IR2153

[topolo]

Buonasera a tutti,

stavo provando questo driver per MOSFET per realizzare un semplice inverter didattico 12v-220v. Ho seguito questo schema. I mosfet utilizzati sono irf3205

Il problema e che quando lo collego alla batteria da 12 volt, con in serie al positivo una lampadina a incandescenza da 12 volt, si accende e quindi vol dire che c'è qualcosa in corto. Cosa può essere?

 

Modificato: 8 ottobre 2023 da topolo

[Livio Orsini]

Per prima cosa misura la tensione in uscita dal trasformatore; se è 0V misura la tensione sui drain dei mosfet se su uno dei due o su entrambi è prossima allo zero, significa che il/i mosfet o sono in corto o sono pilotati entrambi. Scollega i collegamenti dai pins 5 e 7del driver e ripeti la misura, se la tensione sul drain non sale a circa 12V, e la lampadina rimane accesa, significa che il/i mosfet sono in corto.

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 05:31 , Livio Orsini ha scritto:

Per prima cosa misura la tensione in uscita dal trasformatore; se è 0V misura la tensione sui drain dei mosfet se su uno dei due o su entrambi è prossima allo zero, significa che il/i mosfet o sono in corto o sono pilotati entrambi. Scollega i collegamenti dai pins 5 e 7del driver e ripeti la misura, se la tensione sul drain non sale a circa 12V, e la lampadina rimane accesa, significa che il/i mosfet sono in corto.

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Grazie per l' indicazione. Proverò a fare quanto detto appena ho possibilità. Ma quali possono essere le cause per cui i due mosfet vadano in corto?

[Livio Orsini]

  Il 09/10/2023 alle 07:44 , topolo ha scritto:

Ma quali possono essere le cause per cui i due mosfet vadano in corto?

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Se sono nuovi, è perchè sono difettosi.

Se sono stati recuoerati da un precedente impiego, in genere, la causa per corto circuito drain source, è dovuto ad un'eccessiva corrente di drain, oppure un pilotaggio mal fatto per cui, durante una commutazione, il semiconduttore esce dall'area di sicurezza (SOAR).

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 08:58 , Livio Orsini ha scritto:

Se sono nuovi, è perchè sono difettosi.

Se sono stati recuoerati da un precedente impiego, in genere, la causa per corto circuito drain source, è dovuto ad un'eccessiva corrente di drain, oppure un pilotaggio mal fatto per cui, durante una commutazione, il semiconduttore esce dall'area di sicurezza (SOAR).

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La resistenza dei due avvolgimenti del primario del trasformatore è di circa 1 ohm. I mosfet sono in configurazione low-side. Non vorrei che la resistenza molto bassa del trasformatore vada a creare corto o a surriscaldare eccessivamente gli avvolgimenti del primario e danneggiarli. Infatti l'inverter ha funzionato inizialmente. Dopo che ho scollegato la batteria e riattacco è andato in corto. 

Può essere che il trasformatore è danneggiato?

[Livio Orsini]

Se l'inverter funziona bene la corrente nei drain non raggiunge, se non per un brevissiomo istante, il valore limitato dalla sola resitenza; valore che, tra l'altro, mi sembra anche elevato.

  Il 09/10/2023 alle 09:08 , topolo ha scritto:

Può essere che il trasformatore è danneggiato?

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Non credo. Ma i mosfet li hai già testati? Se disconnetti i collegamenti ai pins dei driver la lampadina si accende ancora?

[NovellinoXX]

Secondo me manca un condensatore bello grosso tra il pin 1 dell'IR e massa,

e un altro, sempre bello grosso, sulla +12V

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 09:17 , Livio Orsini ha scritto:

Ma i mosfet li hai già testati? Se disconnetti i collegamenti ai pins dei driver la lampadina si accende ancora?

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Ho eseguito il test. 

Ho prima scollegato i pin 5 e 7 del driver, poi ho collegato il circuito alla batteria con la lampadina in serie al positivo e non si è accesa. 

[Livio Orsini]

Questo è lo schema originale

 

 

Come si vede non c'è il resistore in serie all'alimentazione mentre c'è una grossa capacità in parallelo all'alimentazione.

Comunque, leggendo il datasheet, questo integrato non è molto adatto per lavorare a 50Hz. E stato studiato per lavorare a qualche decina di kHz.

Inoltre non ho controllato il data sheet dei mosfet per verificarne la compatibilità con l'appicazione.

[Livio Orsini]

  Il 09/10/2023 alle 14:05 , topolo ha scritto:

poi ho collegato il circuito alla batteria con la lampadina in serie al positivo e non si è accesa. 

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Quindi i mosfet non sono in corto.

Ho pubblicato la versione originale di questo circuito, osservala, vedrai che ci sono alcune differenze non trascurabili, specialmente sul pilotaggio dei gate.

Se hai un oscilloscopio controlla i segnali sui pin 5 e 7, perchè forse non c'è pilotaggio corretto.

TI suggerisco anche di rifare il circuito come da schema che ho inserito.

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 14:09 , Livio Orsini ha scritto:

Questo è lo schema originale

Expand  

Mi sono basato su quello. Ho aggiunto dei diodi di protezione ai due avvolgimenti del trasformatore, la resistenza di gate con relativo diodo e la resistenza di pull-down. Ora non so se questi componenti possono effettivamente interferire con il funzionamento. Ho inserito il resistore in serie all'alimentazione perché il datascheet lo riportava: IR2153 (infineon.com).

Da quel che ho capito è che in realtà il driver è progettato anche per pilotare un mosfet high-side e l'altro low-side.

  Il 09/10/2023 alle 14:13 , Livio Orsini ha scritto:

Se hai un oscilloscopio controlla i segnali sui pin 5 e 7, perchè forse non c'è pilotaggio corretto.

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Si ho provato. L'onda quadra uscente dai pin 5 e 7 è perfetta. 

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 14:13 , Livio Orsini ha scritto:

TI suggerisco anche di rifare il circuito come da schema che ho inserito.

Expand  

Anche se in quella configurazione ne ho bruciati 2 di driver.

[Livio Orsini]

  Il 09/10/2023 alle 14:18 , topolo ha scritto:

Si ho provato. L'onda quadra uscente dai pin 5 e 7 è perfetta. 

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C'è un un intervallo di tempo tra l'uscita alta del 5 e quella del 7?

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 14:27 , Livio Orsini ha scritto:

C'è un un intervallo di tempo tra l'uscita alta del 5 e quella del 7?

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Non lo ho verificato. Per capire se effettivamente i segnali erano alternati ho abbassato la frequenza portando CT a 1uF e ho collegato dei diodi led, e si accendevano alternativamente (ON - OFF / OFF - ON). Per ottenere la frequenza a 50 Hz ho usato CT 100nF ed RT 120k, valori che sono diversi da quelli utilizzati nel circuito originale. Ciò che effettivamente non ho introdotto è proprio quel condensatore tra +Vcc e massa.

Modificato: 9 ottobre 2023 da topolo

[NovellinoXX]

  Il 09/10/2023 alle 14:09 , Livio Orsini ha scritto:

Questo è lo schema originale

 

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Sono importanti anche quei due condensatori da 100n  50V.

[topolo]

  Il 09/10/2023 alle 15:53 , NovellinoXX ha scritto:

Sono importanti anche quei due condensatori da 100n  50V.

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Quindi i  questo caso i resistori di gate posso ometterli?

[Livio Orsini]

Lo schema originale non l'ho messo così per bellezza, ma perchè tu possa cablare il tuo prototipo esattamente secondo questo schema.

 

Quindi togli il resistore Rcc, togli i partitori sui gates, Aggiungi il condensatore da 47000µF in parallelo all'alimentazione dell'integrato, aggiungi i 2 condensatori da 100nF in parallelo ai mosfet.

 

Certo che verificare il funzionamento solo con iltester non è molto agevole.

[topolo]

  Il 10/10/2023 alle 04:48 , Livio Orsini ha scritto:

Quindi togli il resistore Rcc, togli i partitori sui gates, Aggiungi il condensatore da 47000µF in parallelo all'alimentazione dell'integrato, aggiungi i 2 condensatori da 100nF in parallelo ai mosfet.

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Devo togliere anche i diodi in antiparallelo ai due avvolgimenti del primario?

[Livio Orsini]

No quelli lasciali a protezione dei mosfet, se i mosfet non sono già provvisti di diodi interni, questo lo vedi sul datasheet.

[topolo]

  Il 10/10/2023 alle 09:10 , Livio Orsini ha scritto:

No quelli lasciali a protezione dei mosfet, se i mosfet non sono già provvisti di diodi interni, questo lo vedi sul datasheet.

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Grazie per i suggerimenti. Ho realizzato il circuito come da schema, ma ho usato un condensatore da 3300 uF. Questo fine settimana vedo di procurarmi quello da 4700 uF. Ha funzionato ugualmente.

Anche se la lampadina in serie al positivo comunque si è accesa lievemente, forse aumentando il valore di quel condensatore si dovrebbe spegnere completamente.

Comunque sono davvero curioso di capire a cosa serve.

 

[Livio Orsini]

  Il 10/10/2023 alle 14:22 , topolo ha scritto:

Comunque sono davvero curioso di capire a cosa serve.

 

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E una specie di volano. Ad ogni commutazione di un mosfet c'è una "botta" di corrente che può causare variazioni nella tensione di alimentazione; una grossa capacità in parallelo assorbe molta parte di questa variazione limitandone l'escursione.

Però io credo cheilmiglioramento maggiore sia dovuto al cambio di pilotaggio. Il pilotaggio diretto dei gates, senza partitore resistivo, da al gate tutta l'energia necessaria a far commutare il mosfet in modo corretto.

[topolo]

  Il 11/10/2023 alle 04:46 , Livio Orsini ha scritto:

una grossa capacità in parallelo assorbe molta parte di questa variazione limitandone l'escursione.

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Comunque la lampadina in serie al positivo si accende lievemente. Questo può essere dovuto proprio alla capacità del condensatore (330uF) ancora bassa?

[NovellinoXX]

  Il 11/10/2023 alle 11:27 , topolo ha scritto:

Comunque la lampadina in serie al positivo si accende lievemente. Questo può essere dovuto proprio alla capacità del condensatore (330uF) ancora bassa?

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No. La lampada in serie sulla 12V ti indica che il circuito assorbe corrente, ma non e' detto che stia commutando.

Collega una lampada a 230V sul secondario con una potenza < di quella del trasformatore.

Se la lampada a 230 si accende e non hai un oscilloscopio tieni il circuito in funzione per un bel po';

se i mos non scaldano o scaldano poco elimina la lampada sui 12V. I mos devono essere montati su un dissipatore adeguato.

P.S. 330 uF sono pochi. 3.300uF vanno meglio.

Crea una connessione di massa comune spessa e corta,

l'ideale e' connettere i source dei due mos e il negativo del condensatore in un unico punto.

Modificato: 11 ottobre 2023 da NovellinoXX

[topolo]

  Il 11/10/2023 alle 11:45 , NovellinoXX ha scritto:

se i mos non scaldano o scaldano poco elimina la lampada sui 12V

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In realtà succede che un mos scalda rispetto all'altro. Uno è bollente l'altro e molto meno bollente.

[NovellinoXX]

  Il 11/10/2023 alle 11:47 , topolo ha scritto:

In realtà succede che un mos scalda rispetto all'altro. Uno è bollente l'altro e molto meno bollente.

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Sono montati su un dissipatore?

Modificato: 11 ottobre 2023 da NovellinoXX