Fehler vermeiden – High-Side-Treiber in Motorbrücken
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Verpolschutz – aber wie?
Brückenschaltungen, ob monolithisch oder mit High-Side- und Low-Side-Treibern aufgebaut, haben grundsätzlich ein Problem beim Verpolen, denn die Body-Dioden der MOSFETs verursachen rückwärts bestromt einen Kurzschluss zwischen Ubatt und Masse. Es ist ein zusätzlicher Verpolschutz erforderlich, der bei Brücken mit niedrigem Laststrom mit einer Standard- oder Schottky-Diode im Versorgungsanschluss zu realisieren ist.
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Höhere Lastströme werden zu einem Verlustleistungsproblem für die Verpolschutzdiode – bisweilen ist auch der zusätzliche Spannungsabfall unerwünscht. In diesen Fällen ist ein aktiver Verpolschutz über einen MOSFET erforderlich. Die einfachste Lösung ist, einen N-Kanal-MOSFET in den Massepfad der Brücke einzufügen, wie Bild 4 zeigt.
Hierbei gilt es zu beachten, dass im Verpolfall alle Anschlüsse der High-Side-Treibers niederohmig auf ein negatives Potential gezogen werden. Die Entkopplungswiderstände R1 und R2 vom Mikrocontroller sind daher zwingend erforderlich. Zu beachten ist auch, dass der Gate-Anschluss des Verpolschutz-Transistors gegen den Source-Anschluss vor Überspannung geschützt werden muss und dass die Gate-Ladung durch einen Kondensator zwischen Gate und Source bei negativen ISO-Pulsen erhalten bleibt. Für den MOSFET empfiehlt es sich, einen 30-V-Logic-Level-Typ zu verwenden, der das beste Preis-Leistungsverhältnis bietet. Da das Gate mit etwa 14 V angesteuert wird, verringert sich Ron nochmals um etwa 10 Prozent gegenüber einem vergleichbaren Standard-MOSFET. Sind weitere Bauteile im System ebenfalls verpolgefährdet, können auch diese an die verpolgeschützte Masse-Schiene angepasst werden. Natürlich ist Ron des MOSFET entsprechend der Laststromanforderungen anzupassen.
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