Boostrap kapasite ve diyot seçimi hakkında

[Mucit23]

Selamlar

IR2184 ile tam köprü DC motor sürmeye çalışırken birkaç defa Boostrap diyodu ile kapasitesinin bozulduğunu gördüm. Kendi yapmış olduğum bir sistemde Diyot olarak SS14, Kondansatör olarak da 1uF 50V Tantal kondansatör kullanıyorum. Fakat bazen sürücüm düzgün çalışmıyor. Sürücüyü incelediğimde mosfet Gate Sinyallerinin düzgün olmadığını özellikle H side tarafının bozulduğunu görüyorum. Birkaç defa mosfet sürücüyü de bozdum. Bazen diyot ve kapasiteyi değiştirerek yada sadece diyotu değiştirerek tekrar çalışır hale getiriyorum.

Bir tane yine IR2184 ile yapılmış DC motor sürücüsünü inceledim. Ondan boostrap kapasitesi olarak 0805 kılıfta bir kutupsuz kondansatör kullanıldığını gördüm. Diyot olarakda 1n4148 tarzında smd diyot kullanılmıştı.

Benim DC besleme voltajım 24V. O incelediğim kartta 24V ile çalışıyor. Benim PWM frekansım 16Khz ama diğer kartın frekansını bilmiyorum.

Bu parametreler için Kapasite ve Diyot seçimi nasıl yapılmalı? Örnek uygulamalarda çoğunlukla kutuplu kondansatör kulanıldığını görüyorum ama kutupsuz kondansatör kullananda var. Sorum dediğim gibi neye göre bu diyot ve kondansatörü seçeceğim?   

[Tagli]

Güzel bir konu olmuş hocam, takipteyim.

Ben bu işten pek anlamıyorum ama kendi yaptığım sürücüde (24V 5A BLDC sürücü) ben de 0805 kılıf kutupsuz 1uF (yoksa 330nF miydi, emin olamadım şimdi) ve MiniMELF kılıfta 1N4148 kullanmıştım. Gerçi çok da bilinçli bir şekilde seçmedim.

Sürücümün zaman zaman altlı üstlü bir çift MOSFET'i ve bazen de IR2101 sürücüsü yanıyor. Bazen de akım geri beslemesi için koyduğum MCP621 yanıp besleme hattını kısa devre yapıyor (gerçi şönt direnci seçimim hatalı). Durumu ayrıntılı olarak incelemedim ama, kim denen yanıyor bilmiyorum.

[magnetron]

hocam ben IR2113 kullanıyorum
2KW a kadar çıktım yarım köprü ve frekans 28 KHz

IR nin shutdown bacağına, eğer hem LIN hem HIN girişinden 1 sinyali geliyorsa
1 verecek bir DR lojik yaptım

( ya da 0 ) shutdown IR datasheetinde bakın hangi lojik durum IR çıkışlarını 0 a çekiyorsa
faydasını gördüm

bir de bootstrap diyodu olarak UF4007 kullandım

[OG]

Bu yapı için diyot ters gerilim sınırını aşıyor olabilir
SS14 ters gerilimi datasında 40V görünüyor, 4148 ise max 100V
2 adet SS14 ü seri bağlayıp deneseniz.

[z]

Ucuz ve kolay temin edebileyim diye dort dortluk diyot hangisidir diye hic arayisa girmedim. 60v luk suruculerimde ilk baslarda 1N4148 kullaniyordum. Fakat cok sik bozulduklarina sahit olunca UF4007 kullanmaya basladim ve bir daha sorun yasamadim.

Bu diyodlarin ters toparlama suresinin kisa, hizli olmasi gerektigini  biliriz. Bunun tam tersine ozellikle yavas diyod ve seri direnc takilarak snubber etkisi olusturulan tasarimlarla da karsilastim.

100nF kapasitor benim uygulamalarimda hep yeterli oldu. Scop ile kapasitor uclarindaki voltaji gozlediginizde voltajdaki ripil sizin icin onemli sinirin altina inmiyorsa sorun yok demektir.

Yuk (motor) akiminina bagli olarak bu siniri 12..15v arasinda bir deger seciyorum. 100nF kullandim diye hic bir zaman 12v altina dustugunu gormedim. Frekansim 20Khz...40Khz. Moslarimin GS kapasitesi en az 1nF. (3 ucu da acik mosun GS arasinda gorunen kapasitesi)

Paralel MOS gruplari surulecekse o zaman kapasitor degerini artirmak gerekecektir. Zaten bunun hesabi firmalarin uygulama notlarinda yeterince acik.

[Mucit23]

Ozaman şöyle diyebilirmiyiz? H side mos Kapasite üzerindeki enerji ile iletime geçtiği için özellikle paralel mos varsa kapasite değeri yüksek olmalı.

Baya başım ağrıdı bu konuda. Biraz düzgün çalışıp sürücü bozuluyor. Diyotları US1M ile değiştireceğim. 1000V 1A ve SS14 ile aynı kılıfta. Bu tamam diyelim

Fakat Hala kondansatör aklıma yatmadı. Az önce bi motor sürücü kartta 0805 220nF kutupsuz kondansatör kullanıldığını gördüm. Anladığım kadarıyla 100nF ile 1uF arası her değer yeterli geliyor. Paralel mos varsa kapasite değeri büyük olmalı.

Son bir soru. Kapasite voltajının çalışma voltajı ile alakası varmı? Min kaç volt olmalı.

[z]

Bu kapasitenin degerini artirirsan sadece ilk power on asamasinda fazlaca yuksek akim darbesi ile sarj olmaya kalkar.

Bu sorun degil diyorsan istedigin kadar artir. 1uF tak, 10uF tak, 100uF istersen 1000uF tak.

[Mucit23]

Peki ya kapasite voltajı? Bununla ilgili bir kısıtlama varmı?

[z]

Cipin besleme voltajindan biraz daha buyuk olmali. Cipin dayanma voltajindan yuksek olmasinin anlami yok.

VGSmax 20v civarinda oldugundan kafadan 25v kapasitor takilabilir. Eger Gateleri 12v ile suruyorsan 16v takilabilir.

Cok pimpirikli isen diyoda seri direnc de baglayabilirsin.

[askahraman]

Merhaba. Bootstrap kondansatör ve diyot için çok önemsiz gibi addedilir ama bunlar çıkışlarda doğru sürmenin can damarlarını oluşturur. Eğer iyi seçim yapılmaz ise problemler oluşur. Ya parazitik osilasyonlar ile sürücü IC ve hatta P-FET yanabilir ya da kontrolün kaybedilmesi oluşabilir. Özellikle 4148 yeter gibi söylenir ama burada gate sürme akımlarının o kadar düşük olmadığını ve piklere dayanamadığı için bozulduklarını görürsünüz. Bu yüzden uzun dönemli tamir ve dizayn tecrübelerimiz ile burada kullanılacak diyotların ortalama 1 - 3 amper 24 VDC için min 55 V çok hızlı bir diyot ile sürücü entegreye bağlı olarak 100 nF dan az olmayan ve 50 VDC den az olmayan mümkün ise X7 standardını taşıyan bir kondansatör seçmenizi öneririm. Mesela 24 VDC besleme geriliminde 17 A DC motor sürücüde biz H bridge için bu kondansatörleri 100 nF 50 V ile seri bağlı olan akım limitleme dirençleri olarak 10 R ile US1M olan diyotu kullandık. Özellikle gate akımları yüksek olunca kondansator 10 uF a kadar ama 50 V yine çıkarılabilir. Kullanılmayan taraf mutlaka logic ile sıfıra ve kullanılan tarafın bir tarafı mutlaka logic 1 e çekilmelidir. Belki garip gelecek ama yukarıdaki bileşenlere PWM vereceksiniz aşağıdakiler logic 1 veya 0 olacak. Aksi halde randıman alıp çalıştıramazsınız.

[Mucit23]

Bu konuyu biraz daha ayrıntılı incelemem lazım. Çünkü Kendi yaptığım IR2184'lü H bridge Motor sürücüsünün High side çıkışları pek düzgün değil. Elimde hazır çalışan bir kart var. Ona benzer bir sürücü yapmaya çalışıyorum. Kendi yaptığım sürücü ve hazır sürücüde IR2184 var.

Benim Mosfet sürme şemam bu şekilde


Sorun şu. HighSide Mosfetin Gate-GND arasındaki voltajı Skop ile görüntülüyorum. Benim Gate çıkış seviyem sürekli dalgalanıyor. Videoda aşağıdaki durumu görebilirsiniz.

Bu videoda ise hazır çalışan sürücüde bu durumu gözlemledim.

Gate-GND arasındaki voltaj son derece düzgün. PWM değiştikçe Gate Voltajının seviyesi değişmiyor. Benim Gate sinyallerinde ayrıca Negatif yönde Ripillar var. Ve seviyesi oldukça yüksek.

Şuanda Boostrap diyodu olarak US1M Boostrap kapasitesi ise 1206 220nF kapasite kullandım. Hazır sürücü kartta ise 0805 470nf civarı bir kapasite var.

Bu voltaj dalgalanma neden olur anlamıyorum. Acaba Mosfetler Gate'den çok fazla mı akım çekiyorlar? Dün anlam veremediğim bir şekilde bir kaç tane IR2184 bozuldu.

Fikri olan var mı?

[JOKERAS]

Bootstrap kondansatörünün değerini düşürürsen Genlikteki Dalgalanma azalır.
Ama onun pek bir etkisi olmaz.Gate voltajı Fet'in Vgs treshold voltajının altına düşmediği sürece
sorun olmaz.
Bootstrap yapısında Pcb yol Distance'ları-Yol mesafeleri önem arz eder.
Negatif Pikler Motor veya İndüctörden kaynaklanması yüksek bir durum.Onun da senin sürücüne pek bir etkisi
olmaz.O negatif pikler Fetlerin içindeki Diyotların Eşik mesafesini geçemez zaten.Fet içindeki Diyotlar
Damper görevi görür.

Bootstrap yapısına bakarsanız 2 Adet pili seri bağlama mantığına benzer.
1. Aşama da Kondansatör D8 Diyot ve Q4 ile kutuplanıp Şarj olur.
2. Aşama da Doldurulmuş Kapasitenin Polaritesi ters yönde Q3 ile Şarj edilir,D8 Diyotu
Kondansatörü o an Pasif konuma getirir.Bu sayede Gerilim arttırılır.
Hepsi bu zaten.

Hani hep derler ya PCB'ler bazı durumlar da düzgün veya Devrenin durumuna göre çizilmeli diye.
İşte sanırım sebep bu.Bir RF devresi rastgele çizilmeyeceği gibi,yüksek akım,yüksek frekans içeren
devre Pcb'leri de rast gele çizilmez.Neye göre çizilir dersen,bu tamamen Devrenin o anki
durumu test edilip olabilecek en optimize şekilde karar verilir.Tabii bu Tecrübe ister.
Çok çalışman Lazım Mucit23:))

[Mucit23]

Evet o Pikler motordan kaynaklanıyor. Motor bağlı değil iken sinyaller oldukça temiz ve Gate sinyalinde dalgalanma olmuyor. Kartın tasarımı aslında pek iyi değil. Baya üzerinde modifikasyona gittim. Şuan çalışıyor ama mosfet sürücüler havadan nem kapıp bozuluyorlar. Bunu çözemiyorum. Mosfet sürücüyü ne bozar? 12V besleme hattında aşırı gerilim olamaz. 12V zener var olurda gerilim aşırı zıplar diye. O dalgalanma ancak 12V hattı dalgalanırsa olur diye düşünüyorum. 12V hattıda stabil görünüyor. Ama ne olursa olsun Sabit PWM bile versem biraz çalışıp mosfet sürücü bozuluyor. Mosfet sürücü aşırı derece ısınıyor.

[Mucit23]

Gate'e ek olarak neden kapasite eklenir? İncelemiş olduğum motor sürücü kartında Gate Source arasına ek olarak 4.7nF kapasite bağlanmış. Bu Mosfetin iletime ve kesime girme sürelerini uzatmazmı? Bunun ne faydası olacak?

Sürmeye çalıştığım motor 250W civarı 24V DC motor. Mosfet sürücü neden arızalanır? Mosfet sürücü gittimi mosfetlerde bye bye oluyor. 

Evet Gate Source Arasına Ekstradan 10nF kapasite bağladım. İlk videodaki ripillar ve gerilim dalgalanmalarının hepsi gitti. Şuanda 2. videoda yani hazır sürücü kartının üretmiş olduğu High Side Gate sinyalinden daha temiz bir sinyal var Mosfetlerin Gate'lerinde.

Fakat böyle bir uygulama daha önce hiç görmedim. Mosfete ek gate source kapasitesi bağladığım zaman ne değişti? Bunu açıklayabilecek olan var mı? Hangi durumlarda tercih edilmesi gerekir?

[naschibo]

Selam Mucit23,

Gate-Source arasina direnc baglaman gerekiyor.

Asagidaki linkte LLC converter + Coklu-Kaskat invertör uygulamami inceleyebilirsin. Figure 10 ve 11'de Q1 ve Q2 mosfetlerinin GATE-Source arasina 220Kohm baglanmis halini göreceksin. Sen uygulamana göre bir deger belirleyebilirsin.

https://naschibo.wordpress.com/power-electronics-leistungselektronik/

saygilar