Soucis de tension sur IR2110

[djnaoki]

Salut,
je réalise un amplificateur de classe D (Full bridge). c'est mon premier désigne de ce type, ce qui implique beaucoup d’améliorations possibles et un désigne très imparfait.
j’apprends beaucoup.
Je rencontre quelques soucis notamment le fait que j'ai une tension élevée sur la sortie HO de mes deux IR2110.
lors ce que je mesure le Low side des deux IC j'ai un beau signal carré entre 0v et +12v (ce qui est cohérent avec la tentions d'alimentation) mais sur les deux sortie High side j'ai un sinal carré entre 0v et +24v.
si je débranche la résistance de 10 ohms entre la sortie HO et la grille de mon mosfet high side tous rentre dans la normale.
On dirais qu'une tension est poussée par la grille du transistor ? ce qui me semble étrange.
avez vous une idée ? pa.pngpcb layout.png
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[Antoane]

Bonjour,

Les résistances de grille des MOSFET (R17,18,22,23) sont beaucoup trop grandes. Une valeur typique est ~ 10 Ohm. Avec 1kOhm :
- les commutations sont trés lentes
- la tension effectivement appliquée au MOSFET sont diminuées : si la sortie du driver délivre 12V, R21 et R23 (et composants équivalent sur les autres mosfet) créent un pont diviseur... avec R21=R23 = 1kOhm, le mosfet ne voit plus que 6V de tension de commande.

Chaque MOSFET doit voir ~ 12V etre sa grille et sa source. Les low side ont leur source au GND, il suffit donc d'applliquer un potentiel de 0 ou 12 V sur la grille pour les bloquer ou rendre passants. En revanche, pour un high side :

- lorsqu'il doit être bloqué et que le LS est passant, alors le LS se comporte comme un court-circuit, et la source du HS se retrouve au GND. Il faut donc appliquer un potentiel de 0V sur la grille pour bloquer le HS.
- lorsque le HS doit être passant et que le LS est bloqué, alors le HS se comporte comme un court-circuit, et la source du HS se retrouve au +Vcc ("audio power"). Il faut donc appliquer un potentiel de +Vcc + 12V sur la grille du HS pour le rendre passant. Avec "audio power" = 12V, il faut donc mesurer une tension de 24V entre la masse et la grille du HS pour qu'il soit passant.

Le routage est difficile à lire car certaines pistes (les plans de cuivre ?) ne sont pas visibles. Quoi qu'il en soit :
- si possible (vs intégration du radiateur en particulier), il serait préférable de mettre le filtre de sortie de l'autre côté des NMOS pour rapprocher ceux-ci des drivers.
- il faut un bon filtrage du rail "audio power".

Le choix du couple L-C me semble assez étrange : j'aurais pris L ~10 fois plus faible et C ~ 10 fois plus grand. Mais ce n'est pas variment mon domaine.

PS: Le schéma est difficile à lire. Typiquement, on préfère mettre le "+" en haut, et ls signal se propage de gauche à droite.

[djnaoki]

salut,
merci de ta réponse.
en effet, j'ai eu un soucis lors de l'enregistrement de mon projet et toute les valeurs de composants ont sauté...
j'ai corrigé le soucis a l’assemblage.
je vais continuer a chercher afin de trouver d’où viens le soucis.

[djnaoki]

Bon, il semblerait que j'avais un des MOSFET qui était mort et qui n’était plus qu'une résistance entre le drain et la gate (d’où le signale de gate a +24v).
actuellement,les signaux de gate sur les deux cotés (high et low) sont ok en tension (0v a +12v) mais je dois encore verifier les deadtime.
je garde la discussion ouverte.

merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[djnaoki]

j'ai passé une bonne partie de la journée a essayer de comprendre.
j'ai remplacé les mosfet HS. a ce moment la j'avais dé-soudé les inductance de sortie et les tensions de sorties était ok.
lors ce que j'ai re-soudé les inductances un mosfet est de nouveau mort (normal, j'ai oublié les diodes de protections entre source et drain).
j'ai remplacé de nouveau les mosfet HS.
a partir de la, les mosfet restent en vie, mais j'ai de nouveau 24v sur les grilles des high side...
il y a décidément quelque chose qui m’échappe.

je vais continuer a chercher...

[djnaoki]

après quelques mesures, je me suis aperçu que le soucis ne venais plus des MOSFET. enfin pas directement.
si je déconnecte l'alimentation destiné au haut parleur (audio power). tout rentres dans la normale.
il semblerais que la tension que j'obtiens sur la grille des MOSFET est bien une addition de la tension de commande + la tension "audio power" donc si ma commande est de 12v + audio power = 10v j'ai 22v sur la grille des MOSFET...
je ne comprends vraiment pas d’où viens cette "porosité".
si je met la sonde négative de mon multimètre en mode ohm mètre sur la borne + "d'audio power" et la sonde positive sur la gate d'un des mosfet high side j'ai environ 7k ohm.
il me semble que ce ne devais pas être le cas ?

avez vous des idées / explications ?

merci

[Antoane]

Bonjour,

il semblerais que la tension que j'obtiens sur la grille des MOSFET est bien une addition de la tension de commande + la tension "audio power" donc si ma commande est de 12v + audio power = 10v j'ai 22v sur la grille des MOSFET...

C'est bien normal, et nécessaire pour rendre les MOS HS conducteurs. Le rail de tension à Vcc+12V est créé par un montage bootstrap - https://www.ti.com/lit/an/slua887a/s...=1719753685786
La nécessité est expliquée en #2

si je met la sonde négative de mon multimètre en mode ohm mètre sur la borne + "d'audio power" et la sonde positive sur la gate d'un des mosfet high side j'ai environ 7k ohm.

Les mesures de résistance sur les circuits actifs, non linßeaires, n'on typiquement pas de sens -- difficile de juger ces 7kOhm.

lors ce que j'ai re-soudé les inductances un mosfet est de nouveau mort

Cela pourrait venir de l'absence de filtrage du bus "audio power", qui crée une forte inuctance parasite de maille, qui se traduit par des surtensions sous charge.

normal, j'ai oublié les diodes de protections entre source et drain

Les MOSFETS ont une diode de structure entre source et drain. Elle n'est pas très performante, mais existe et est souvent suffisante https://www.powerelectronictips.com/...ody-diode-faq/

Il faudrait sans doute des infos plus spécifiques, avec oscillogrames, pour aider plus en détail.

[djnaoki]

salut,
merci de ta réponse très instructive.
j'ai recalculé les valeur de mes condensateurs a l'aide du document de Texas instrument ce qui me donne 22uf pour le condensateur de bootstrap et 220uf pour le condensateur de bypass.
je vais continuer les tests mais un truc m'intrigue :

"When the low-side FET is turned off and the high-side is on, the HS pin of the gate driver and the switch
node are pulled to the high voltage bus HV; the bootstrap capacitor discharges some of the stored voltage
(accumulated during the charging sequence) to the high-side FET through the HO and HS pins of the gate driver
as shown in Figure 2-2."

le truc c'est que si je comprend bien, je devrais avoir plus ou moins HV sur ma gate de high side. mais ici j'ai HV + la tension de base de commande de gate.

merci encore pour ton aide.

[Antoane]

Bonjour,

Si on simplifie le schéma d'un demi-pont pour ne garder que les deux transistors de puissance, les drivers (modélisés par deux interrupteurs), les alimentations (V1 et V2 sont typiquement une seule alimentation, je les ai séparées pour clarifier le schéma), le circuit de bootstrap D1+C1 :
Screenshot 2024-07-01 173959.jpg

Lorsque le LS est ON, le condensateur C1 se charge au travers de D1 et M2 à une tension égale à V2, suivant le chemin orange:
Screenshot 2024-07-01 174948.png

Lorsque le HS est ON, la diode D1 devient bloquée. L'armature négative du condensateur C1 se retrouve connectée au + de l'alimentation de puissance V3 au travers de M1. C1 n'ayant pas eu la possibilité de se décharger (significativement), la tension à ses bornes demeure proche de V2. Par conséquent, l'armature positive se retrouve à un potentiel 12V au dessus de celui de l'armature négative, i.e. à un potentiel proche de V2 + V3.
Screenshot 2024-07-01 175037.png
Le driver connecte l'armature positive de C1 à la grille de M1, d'où la tension observée.

[djnaoki]

Merci énormément, tes schémas sont très clairs j'ai enfin compris !
j'ai fais pas mal de test et ai peaufiné mon ampli. il fonctionne avec un Haut parleur.
je dois maintenant mieux comprendre les principe de masse sur les circuits car je me rend compte qu'un plan de masse ne suffis pas. je me retrouve avec des parasites sur tout mes montages audios...
j'ai encore du chemin a faire .

j'ouvrirais d'autres topics pour la suite. merci encore !