А должен ли греться IR2132? Опции

[Mastakkos]

Вот такой вопрос возник, когда тестировали свой контроллер для BLDC электродвигателя. Сначала все работало - на малых оборотах. С повышением скважности ШИМ до примерно половины срабатывала защита драйвера IR2132, на выходе FAULT шел логический ноль - и все отключалось микроконтроллером. Отмечу, что все это происходило с двигателем 5 кВт на холостом ходу, т.е. к моменту срабатывания защиты он отрабатывал хорошо если 200 Вт своей мощности. Мы списали это явление на неправильно подобранный шунт (а он представлял собой просто залуженную медную проволоку, расчитанную на глазок). После 10 минут включений-выключений двигателя в режиме: включили - плавно увеличили скорость до момента, когда срабатывает защита - защита сработала - все отключили, подумали, померяли параметры в разных точках - снова включили - и т.д. -- я потрогал IR2132 - он был ощутимо горячим. Не обжигающе - палец держать можно - но все-таки весьма горячим. Ещё через два включения на выходе драйвера прописался вечный FAULT - он теперь срабатывает постоянно, сразу после подачи питания на схему (даже на низковольную её часть, без питания высоковольтной). Далее мы как только не пинали этот драйвер - по всем симптомам он мертвый - на выходе FAULT с момента подачи питания всегда ноль (выход инверсный), причем на осциллографе даже не видно момента, чтобы при подаче питания он хоть кратковременно становился единицей.

До этого обкатывали ту же схему с тремя IR2101, без радиаторов (они всегда были холодными) С ними двигатель на холостых оборотах работал только так, и с максимальной скважностью. И под нагрузкой серьёзной работал - правда недолго ) Закончилось все дымом и сгоревшими мосфетами. Вот поэтому и решили перейти на IR2132 - он же вроде обладает всякими защитами и должен быть "умнее" и "устойчивее" к ошибкам. Однако убить его через 10 минут после первого включения, без сколько-нибудь ощутимой нагрузки и "на равном месте" - это что-то странное. IR2101 куда как более спокойно переносили наши над ними издевательства.

Отсюда возникают вопросы:
1) Мог ли драйвер умереть от перегрева?
2) Вообще, должен ли греться этот драйвер при нормальной работе?
3) Если да, какой на него ставить радиатор? К чему вообще быть готовым в плане его тепловыделения?

[_Pasha]

Драйвер защелкнулся, из-за того, что на каком-то из VS(1,2,3) напряжение оказалось выше(по модулю, гЫ), чем -5В, либо то же самое по входу Itrip. Для того, чтобы такого не было, надо внимательно изучить правила разводки низкоиндуктивных цепей применительно к транзисторным полумостам и внимательно выбирать компоненты, чтоб не превысить du/dt, di/dt . Вообще-то об этом говорить можно бесконечно, Вы лучше аппликухи IRовские читайте, там все есть

[Mastakkos]

Благодарю за ответ!

IRовские аппликухи тоже можно читать бесконечно, там увы нет готового рецепта, и не прописаны многие вещи, в частности, например, что токовая защита требует RC цепочки для организации задержки срабатывания, или что в параллель затворным резисторам надо ставить диоды, и что ток зарядки бутстрепных кондеров надо ограничивать, да и много чего ещё там не написано... Все это познается на чужом или на своем опыте, от этого не деться никуда.

Защелкнулся - это как? Это явление обратимо как-нибудь, или данную конкретную микросхему можно выбрасывать?

И всё-таки, IR2132 и ему подобные драйверы вообще должен греться во время работы, или нет?

[Duhas]

_Pasha, а не могли бы вы подсказать что почитать, или по каким словосочетаниям искать?

[_Pasha]

и не прописаны многие вещи, в частности, например, что токовая защита требует RC цепочки для организации задержки срабатывания, или что в параллель затворным резисторам надо ставить диоды, и что ток зарядки бутстрепных кондеров надо ограничивать, да и много чего ещё там не написано...

Защелкнулся - это как? Это явление обратимо как-нибудь, или данную конкретную микросхему можно выбрасывать?

И всё-таки, IR2132 и ему подобные драйверы вообще должен греться во время работы, или нет?

Все там написано, причем ясным языком, что для чего. RC цепочка - это не панацея, если у Вас в схеме шунт, не предназначенный для измерения токов в импульсных цепях.
Пример, как происходит защелкивание

Микросхему приходится выбросить, потому что от перегрева начинается тепловой пробой, и заметить его сразу - сложно, пока пальчег не припечет.

Еще Вы могли проигнорировать требование эмиттер верхнего соединить с коллектором нижнего кратчайшим путем и трассой как можно большей ширины(в идеале - квадратный полигон)

_Pasha, а не могли бы вы подсказать что почитать, или по каким словосочетаниям искать?

Я ж говорю, все аппликухи, design tips и reference designs - без разбору - там все равно много полезностей для применения IRовской продукции

[Mastakkos]

_Pasha, лагодарю за советы. Действительно, требовнаие по поводу эмиттера верхнего и коллектора нижнего не вполне соблюдено. Но вот вопрос: как можно геометрически решить эту проблему, если есть необходимость параллелить транзисторы, причем по четыре? Даже если сделать узкую и длинную отдельную плату для ключей, и транзисторы расположить с обоих сторон (под платой - большой радиатор, транзисторы прикручены к радиатору), то расстояния от драйвера до затворов каждого ключа будут разными, между разными эмитерами одной группы транзисторов и разными коллеткорами другой в рамках одного полумоста - тоже разные. Если в параллель стоят два транзистора, эти расстояния ещё как-то можно уравнять. При четырех транзисторы встают только в линию, по обе стороны платы, и указанное Вами требование становятся маловыполнимым. Как такие проблемы обычно решаются?

[_Pasha]

Обычно решают многослойной шиной, причем это уже не многослойная плата - толщина фольги должна быть хотя бы 70 микрон, но и не шина в полном смысле слова - слишком жирно выйдет. Полигоны + и - должны полностью накрывать друг друга, т.е. в соседних слоях - для придания емкостного характера импедансу шины. Полигон выхода полумоста должен быть по возможности квадратным. Ессно, с + и - не пересекаться. При этом будет вполне удовлетворительно. И еще - от каждого эмиттера отвести дорожку и через токовыравнивающие резисторы порядка 2 Ом - к драйверу. На затворы - тоже отдельные резисторы, но это, думаю, и так понятно.
И, все же - бутстрепные драйверы для параллельных транзюков стремно ставить - лучше отдельно на каждую группу, с отдельным питанием.
Определить импеданс - говорят, можно FEM натравить, но я склоняюсь к тому, что лучше на AD5933 сделать импедансметр, заточить его под такие нужды - и практика окажется гораздо информативнее.

[Mastakkos]

Ещё раз благодарю!

Ну и ещё один вопрос, тоже немаловажный. Проволочный шунт (нужно падение напряжения 0,5 В при 200 А) расчитать более-менее точно (хотя бы +-10 А) сложно. Что если взять 50 керамических резисторов по 3 рубля каждый и соединить их в параллель для достижения искомых 0.0025 Ом ? Да, они вместе будут греться как 100-ваттная лампочка при максимальнйо мощности, но с другой стороны максимлаьная мощность будет менее 1% времени, а 100 ватт деленные на 50 резисторов дают довольно хорошую площадь тепловыделения - вроде бы при принудительной вентиляции проблем быть не должно. И по стоимости такое решение вписывается в 150 рублей. Разве что несколько трудоемко.

Насколкьо это рабочий вариант, какими проблемами это грозит?

[rezident]

"Керамические" имеются в виду проволочные в керамике залитые цементом? Если да, то это плохой вариант У таких резисторов довольно высокая для данного применения индуктивность. К тому же, прикиньте площадь из 50 шт. таких резисторов, а также суммарные сопротивления и индуктивность подводящих проводов/дорожек. Когда речь идет о токах выше пары десятков Ампер, то нужно уже смотреть в сторону токовых трансформаторов.

[Duhas]

ASC718 может вас спасти...