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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltverluste Mosfet


Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Hallo zusammen,

ich suche für meine 100V/10A Motorbrücke noch immer die passenden
MOSFETs.
Ich habe jetzt die Datenblätter von etlichen geeigneten Typen
rausgesucht. Nun möchte ich einen Vergleich der entstehenden Verluste
vornehmen.
Bei den Durchlassverlusten ist das ja einfach, Rds_on ist ja immer
angegeben.
Anders sieht es mit den Schaltverlusten aus. Hierzu benötige ich ja
die
Ein- und Ausschaltzeiten. Leider verwendet hier jeder Hersteller eine
andere Messschaltung, so dass man die angegebenen Zeiten nicht
vergleichen kann.
Wie kann ich nun bei gegebenem Treiberbaustein(ir2104) der für eine
Lastkapazität von 1000pF z. B.  mit 100ns Anstiegszeit angegeben ist,
die Schaltzeiten der verschiedenen Mosfets vergleichen?
Reicht dazu die Angabe der Eingangskapazität und ist die Einschaltzeit
dann proportional, also bei 2000pF doppelt so groß, oder welche
Angaben( z.B. Strom und Spannung) sind dazu zu beachten, denn auch die
Gateladung ist bei verschiedenen Herstellern unterschiedlich gemessen,
oder bei Infineon z.B. gar nicht angegeben.
Wäre dankbar, wenn jemand einen Tipp, ein Buch oder einen Link hat.

Gruß
Andreas

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

am besten Spice-Modell besorgen und dann durchsimulieren.

Matthias

Autor: Olaf (Gast)
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Ich sach mal mal zweites Semester, Impulstechnik. .-)

Du brauchst doch nur den Ausgangswiderstand deines Treibers zu wissen,
und die Lastkapazitaet. Dann kannst du ausrechnen wie lange das
Aufladen dauert. Wie oft du schalten willst weisst du auch.
Dann hast du eine Eingangsfunktion deines Transis. Dann schaust du im
Datenblatt wie sie nun der Ausgangswiderstand aendert und da du weisst
was da fuer eine Last dranhaengt kannst du alles ausrechnen.
Hoert sich jetzt vielleicht komplizierter an als es ist da du
eigentlich nur Ueberschlagsmaessig rechnen muss. Wenn du z.B merkst das
50% deiner Onzeit vergangen sind bevor dein Transi ueberhaubt akzeptabel
leitend geworden ist dann weiss du schon das du entweder den falschen
Transi, den falschen Treiber oder einen zu hohen Takt hast und faengst
wieder von vorne an.

Wenn du so bereits zu Ergebnissen gekommen bist dann kannst du es mit
Spice simulieren und mal schauen ob da dasselbe rauskommt. Ist das der
Fall so kannst du dort deine Schaltung simulieren und etwas mit den
Bauteilen rumspielen bis es optimal wird.

Fangt man das simulieren sofort an ohne zu wissen was man da macht so
kann man auch schnell auf die Nase fallen.

Olaf

Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Mit Spice hab ich bisher nicht so viel zu tun gehabt.
Aber Überschägig reicht mir eigentlich. Aber wenn ich das richtig sehe
bedeutet das ja, dass die Zeit in etwa proportional zur
Eingangskapazität ist.
Ich will halt im wesentlichen wissen, welche Stromstärke des Mosfets
den besten Kompromiss zwischen Durchlass und Schaltverlusten
darstellt.
Ich werde wohl im Bereich von 20-50 kHz arbeiten, genauer kann ich das
zur Zeit noch nicht festlegen.
Aber dann kann ich schonmal für verschiedene Frequenzen Kompromisse
aussuchen.

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

das dumme ist das die Eingangskapazität eines MOSFET's keinen
konstanten Wert hat. Kann man im Datenblatt sehen. Das ganze mit
LTSpiceIII zu simulieren ist nicht wirklich schwer.

Matthias

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Auch mein Tip: Nimm LtSpice und simmuliere. Es lohnt sich auf jedem
Fall, sich mit Spice anzufreunden. Plane allerdings einige Stunden/Tage
ein, um alles zu lernen und zu kapieren. Danach macht's wirklich
Spass.

Zwar kannst Du prinzipiell die Schaltzeiten auch von Hand abschätzen,
aber viel mehr als "je geringer die Kapazitäten und die benötigten
Ladungsmengen bei einem Mosfet, desto schneller schaltet er" kommt
dabei nicht raus.

Die schalterrei mit Mosfets ist so schrecklich unlinear, da wirst Du
von Hand nicht glücklich.

Autor: Olaf (Gast)
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Das Problem mit Spice ist bloss das da gelegentlich schonmal totaler
Unsinn rauskommt. Ich bin der Meinung das man soetwas erst benutzen
sollte wenn man sein Ergebnis zumindest GROB abschaetzen kann.

Man muss in der Lage sein die Ergebnisse von Spice zu bewerten, es
hilft nichts wenn man sie immer glauben muss.

Zum Beispiel wird es sicherlich moeglich sein ein Modell fuer einen
gewuenschten Mosfeet zu finden. Ob der OP allerdings auch ein Model
fuer den Mosfeet-Treiber findet den er verwenden will?


Olaf

Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Hab mit jetzt LTSpice runtergeladen.
Wie bekomme ich denn jetzt die *.spi-Dateien, die ich zu den Mosfets
habe in das Programm rein? Da gibts nur *.asy.
Auch zu dem Treiber habe ich Símulationsmodelle gefunden, allerdings
mit Endung sub und slb. Kann damit jetzt nicht viel anfangen, oder
funktionieren die Dateien nur für andere Simulationsprogramme?
Mit der Hilfe komme ich leider nicht weiter.
Gibts vielleicht ne gute Anleitung hierfür?

Gruß
Andreas

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

aus dem Kopf krieg ich das auch nicht mehr zusammen. Ich kann heute
Abend aber nochmal schauen. Es gibt auch eine Mailingliste auf YAHOO zu
LTSpice die relativ aktiv ist.

Matthias

Autor: Steffen (Gast)
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So eine Spice- Simulation ist recht brauchbar, aber dann nur, wenn die
eingesetzten Modelle stimmen. Für den Treiber sollte das kein Problem
sein aber für den Motor?

Hat da jemand evtl. ein brauchbares Modell? Mit allem was ich mal
probiert habe kamen zwar nachvollziehbare Werte raus, die stimmten mit
der Praxis aber absolut nicht überein.?

Eine gute Grundeinführung in LTSpice findest du unter
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=2...

Steffen

Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Ja, da hast du schon recht, mit dem Motor werde ich auch noch meine
Probleme kriegen.
Ich gehe erstmal von einem RL-Glied aus, aber die Induktivität ist
leider nicht konstant und der Einfluss der induzierten Spannung kommt
hinzu.
Keine Ahnung, wie man sowas realistisch simulieren kann, aber mir geht
es erstmal darum, die Schaltverluste zu bestimmen, alles weitere
später.
Mit den Mosfets und den *.spi Dateien, das hab ich jetzt hingekriegt,
ich weiß nur noch nicht, ob und wie die die Files von dem ir2104 für
PSpice in das LTSpice einbinden kann.
Danke für den Link, auch wenn ich den mittlerweile selbst gefunden
hatte.

Gruß
Andreas

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

um ein SPI Modell eines FET's in LTSpice einzubinden:
Es ist in der FAQ in der Hilfe von LTSpice eigentlich ausreichend
beschrieben.

Matthias

Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Ich sag ja, das mit den Mosfets hab ich hingekriegt, Probleme hab ich
mit dem ir2104, wobei ich ja die PSpice Dateien *.slb und *.sub habe.
Ich weiß nur nicht, wie ich die importieren kann, mit umbenennen geht
es mal nicht.

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

SUB deutet auf einen Subcircuit hin. Du erstellst ein Symbol (File->New
Symbol) und ordnest diesem die Pinnamen aus dem Symbol zu. Über eine
include direktive bindest du dann den Subcircuit in deine zu
simulierende Datei ein.

In der Yahoo-Gruppe gibt es auch Beispiele wie man sowas macht.

Matthias

Autor: Steffen (Gast)
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@Andreas

Problem ist aber, dass die Schaltverluste vom Strom im Motorkreis
abhängen. Wenn das Modell falsch ist, dann kommt auch bei der
Simulation nichts gescheites raus.

Hier
http://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=3...
hat das schon mal einer versucht, ist aber gescheitert. So wie es
aussieht ist die Sache dann eingeschlafen. Das war übrigens der
einzigste Link, den das allgegenwärtige Google ausgespuckt hat.

Steffen

Autor: Andreas Wiese (Gast)
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Tja da ist wohl was dran.
Aber ich betreibe die Brücke für einen Linear-Schrittmotor, der mit
konst. Strom versorgt werden soll. Daher hoffe ich, dass die Ergebnisse
einigermaßen im Rahmen bleiben.
Außerdem will ich damit ja im wesentlichen die Auswahl eines bestimmten
Mosfets begründen. Wenn das Modell nicht ganz verkehrt ist, sollten ja
vergleichbare Geschichten rauskommen, ob die Absolutwerte stimmen ist
nicht so wichtig, im Endeffekt muss ich das Ding ja eh bauen, und dann
werden noch ganz andere Probleme kommen, befürchte ich!

Aber ich danke euch allen für eure Mühe, die Leute hier im Forum sind
echt spitze!

Gruß
Andreas

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