Hallo an alle, Ich bin gerade am Entwickeln eines Schaltreglers für 0-24V bei maximal 10A. Nun muss ich die Gates der Fets absichern. Denn ungesichert sind sie sicher nicht gegen Überspannung geschützt. Als Treiber verwende ich einen TPS2811 von Texas Instruments. Als Fets verwende ich 1-2 N-Kanal Mosfets. Nur wie mache ich das am besten? Kann ich dafür in dieser Applikation auch eine Zenerdiode verwenden? Wie würdet ihr es machen? Danke im Voraus Mfg Robert
>Nun muss ich die Gates der Fets absichern
wozu???? der treiber hat doch (hoffentlich) nur 12v -oder?
Die Treiber kannst Du für die Aufgabe vergessen. Nimm diese High-Side-Treiber, die isoliert aufgebaut sind. NCP5304 oder IR2101.
Bernd Rüter wrote: > Die Treiber kannst Du für die Aufgabe vergessen. Warum? > Nimm diese High-Side-Treiber, die isoliert aufgebaut sind. > NCP5304 oder IR2101. Welche Vorteile haben diese? Gruß Robert
Robert, warum möchtest Du die Gates gegen Überspannung schützen? Wo kommt die denn her? Du kannst die Gates mit einer Diode gegen VCC klemmen. Oder Du kannst einfach einen Spannungsteiler vorsehen. ( Aber bei den höhen Strömen musst Du Deine FETS warscheinlich recht zackig ein- und ausschalten, deshalb kannst Du nur sehr niederohmige Widerstände verwenden)
Ich habe die letzten Monate damit verbracht, solche Probleme zu lösen. Den Treiber, den Du willst, wird die Gates mit tötlichen 24V ansteuern oder GAAAANZ laaaaahhhhm über Rs, Cs, Zenerdioden, Transistoren, bla, blupp. Die richtigen Treiber steuern die Gates mit der richtigen Spannung an. Das nenne ich Vorteil. Bei 24V bist Du über den max. 20V fürs Gate.
Bernd Rüter wrote: > Ich habe die letzten Monate damit verbracht, solche Probleme zu lösen. > Den Treiber, den Du willst, wird die Gates mit tötlichen 24V ansteuern > oder GAAAANZ laaaaahhhhm über Rs, Cs, Zenerdioden, Transistoren, bla, > blupp. > > Die richtigen Treiber steuern die Gates mit der richtigen Spannung an. > Das nenne ich Vorteil. > > Bei 24V bist Du über den max. 20V fürs Gate. Ok, Kann ich, da ich 2 Fets parallel in der Schaltung vorgesehen hab, die auf deinen einen nichtinvertierten Ausgang legen? Geht sich das mit dem Strom in diesem Fall aus? Gruß Robert
Welche FETs willst Du denn verwenden ? Sind da überhaupt 2 parallele nötig ?
Ich würde es bei 4mOhm mal mit einem probieren! Aber - Du mußt fix schalten (Guter Gate-Treiber) und denk an die Freilaufdioden antiparallel zu den MOSFETs (sehr schnelle Shottky-Dioden)
Ok. Ich verwende nun den von dir vorgeschlagenen NCP5304. An DRIVE_HIGH hab ich das Gate, an Bridge 0V und an VBOOT die 12V. Ist die Beschaltung so korrekt? Reichen die intern Dioden da nicht? Edit: Ich hab noch MBR20100 Dioden. Sind die schnell genug? Gruß Robert
MBR sind Schottky, schneller gehts kaum (nur SiC). Nur die Stromfähigkeiten sind im Vergleich zum 1404 nicht erwähnenswert. Erstmal ne Frage : Welche Schaltungstopologie ? SNT gibt mehrere. Welche Taktfrequenz ist angedacht ? <100kHz alles noch relativ gut zu beherrschen, >100kHz fordern HF-gerechten Aufbau und Sichtweise der Schaltung ! -> Layout "wichtiger" als Bauteile selbst (in Grenzen) -> JEDE Verbindung stellt eine Induktivität da -> die "Parasiten" sind so stark manifestiert, das es sinnvoller ist diese gleich mit in die Schaltung zu integrieren -> EMV ... Ein SNT ist ein Mittelwellensender ohne Antenne ! (mehr oder weniger ohne -> Layout) Gatetreiber ... für ihn ist der 1404 ein 7nF grosser Kondensator, der schnell umgeladen werden will, da fliessen enorme Spitzenströme, die kleinen Treiber schaffen das nicht, da sie in der Regel interne Gatewiderstände haben (3-8 Ohm). Entweder Den treiber extern mit Transistoren helfen oder nach kräftigen Treibern suchen, bsp. von IXYS (IXDD408) Wegen Gateschutz ... Das GAte kann idR. +-20V ab, einige "Dicke" +-30V und +-40V transient, schlimmer siehts mit dem Treiber aus ... schwing der Strom beim Umladen in die negative Richtung (aufgrund der parasitären Induktivitäten und dem hohen Spitzenstrom) killt es die meisten Treiber -> Diode mit Kathode ans Gate und Anode an "Masse" vom Gatetreiber, am besten auch gleich einen Freilauf vom Gate gegen + vom Treiber. Dann wäre da noch die Millerkapazität, die bei Brückenschaltungen immer für lustigen Fet Verschleiss sorgt (Fet sollte zu sein, geht aber plötzlich auf). Ansonsten beim Testen immer Schaltung abdecken oder Schutzbrille aufsetzen -> Leistungsfets platzen bei Überlast öfters auseinander (weil die Bonddrähte verdampfen), das kann ins Auge gehen. Viel Spass .... ;-)
?? Du willst nur einen High-Side-Fet nutzen ? Hast Du mal einen Schaltplan ?
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Danke für die Informationen. Hier mein Schaltplan. Warum soll es mit einem High Side FET nicht gehen? Gruß Robert
Moin, ist ein wenig kompliziert geworden, aber egal. Folgendes, die Bootstrapdiode (D3) sollte eine Schnelle sein, Schottky oder ähnlich. Zum Treiber, nett aber zu wenig Dampf für kräftige Fets, der schafft nicht mal einen IRF1404 ordentlich schnell durch zuschalten (0,25/0,5A). Ein wenig C (100-470nF) zwischen VBO (Pin 8) und BRI (Pin 6) sind unabdingbar für die Bootstrap-Funktion. Da aber eh schon eine galvanische Trennung vorhanden ist, kann man gleich den Lowside Pfad nehmen und sich die Boostrap-Geschichte sparen. Aber Hauptaugemerkt sollte auf die Flanken am Gate (gegen Source) gelegt werden, mit den Strömen wird der Fet wohl eher zu langsam auf- bzw. zugefahren, ist EMV freundlich, verbrät aber Leistung -> Hot-Fet !
Hallo, Snt Opfer wrote: > Da aber eh schon eine galvanische Trennung vorhanden ist, kann man > gleich den Lowside Pfad nehmen und sich die Boostrap-Geschichte sparen. Ok werd ich machen. Welchen Treiber würdest du dann empfehlen? Snt Opfer wrote: > Wegen Gateschutz ... Das GAte kann idR. +-20V ab, einige "Dicke" +-30V > und +-40V transient, schlimmer siehts mit dem Treiber aus ... schwing > der Strom beim Umladen in die negative Richtung (aufgrund der > parasitären Induktivitäten und dem hohen Spitzenstrom) killt es die > meisten Treiber -> Diode mit Kathode ans Gate und Anode an "Masse" vom > Gatetreiber, am besten auch gleich einen Freilauf vom Gate gegen + vom > Treiber. Und welche Diode? Eine Zener als Spannungsbegrenzung? Gruß Robert
Moin, wegen den Dioden, es reichen einfache aber schnell Schaltdioden, Dauerstrom ist relativ uninteressant, sie sollten Spitzen von 1-2A wegstecken können. Uu. reichen 1N4148, besser wären MUR120 oder UF4007 (Achtung UF nicht 1N) oder etwas aus dem BYT Regal, bei SMD LL103. Diese als Freilauf von Gate (Anode) gegen +12V (Kathode) (Die Gatetreiber Versogung) bzw. von Gate (Kathode) gegen GND (Anode) vom Treiber. Steigt die Spannung über 12V bzw. unter GND (ins Negative) wird diese in die Versorgung abgeleitet. Damit das auch gut funktioniert, dort etwas Kapazität vorsehen (1-10µF). Treiber....gibt wie Sand am Meer, recht kräftige hat IXYS, http://www.ixyspower.com/store/Family.aspx?i=61 oder Microchip TC4451 http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21987a.pdf gibt es sicherlich auch von IRF oder Maxim, letzlich muss man halt sehen wie man an die Teile ran kommt ;-) Zu beachten ist halt nur der max. Mögliche Spitzenstrom bzw. ihr interner Widerstand zum Gate, dort trennt sich die Streu vom Weizen ! Angenähert kommt man an den Strom wie folgt : I = (delta U * C) / delta t delta U = 0->12V ; 12V->0 delta t = 25ns (als bsp. Anstiegszeit) C = 7nF (Gate-Kapazität) I = +- 3,4 A ! Dabei sollte man nicht vergessen, dass der Spitzenstrom ca. 1,6 * höher liegt (e-Funktion !), also über 5A. Wie man den Gatetreiber bzw. die äussere Beschaltung auslegt wird im DB von IXYS ganz gut erklärt : http://ixdev.ixys.com/DataSheet/ixdd408.pdf Weiterhin viel Erfolg....
Wozu dient der Optookoppler? Eine galvanische TRennung ist doch eh nicht da? Wozu diese komische Massefestlegung? (zw. S vom FET und der Drossel??) Da kannst den FET-Treiber auch direkt aufbauen... Warum machst du keine normale Masse? Minus vom Eingan=Minus vom Ausgang = Masse??? Dann kannst du dir den DC/DC Wandler auch sparen... PS: Über D1 solltest du ein R-C Netzwerk vorsehen.
Hallo, Danke für die Erklärung mit den Dioden. Nur wie die von dir genannte Kapazität schalten? Für was genau ist die? Ich bin dann schon am Überlegen, wie ich die Spannungsversorgung fürs Gate mach. Selbst bei einem Fet mit 1,7nF brauch ich so ca 20W!! Matthias Lipinsky wrote: > Wozu dient der Optookoppler? > Eine galvanische TRennung ist doch eh nicht da? Warum bin ich da nicht galvanisch getrennt. Ich möchte eine galvanische Trennung zwischen dem Steuerkreis (=µC) und der Lastseite des Step Downs erreichen. Matthias Lipinsky wrote: > Wozu diese komische Massefestlegung? (zw. S vom FET und der Drossel??) > Da kannst den FET-Treiber auch direkt aufbauen... > > Warum machst du keine normale Masse? Minus vom Eingan=Minus vom Ausgang > = Masse??? > Dann kannst du dir den DC/DC Wandler auch sparen... Ich brauch ja eine Gate-Source Spannung von 12V. Doch die Sourcespannung ändert sich ja im Berech von 0 - 24V. Die Gatespannung muss nun 12V darüber liegen. Kannst du mir das mal aufzeichnen? Ohne galvanisch getrenneten DC-DC Wandler für das Gate kann ich mi das nicht vorstellen. Deshalb hab ich das Bezugspotential für die Gatespannung auf Source vom Fet gelegt. > PS: Über D1 solltest du ein R-C Netzwerk vorsehen. Warum? Gruß Robert
Tach, nein keine Panik, es sind nur kurze Impulse ! Die mittlere Leistung ist unter 1W, daher braucht es nur etwas schnelle Kapazität, also direkt am Treiber (Powersupply Bypass) 100-470nF am Besten mit Keramikkondensatoren. Die Berechnung zeigt nur auf, welche KURZZEITIGEN Ströme der Treiber liefern muss, um den Mosfet schnell zu schalten. Kann er das nicht, wird das Gate schön per e-Funktion optisch sichtbar (Oszilloskop), aufgeladen. Das resultiert in einer e-Funktion beim Strom bzw. beim Spannungsabfall über Drain Source des Mosfets. Multipliziert man nun den Spannungsabfall und den zugehörigen Strom, bekommt man die Verlustleistung, die der Fet wärend des Schaltvorgangs in Wärme umsetzen muss. Das kann, bei schlechter Ansteuerung des Gates, mehr Verlust als im eingeschaltetetn Zustand sein. Die Kapazität aus der Rechnung ist das Gate des Mosfets, siehe Datenblatt IRF 1404 : Seite 2, Electrical Characteristics @ TJ = 25°C Ciss Input Capacitance ––– 5669 pF <- 5,67 nF ~ 6nF In der Praxis ist es ganz nützlich, direkt am Gate gegen Source noch 0,470-1nF dazu zu schalten. Warum ?, würde jetzt ein Roman werden, daher verweise ich mal aufs Netz. Stichwort Miller-Charge, Miller-Kapazität, Miller-Clamping, Kapazitiver Spannungsteiler.
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Ja, ich kann dir gerne meinen Lösungsvorschlag für dein Problem geben,
aber vorher habe ich noch folgende Fragen:
- Welcher Eingangsspannungsbereich ist vorgesehen (min/max)
- Ausgang max 24V/10A, korrekt?
- Welche Ansteuerfrequenz soll verwendet werden?
- ANsteuersignal vom µC, also 0/5V ?
- MUSS es eine N-Kanal FET sein, oder würde auch ein
p-Kanal gehen? (die Ansteuerung wäre SEHR einfach => siehe
Anhang, nur statt der angeg. 36V hast du eben dein Uin)
Moin, dank Treiber kann er auch N-Fets nutzen, ist Geschmackssache :-) Hab noch etwas gestöbert und paar grundsätzliche App Notes zum Thema gefunden. Anwendung der Treiber im Allgemeinen und für verschiedene Applikationen bzw. Netzteil Topologien http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf Und wie man die Bootstrap-Schaltung dimensioniert bzw. einsetzt. Es erläutert auch die allgemeinen Probleme beim Schalten von Fets. http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt04-4.pdf ---- Da das Thema ein Dauerbrenner ist, könnte man ja mal nen Artikel abfassen. Würde die Redudanz im Forum verringern ;) Schönen Sonntag noch ...
BTW: Sehe es grad ... wenn eh "nur" max. 10A gefordert sind würde ich mir eher einen kleineren Fet suchen. Es gibt leider einen direkten Zusammenhang zwischen kleinen Rds, hohen Strom vs. Gate Kapazität ! Ein 20-50A Fet hat auch ein kleineres Gate (in der Fläche und in der Kapazität) und würde die Ansteuerung vereinfachen (kein "Monstertreiber" nötig). Zudem sind paar mehr Milliohm Rds nicht unbedingt schädlich, es wird zwar etwas wärmer, aber die Ströme werden auch bedämpft -> EMV.
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Matthias Lipinsky wrote: > Ja, ich kann dir gerne meinen Lösungsvorschlag für dein Problem geben, > aber vorher habe ich noch folgende Fragen: > - Welcher Eingangsspannungsbereich ist vorgesehen (min/max) Ich hab nur 24V zu Verfügung. > - Ausgang max 24V/10A, korrekt? Ja > - Welche Ansteuerfrequenz soll verwendet werden? Frequenz liegt ca bei 32khz > - ANsteuersignal vom µC, also 0/5V ? Ja > - MUSS es eine N-Kanal FET sein, oder würde auch ein > p-Kanal gehen? (die Ansteuerung wäre SEHR einfach => siehe > Anhang, nur statt der angeg. 36V hast du eben dein Uin) Eigentlich ist mir ein N-Kanal lieber. Da gibt es eine viel größere Auswahl mit einem geringen Innenwiderstand. Ich verwende derzeit ja nicht die Bootstrapfunktion, sondern löse das Problem mit dem DCDC Wandler. Welche Methode ist den hier vorzuziehen? Zur Millerkapazität, Zusammen mit dem externen Kondensator zwischen Gate und Source hat man damit ja einen Spannungsteiler. In welcher Größenordnung liegt denn da die Millerkapazität? Was genau bringt sich da der externe Kondensator? Im Anhang mein aktueller Schaltplan. Als Fet hab ich nun einen STP55NF06 von ST. Der hat einen Innenwiderstand von 15mOhm und eine Gatekapazität von 1300pF. Wenn ich so einen Treiber hab, brauch dich doch keinen Gatewiderstand, oder? Gruß Robert
Wegen Miller, http://www.controleng.com/article/CA6427682.html (mitunter wird man umgeleitet, einfach nochmal eingeben/kopieren) Lässt sich warscheinlich berechnen, schneller gehts durch probieren bzw. Messen. Aber ist in deiner Anwendung eh untergeordnet, Probleme macht es erst bei Brückenschaltungen. Hab nur drauf hingewiesen, da ja die Gate Kapazität in meiner Beispielrechnung von gut 6 nF auf 7nF angestiegen ist. ;) Gatewiderstand sollte schon sein, zum Strom begrenzen, sonst bekommt man unnötige Spannungsspitzen am Gate. Da der Abschaltvorgang bei den meisten Fets länger dauert, bietet es sich an den Gatewiderstand zum Entladen mit einer Diode zu überbrücken. Also Gatewiderstand (1-8 Ohm, je nach Fet und Flankensteilheit) und parallel zum Widerstand eine schnelle Diode, Kathode Richtung Treiber.
Verwende eine Konstantstromquelle, dann kannst du über einen Widerstand den Spannungsabfall zwischen Gate und Source einstellen. Ich habe so ziemlich die gleiche Schaltung aufgebaut und bei mir funktioniert das tadellos.
Rooney Bob wrote: > Verwende eine Konstantstromquelle, dann kannst du über einen Widerstand > den Spannungsabfall zwischen Gate und Source einstellen. > > Ich habe so ziemlich die gleiche Schaltung aufgebaut und bei mir > funktioniert das tadellos. ?? Da hab ih doch am Widerstand im Extremfall 240W Verlustleistung... Ich glaub das wird nichts Danke für den Link zur Millerkapazität und zur Erklärung. :) So wie das jetzt werde ich das ganze einmal aufbauen und testen. Gruß Robert
Wie kommst du auf 240W? In meiner Schaltung haben ich 10mW, wenn ich einen 10k Widerstand nehme und 1mA Konstantstrom will. Mein Ausgangsspannungsbereich ist jedoch 8V...35V, da funktioniert das einwandfrei. PWM fähig ist das ganze mit 10k natürlich nur sehr beschränkt, denn ich verwende 100A MOSFETs und da ist die Umladerei beim Ein- und Ausschalten etwas langsam.
Stromquelle ? Hab ich was verpasst ? Bitte um Erklärung, da komme ich nicht mehr mit. :-|
>Stromquelle ?
Ja, siehe zB in meinem Beispielpost. Da ist auch eine Stromquelle drin..
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