MOSFET-Treiber: low-side statt high-side?

[Gast (Gast)]

Hallo,
es geht um eine dreiphasige Vollbrücke bestehend aus 6 MOSFETs bzw. 
deren Ansteuerung. Angenommen, man nimmt eine Potentialtrennung der 
PWM-Signale vor, wozu sollte man dann noch High-Side-Treiber für die 
drei "oberen" MOSFETs verwenden (wie z.B. in der AN985 von IRF 
vorgeschlagen)? Man könnte doch genausogut Low-Side-Treiber verwenden, 
die i.A. eine kürzere Verzögerung haben. Um diese mit Spannung zu 
versorgen, kann man doch auch eine bootstrap-Schaltung verwenden - oder 
übersehe ich da was?
Danke.

[Rudi (Gast)]

Hallo Gast,

sicher geht das, was du vorhast.
Auch hast du natürlich Recht mit den kürzeren Verzögerungszeiten. Das 
Problem was ich sehe, liegt natürlich im Aufwand zur Ansteuerung der 
'oberen' Transistoren.

Rudi

[MaWin (Gast)]

> Angenommen, man nimmt eine Potentialtrennung der PWM-Signale vor

Wie, mit Trafo oder Optokoppler wie TC4804 ?

Sicher brauchst du dann keine High-Side Treiber mehr.

Aber ob das der billigere Weg war....

[Ich (Gast)]

Außerdem darfst Du die Totzeit nicht vergessen.
Kürzere verzögerung und dann Totzeit -> Sinn??

[frankman (Gast)]

Jetzt muss ich mal blöd fragen:
Was macht denn ein High-Side-Treiber sonst?
Er erzeugt eine Spannung die über der VCC liegt, um einen N-Channel-Fet 
aufzusteuern.
Der Vorteil am N-Channel-Mosfet ist:
-Billiger als P-Channel
-RDS_on ist kleiner als P-Channel
-Gate-Charge kleiner als als P-Channel

Ich würde eher einen besseren High-Side Treiber suchen....
Das mit der "Verzögerung" kann ich nicht so ganz nachvollziehen, da 
müßtest du schon genauer schreiben, was Du damit meinst...

[Michael O. (mischu)]

Also im AN985 ist eine Bootstrapschaltung verwendet worden.
(zu sehen an den drei Dioden 11DF4)

In einer Halbbrücke mit einem LowSide N_Schalter ist das Gatepotential 
auf die negative Brückenspannung bezogen, während der Halbbrückenausgang 
zwischen negativer und positiver Versorgung geschaltet wird.
Nimmt man für den oberen Schalter auch einen N-Typen, so muss das Gate 
(Basis) bezogen auf das springende Potential angesteuert werden.
Selbst wenn Du einen P-Typen einsetzt besteht eine Potentialdifferenz 
zwischen dem low- und highside Gate immer noch die volle 
Zwischenkreisspannung (im Zweifel macht es Bummm).

[Gast (Gast)]

Ich frage mich halt, warum in der AN985 eine Potentialtrennung verwendet 
wird (Fig. 10) um dann noch High-Side Treiber zu verwenden. 
High-Side-Treiber verwendet man ja gerade um eine Potentialtrennung zu 
vermeiden. Hat man sich einmal für eine Potentialtrennung entschieden, 
wäre es doch besser nur mit Low-Side-Treibern zu arbeiten oder?
Kombinierte High-Low-Side Treiber haben nämlich eine relativ große 
Verzögerung (on/off delay-time im Datenblatt), beispielsweise ca. 130 ns 
(IR2110) oder 140ns (FAN73901). Verwendet man aber eine 
Potentialtrennung (z.B. ISO7220 mit 25 ns) und einen Low-Side-Treiber 
(z.B. EL7202 mit 25ns), so ließe sich die gesamte Verögerung stark 
reduzieren, auf 50 ns in diesem Fall. (Ich sehe aber gerade, dass 
Optokoppler (der ISO7220 arbeitet kapazitiv) i.A. eine größere 
Verzögerungszeit aufweisen, so dass man auch gleich beim High/Low-Side 
Treiber bleiben kann...)
Wäre trotzdem über Kommentare dankbar.

[Michael O. (mischu)]

Ich habe nicht genau verstanden, was dein Problem ist.
Meinst Du Figure 10 in der Schaltung??

Ein typischer AC-Umrichter sieht so aus:
Netzspannung (AC)
Gleichrichter
Zwischenkreiskondensator
Halbbrücken
Ausgangsfilter

Dann ist das GND Potential von deinem Halbbrückentreiber galvanisch mit 
dem AC-Netz gekoppelt. Die Highside muss aus der Notwendigkeit zur 
Vermeidung eines Kurschlusses (springendes Source-Potential) von der 
Low-side entkoppelt werden.
Die Optokoppler sind jedoch dafür da, deine Ansteuerschaltung von der 
lebensgefährlichen Netzspannung zu trennen. Würdest du z.B. einen 
uController zur Ansteuerung nehmen der auf dem heißen Potential liegt, 
darfst Du niemals gleichzeitig den JTAG-Adapter anstecken (PC ist 
geerdet).

Die absolute Verzögerung der OCs oder Treiber (Delay) ist eigentlich 
kein Problem für deine Ansteuerung, da dieses Delay sowohl in der High- 
als auch Low-Pfad passiert. D.h. dein Ausgangssignal ist nur 
zeitverzögert gegenüber deinen Steuersignalen. Wichtig wäre aber die 
Exemplarstreuung der einzelnen Bauteile - wenn der Highside OC eine 
andere Verzögerung als der Lowside OC hat, ist deine Totzeit nicht mehr 
symmetrisch (Gefahr eines Halbbrückenkurzschluss).

Die Verzögerung macht nur ein Problem bei der Strommessung (sofern DU 
mit S/H Wandlern arbeitest).

Sonst schau dir mal die Infineon 1ED und 2ED Treiber an.
http://www.infineon.com/cms/de/product/channel.html?channel=db3a3043136fc1dd011370ecaf57043d