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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung des Gate Vorwiderstands


Autor: Harry (Gast)
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Hallo µc-Leutz

Ich habe eine Frage bezüglich der Vordimensionierung meines Gate 
Vorwiderstands meines IGBTs

Gewählt habe ich einen mit 47nC und nem Gate Threshold von max 3 Volt.

Für meinen zu schaltenden Strom von ca 8A bei 12Volt möchte das Gate mit 
5Volt schalten. Damit kann ich ca 25 A schalten. (kleiner 
Sicherheitszuschlag).
Die zu schaltende Frequenz ist sehr gering ( kein PWM ). Daher kann ich 
mir "Zeit lassen" beim laden des Gates.

Mein Treiber schafft einen Spitzenstrom von 3A aber ich denke 1A reicht.

47 nC/(1A*10^9)=47ns

Mein Serienwiderstand des Versorgungsspannung Treiber /(IGBTs + 
Vorwiderstand ) muss also 1 A ergeben

12Volt/1A = 12 Ohm

Gate Series Resistance ist aber alleine schon 75 Ohm daher kann ich also 
ohne Vorwiderstand maximal 12Volt/75Ohm= 0,16 mA. Das passt doch 
irgendwie nicht mit den Angaben die ich über Vorwiderstände gefunden 
habe.

47nC/0,16A*10^9=293ns das geht auch noch bei meiner Frequenz.

Der IGBT verkraftet aber höchstens 12Volt wie kriege ich denn jetzt nur 
5V an den IGBT. Wenn ich noch einen Vorwiderstand einbringe steigt doch 
der Gesamtwiderstand des Gate Schaltkreises und der Strom wird noch 
geringer.

Wo liegt mein Denkfehler

: Verschoben durch Admin
Autor: Jens G. (jensig)
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Dein Denkfehler liegt hier:

> 12Volt/75Ohm= 0,16 mA.

Da kommen Ampere raus, nicht mA.

Autor: Jens G. (jensig)
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Übrigens sind das ohnehin nur Impulsströme. Wenn Deine IGBT's ohnehin 
schon eingebaute Gate-R's haben, dann brauchste keinen zusätzlichen R 
mehr.

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

>Ich habe eine Frage bezüglich der Vordimensionierung meines Gate
>Vorwiderstands meines IGBTs

Hmmm.

>Für meinen zu schaltenden Strom von ca 8A bei 12Volt

Falsche Bauteilwahl. Sowas schaltet man mit einem MOSFET. Die haben bei 
kleinen Spannungen deutlich niedrigere Verluste als IGBTs.

Ach ja, es wäe auch nicht wirklich von Nachteil, den Typ des IGBTs zu 
nennen, siehe Netiquette.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor...

> möchte das Gate mit
>5Volt schalten.

Das ist bei IGBTs eine eher schlechte Idee. Dafür sind die nicht 
wirklich gedacht.

> Damit kann ich ca 25 A schalten. (kleiner
> Sicherheitszuschlag).

>Die zu schaltende Frequenz ist sehr gering ( kein PWM ). Daher kann ich
>mir "Zeit lassen" beim laden des Gates.

Jain.

>Mein Treiber schafft einen Spitzenstrom von 3A aber ich denke 1A reicht.

Wozui dann der Teiber? Dann kannst du auch einen einfachen 5V 
Logikausgang nehmen.

MfG
Falk

Autor: Berti Vogts (Gast)
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IGBTs sind spannungsgesteuert

Autor: Klaus (Gast)
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Berti Vogts schrieb:
> IGBTs sind spannungsgesteuert

Gurken sind grün.

Autor: Zittermann (Gast)
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Klaus ist raus!

Autor: Harry (Gast)
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zu 1)
> Da kommen Ampere raus, nicht mA.

So also die 0,16mA da oben sind natürlich ein Tippfehler. Die Zeile 
danach habe ich auch mit dem richtigen Wert ( 0,16 A).

zu 2)
>Übrigens sind das ohnehin nur Impulsströme. Wenn Deine IGBT's ohnehin
>schon eingebaute Gate-R's haben, dann brauchste keinen zusätzlichen R
>mehr.

Aber wie stelle ich dann die richtige Spannung ein ?


zu3)

8A bei 12Volt sind durchaus angemessen für einen IGBT finde ich.
Die werden auch heute über IGBTs gesteuert bei Automotive Anwendungen.
Der von mir ausgesuchte IGBT ist auch extra für Zündungen geeignet.

Es ist ein IRGS14C40LPbF IGBT.

Mein Logikausgang (vom STM32) hat aber nur 3,3Volt. Wenn ich noch eine 
Sichheitsreserve zuschlage passt das nicht um meinen Strom zu schalten.

Also habe ich 12Volt von meiner Batterie und 3,3Volt von meinem 
Spannungsregler. Den zusätzlichen Spannungsregler für 5Volt würde ich 
mir gerne sparen.


>Autor: Berti Vogts (Gast)
>Datum: 26.07.2010 13:00
>
>IGBTs sind spannungsgesteuert

Trotzdem muss man das Gate aufladen.

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Harry,

ich möchte Dir empfehlen die drei hier verlinkten Artikel durchzulesen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber
http://www.mikrocontroller.net/articles/FET
http://www.mikrocontroller.net/articles/IGBT

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

>Aber wie stelle ich dann die richtige Spannung ein ?

Indem man den MOSFET-Treiber mit der passenden Spannung betreibt.

>8A bei 12Volt sind durchaus angemessen für einen IGBT finde ich.

Das findest du falsch.

>Die werden auch heute über IGBTs gesteuert bei Automotive Anwendungen.
>Der von mir ausgesuchte IGBT ist auch extra für Zündungen geeignet.

Das ist auch ein Sonderall. Davon hast du nix geschrieben. Willst du 
eine Zündung bauen?

>Es ist ein IRGS14C40LPbF IGBT.

>Mein Logikausgang (vom STM32) hat aber nur 3,3Volt. Wenn ich noch eine
>Sichheitsreserve zuschlage passt das nicht um meinen Strom zu schalten.

Du brauchst halt einen einfachen MOSFET-Treiber, ggf. kann das ein 
einfaches HC Gatter mit 5V Betriebsspannung sein.

MFG
Falk

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Harry schrieb:
> zu 2)
>>Übrigens sind das ohnehin nur Impulsströme. Wenn Deine IGBT's ohnehin
>>schon eingebaute Gate-R's haben, dann brauchste keinen zusätzlichen R
>>mehr.
>
> Aber wie stelle ich dann die richtige Spannung ein ?

Welche Spannung willst du denn über den Gatewiderstand einstellen? Damit 
kannst du nur den maximalen (Kurzschluss-)Strom und einstellen, der 
fließt. Die Spannungen im eingeschwungenen Zustand am Gate bleiben doch 
gleich. Egal wie groß der Gate-Widerstand ist.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Wenn man sich Bauteileaufwand sparen will, kann man direkt einen 
High-Side-FET (Infineon ProFET oder ähnliches) nehmen.

Autor: Harry (Gast)
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OK das habe ich jetzt verstanden in meinem Fall ( 3V3 Logikausgang ) 
gehts also nicht ohne Treiber. Die 5V will ich mir sparen, daher nehm 
ich am besten einen Treiber und einen Mosfet // IGBT die ich mit 12 Volt 
ansteuern kann. Das habe ich jetzt schon hinbekommen ist kein Problem. 
Aber wie verhält sich das jetzt mit dem Vorwiderstand ? Wie wird er 
berechnet ?

@ Volker Die Artikel habe ich schon gelesen.


mfg

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Harry,
Ich empfehle Dir einen einfachen N-Kanal Mosfet, wie er hier zu finden 
ist.
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3...
z.B. den IRF7413 im SO8 oder den IRF540 im TO220 (Achtung: Kühlung 
beachten!) oder gleich einen IRL3103 im TO220, hier ist die 
Verlustleistung wirklich überschaubar.
Wenn Du keine besonderen Anforderungen hast, nimm den einfachen Low-Side 
Treiber (1) hier
http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber#Be...

Zur Berechnung:
Der Ansatz mit dem Umladen von Gateladung+ Millercharge ist sicherlich 
der Richtige und für das erste Einschalten ausreichend.
Dann nimm Dir ein Oszi und schau Dir den Stromverlauf an. Jetzt kannst 
Du ein wenig mit den Widerständen spiele, nimm einen zusätzlichen 
Widerstand von 10Ohm/100Ohm/330Ohm/680Ohm direkt an den Gateanschluß und 
vergleiche den Stromverlauf. Nimm eine zusätzliche Diode und einen 
zweiten Widerstand Du erkennst nach ein wenig probieren sicher die Vor- 
und Nachteile der jeweiligen Beschaltung.
Was ich damit sagen will... Eine erste Rechnung ist schön, aber nur mit 
ein wenig Erfahrung findest Du das Optimum. Nutz diese Möglichkeit und 
"spiel" einfach ein wenig.
Wenn Du das nicht willst, nimm einfach die Schaltung unter dem Link 
oben. Leider ist es sonst mit einer einfachen Rechnung nicht getan, nur 
mit Feintuning kannst Du den FET ausnutzen.
Gruß
Volker

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