Digitale Schaltungstechnik/ Exkurs: H-Brücke

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Diese Schaltung entstand im Rahmen eine Technikerschule Semsterarbeit. Sie zeigt eine sogenannte H-Brücke für einen 80 W Gleichstrommotor.

Auch darin findet sich eine Verzögerungsschaltung, auch wenn sie nicht offensichtlich ist.

H-Brücke mit MOSFET.png
Beschränken wir uns für erste auf diese Teilschaltung, also den Low Side Pfad: MOSFET with Turn On Delay.png
Nicht eingezeichnet, aber in einem Mosfet immer vorhanden ist die Sperrsichtkapazität (in diesem Fall etwa 4nF[1]): MOSFET with Turn On Delay with Cap.png
Damit ist die Anschaltverzögerung klar erkennbar. Die Diode dient wie gehabt dazu, das Ausschalten zu beschleunigen bzw. nicht zu verzögern.
Eine ähnliche Schaltung findet sich auch im High Side Pfad: MOSFET with Turn On Delay High Side.png

MOSFET with Turn On Delay High Side with Capacitor.png

Was ist nun die Funktion dieser Einschaltverzögerungen?

Ganz einfach: Ohne diese Verzögerung wäre es möglich, dass High Side Pfad und Low Side Pfad beim Umschalten für kurze Zeit gleichzeitig aktiv sind.

Ziel der Einschaltverzögerung ist es also, das Einschalten der Transistoren zu verzögern, aber nicht das ausschalten.

(Bild)
Das Resultat wäre ein satter Kurzschluss.
Wenn wir schon dabei sind, gegen wir auch noch auf die anderen Details ein:
Die Widerstände R6 und R7 Masse definieren den Zustand, falls z.B. das Kabel zwischen Kontroll- und Leistungselektronik fehlt. H-Brücke mit MOSFET R6 und R7.png
Die im Mosfet integrierten Freilaufdioden sind nicht eingezeichnet.
Symbol des NTMS4177P aus dem Datenblatt
Symbol des NTMS4920N aus dem Datenblatt

Art der Diode[Bearbeiten]

Der Widerstand müssen wir eigens einbauen, darf aber sehr Hochohmig sein. Bei der Diode empfiehlt sich eine Schottky-Diode: Die Flussspannung ist kleiner und ihre Schaltzeit ist kürzer: Beides Eigenschaften die uns hier entgegen kommen. Bei der Kapazität gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder wir nutzen die, welche ohne hin zwischen Gate und Source besteht oder wir hängen eine extern dazu. Ich entscheide mich dafür die Gate Source Kapazität zu nutzen, aber ich würde auf der Platine dennoch einen nicht bestückten Kondensator vorsehen um die Schaltung wenn nötig fein abstimmen zu können.


Quellen[Bearbeiten]

  1. http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NTMS4920N-D.PDF