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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Was haltet ihr von diesem Gate-Treiber?


Autor: Martin B. (brehministrator)
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Hallo Leute,

ich habe im Schaltplan eines zig-tausendfach verkauften großen 
Schaltnetzteils (kanpp 1000 Watt, Maas 9600) den folgenden Gate-Treiber 
für eine Halbbrücke gefunden (sowohl für die Low-Side als auch für die 
High-Side). Er bietet den Vorteil der galvanischen Trennung zwischen 
Treiber-Ansteuerung und Hochspannung, was beim Einsatz eines Treiber-ICs 
ja nicht der Fall ist (zumindest braucht man nochmal +15V DC auf der 
Hochspannungsseite).

Was haltet ihr von dem Treiber? Funktionieren wird er ja, da er in Serie 
produziert wird. Wie sollte ich den Übertrager dimensionieren? Durch die 
Z-Diode droht dem Gate ja erstmal kein Schaden, also würde ich 
mindestens 1:2 aufwärts bauen, so dass durch den 30V-Impuls der 
Kondensator und die Gate-Kapazität schnell geladen werden.

Dürfte der Treiber (evtl. mit kleinerem Kondensator) auch für hohe 
Frequenzen (> 500 kHz) geeignet sein? Ich denke über den Bau einer SSTC 
nach.

Edit: Das Eingangssignal links ist nicht eingezeichnet. Das gehört 
natürlich an die verbundenen Basen.

Viele Grüße
Martin

Autor: MaWin (Gast)
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Nix 30V, du willst das Gate mit 10V beschicken, also ca. 10V, nicht über 
15, die Z-Diode ist ein Schutz (auch gegen kapazitiv eingekoppelten 
Spannungsanstieg über Coss) aber kein Spannungsregler.
Was ich an der Schaltung etwas übel finde ist daß die NEGATIVE Halbwelle 
des Trafos voll durch BEIDE Basis-Emitter/Basis-Kollektor-Strecken des 
Transistors fliessen, ohne daß sie zum schnelleren Ausraümen des Gate 
genutzt werden würde.

Autor: Michael (Gast)
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Martin B. schrieb:
> so dass durch den 30V-Impuls der
> Kondensator und die Gate-Kapazität schnell geladen werden.

30V-Impuls aufs Gate? Hast du dich gefragt, welcher Mosfet das mitmachen 
würde? Ein Glück hat MaWin schon aufgeklärt.

Autor: Michael (Gast)
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MaWin schrieb:
> Was ich an der Schaltung etwas übel finde ist daß die NEGATIVE Halbwelle
> des Trafos voll durch BEIDE Basis-Emitter/Basis-Kollektor-Strecken des
> Transistors fliessen, ohne daß sie zum schnelleren Ausraümen des Gate
> genutzt werden würde.

Warum ist das Übel, MaWin? Ist doch wurscht wenns nicht zum schnellen 
Ausräumen des Gates genutzt wird. Schaden tuts doch nicht, oder?

Autor: Martin B. (brehministrator)
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Michael schrieb:
> 30V-Impuls aufs Gate? Hast du dich gefragt, welcher Mosfet das mitmachen
> würde? Ein Glück hat MaWin schon aufgeklärt.

Keine Sorge, ich kenne die maximale Gatespannung auch so. Ich ging nur 
davon aus, dass die Zenerdiode die "überschüssige" Spannung gut ableiten 
würde. Und dass durch die zu hohe Spannung der Schaltvorgang deutlich 
schneller erfolgen dürfte, als wenn man am Übertrager nur die gewünschte 
Endspannung abgreift.

Speziell für sehr hohe Schaltfrequenzen > 500kHz, wo wirklich kaum Zeit 
bleibt, das Gate aufzuladen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>Was ich an der Schaltung etwas übel finde ist daß die NEGATIVE Halbwelle
>des Trafos voll durch BEIDE Basis-Emitter/Basis-Kollektor-Strecken des
>Transistors fliessen, ohne daß sie zum schnelleren Ausraümen des Gate
>genutzt werden würde.

Nöö, bei der negativen Halbwelle arbeitet der Transitor als 
Emitterfolger und saugt das Gate leer. Passt schon.

MfG
Falk

Autor: MaWin (Gast)
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> Nöö, bei der negativen Halbwelle arbeitet der Transitor als
> Emitterfolger und saugt das Gate leer. Passt schon.

Bis 0V über 10 Ohm, aber die reinkommende Spannung von unter 0V wird 
nicht genutzt.

Autor: Martin B. (brehministrator)
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Sehe ich schon ein, was ihr da schreibt... Irgendwelche konkreten 
Verbesserungsvorschläge? :-) Ich habe als Amateur immer etwas Angst, in 
einer fertigen Schaltung rumzuändern, die ein gut bezahlter Ingenieur 
mal entworfen hat.

Autor: Ingo W. (Gast)
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Sorgen machen, würde ich mir eher um die Primärwicklung des 
Treibertrafos, die bekommt nämlich einen schönen Gleichspannungsanteil. 
Glaube, da müsste ein Kondensator vor.
mfG ingo

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>> Emitterfolger und saugt das Gate leer. Passt schon.

>Bis 0V über 10 Ohm, aber die reinkommende Spannung von unter 0V wird
>nicht genutzt.

Doch, die Sekundärspannung ist ja auch negativ, ja nach Tastverhältnis, 
das Ja der Mittelwert immer Null ist.

Autor: Martin B. (brehministrator)
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Ingo Wendler schrieb:
> Sorgen machen, würde ich mir eher um die Primärwicklung des
> Treibertrafos, die bekommt nämlich einen schönen Gleichspannungsanteil.
> Glaube, da müsste ein Kondensator vor.
> mfG ingo

Stimmt, guter Punkt. Der Primärteil ist nicht 1:1 wie im 
Original-Schaltplan wiedergegeben (dort ist die Ansteuerung 
Halbbrücken-Gegentaktmäßig). Also sollte ich entweder den Kern so groß 
machen, dass er trotz Gleichspannungsanteil nicht in die Sättigung geht, 
oder nen Kondensator in Reihe zur Wicklung.

Autor: MaWin (Gast)
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> Doch, die Sekundärspannung ist ja auch negativ

Ja eben,
doch der negative Anteil wird kurzgeschlossen.

Autor: Michael (Gast)
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Naja, das ist nur nicht schön aber sonst störts nicht. Was mich viel 
mehr stört ist wenns da wirklich 30V Impulse gibt bekommt doch die 
Z-Diode Spass, oder? Ich mein, 15V schließt sie kurz und begrenzt wird 
der Strom doch nur durch den 5 Ohm-Widerstand. Da dürfte einiges an 
Strom verheizt werden. Halte ich persönlich jetzt doch für erheblich 
übler als die Tatsache, dass die negative Halbwelle nur nicht genutzt 
wird.

Autor: Martin B. (brehministrator)
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Das mit den 30V-Impulsen war ja auch nur so ne (offensichtlich nicht so 
tolle) Idee von mir. Wenn man den Übertrager 1:1 wickelt, so dass da 
hinten knapp 15V rauskommen, dürfte es kein Problem sein, da die kurzen 
Spannungsspitzen beim Einschalten den Kondensator ja nicht so weit 
aufladen.

Aus dem "kommerziellen" Schaltplan geht leider nicht das 
Windungsverhältnis des Übertragers hervor. Nach euren Anmerkungen wird 
es aber bestimmt so um die 1:1 sein, oder?

Autor: Fritz (Gast)
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MaWin schrieb:
> Ja eben,
> doch der negative Anteil wird kurzgeschlossen.

Wo wird die denn kurzgeschlossen? Die wird über die BC-Diode mit dem 100 
Ohm Widerstand belastet, aber einen Kurzschluss kann ich da nirgends 
erkennen.

Autor: MaWin (Gast)
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Kurzgeschlossen im Sinne von
so belastet damit er nicht zum Gate durchkommt.
Dabei macht es Gates nichts, auch mit -20V
lerrgeräumt zu werden.

Autor: Ulf (Gast)
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Auch, wenn es nur ein weiteres funktionierendes Beispiel ist, hier eine 
ähnliche Gatesteuerung Der Vollbrücke aus einem Schweißinverter. Primär 
sieht es ähnlich wie im Bild von Martin B. aus, nur daß je 2 BC3277+ 
BC337 parallelgeschaltet sind.
Die Trafos sind exakt im Verhältnis 1:1 gewickelt.
Habe gerade noch mal nachgemessen mit Sinusgenerator+Oszi:
Primär 3,32V 25kHz ergaben auf jeder der beiden Sekundärwicklungen auch 
3,32V.
Der Schweißinverter läuft normalerweise mit 100kHz, ob sowas auch über 
500kHz mitmacht, kann ich nicht beurteilen.

ulf.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Martin B. schrieb:

> Stimmt, guter Punkt. Der Primärteil ist nicht 1:1 wie im
> Original-Schaltplan wiedergegeben (dort ist die Ansteuerung
> Halbbrücken-Gegentaktmäßig). Also sollte ich entweder den Kern so groß
> machen, dass er trotz Gleichspannungsanteil nicht in die Sättigung geht,
> oder nen Kondensator in Reihe zur Wicklung.

Nicht entweder ein großer Kern... sondern unbedingt ein Kondensator. 
Ohne Kondensator brennt Dir entweder der Trafo oder die Treiberstufe 
durch. Die Treiberschaltung läßt keine Entmagnetisierung des Kernes zu. 
Der Trafostrom wird also mit jeder Periode unaufhaltsam steigen, bis 
irgendein Bauteil raucht. Ab hier findest Du viele Treiberschaltungen 
mit und ohne Trafo:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap5/Kapitel5.html

Jörg

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