un capacitor más grande para que su VCC tarde más en bajar. Dado que el consumo repentino de corriente de la VCC solo ocurre por un corto tiempo, esto reducirá la cantidad de VCC que cae. Recuerde que con un filtro RC, ese condensador tardará en recargarse después de que VCC se descargue brevemente y, por lo tanto, si hace que su condensador sea demasiado grande, demorará más tiempo en recargarse.

Ahora, ¿qué pasa si no tienes esa resistencia? Su conductor primero extraerá del condensador, pero el repentino flujo de corriente se abrirá camino hacia atrás a lo largo del riel de alimentación en forma de caída de voltaje. Cuando esa caída llegue a la fuente (su regulador u otro condensador), es probable que se refleje y aumente a medida que regresa al pin VCC del controlador. Esta oscilación puede persistir por algún tiempo y puede llevar a voltajes destructivos en la parte, dependiendo de la velocidad (frecuencia) del consumo en VCC y la geometría de la conexión a su riel de alimentación (la mayoría de cada pieza de cobre es aa no despreciable inductor a 10 de la velocidad de la puerta ns). Agregar la resistencia en serie amortigua esta oscilación (con una frecuencia de esquina de \ $ 1 / (2 \ pi RC)) \ $. En resumen, esa resistencia debe considerarse siempre necesaria, aunque el valor puede variar y puede depender del valor del condensador que elija.

Otro problema que podría enfrentar es la longitud de la traza a las puertas de su controlador. Debe hacer todo lo posible para minimizar el bucle inductivo entre las señales de la puerta, el terminal GND y el terminal SW. Mantenga el cobre con las señales cortas, gordas y lo más cerca posible de las otras señales. Si no lo haces, obtendrás el mismo tipo de timbre inductivo que podrías ver en tu línea de VCC y eso también podría destruir tu parte.

Recomendaría probar en dos lugares: su Vcc y sus dos señales de puerta. Inmediatamente notará el problema. Según su modo de falla, sospecho que el timbre en una de las líneas de su puerta está haciendo su controlador.

También recomendaría simular este circuito con parásitos también si tiene un modelo de especia preciso del RT9624A que incluye la entrada de VCC. Represente la conexión desde su carril de alimentación a VCC con un inductor pequeño (como 1nH o algún otro valor calculado). Ponga pequeños inductores en sus líneas de compuerta (como 1nH o algún valor que calcule). Solo mira lo que pasa.

    
respondido por el Los Frijoles
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Eche un vistazo a la figura 2 en la hoja de datos. Observe que hay un controlador para el lado bajo alimentado por VCC. Lo que está diciendo es que la salida del controlador interno está cortocircuitada a VCC. Probablemente, lo que sucedió es que LGATE (también conocido como DRVL, también conocido como GLA) fue impulsado a un alto voltaje y causó que la salida del controlador del lado bajo se cortara. Haga una prueba de LGATE en una unidad de trabajo y aumente lentamente el ciclo de trabajo para ver si tiene algunos picos de alto voltaje en LGATE.

¿Por qué sucedería esto? Cuando el lado alto se enciende, el voltaje de fase (MOTA) aumenta muy rápidamente (alto dV / dt). La capacitancia parásita del drenaje a la puerta del FET del lado bajo puede causar la inyección de mucha corriente al pin LGATE (también conocido como DRVL, también conocido como GLA). Agregar una resistencia en serie con la compuerta del lado bajo puede ayudar a reducir cualquier corriente inyectada de esa manera. La prueba a través de esa resistencia puede permitirle observar el evento de inyección actual.

    
respondido por el mkeith

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