Hallo,
ich frage mich immer wieder, warum in den Datenblättern von
PWM-Controllern, die mehrere FETs ansteuern, diese immer mit Trafos
angesteuert werden und nicht mit "normalen" Treibern.
Das ist jedoch meißtens nicht so bei Controllern, die nur einen FET
ansteuern, wie Step-Up/Down-Controller, die meißt den Treiber schon
integriert haben.
Ist es billiger, einen Trafo mit entgegengesetzten Wicklungen statt
einen High- und Lowside-Treiber einzusetzen oder hat das einen anderen
Grund?
Kann man also die Gate-Steuerungs-Trafos durch normale Treiber ersetzen,
beispielsweise in dem im Anhang befindlichen Schaltplan (S.3)?
Danke für Aufklärung!
Sporadischer Fragensteller schrieb:> die mehrere FETs ansteuern, diese immer mit Trafos> angesteuert werden und nicht mit "normalen" Treibern.
Da die beiden oberen FETs direkt an Netzspannung haengen muesste der
Treiber fuer die oberen FETs auch um diese Spannung gegenueber GND
angehoben sein. Das geht aber besser mit einem Trafo bzw. mit einem
Optokoppler. Wobei der Trafo den Vorteil hat die ansteuerleisting fuer
den FET direkt mit zu uebertragen gegenueber dem Optokoppler der nur das
Signal uebertraegt.
Treiber brennt durch. Mit Trafo: FETs bleiben aus. Ohne Trafo: FET kann
dauerhaft angesteuert sein. Er dient also u.A. zur Schadensbegrenzung.
HighSide Ansteuerung macht ein Trafo einfacher und erlaubt gleiche FETs
in der Brücke, welche billiger sind.
Und es gibt sicher noch mehr Gründe.
Ein normaler Highside-Treiber mit Bootstrap-Kondensator ist ja an sich
einfacher als ein Trafo anzusteuern (der z.B. im angehängten Datenblatt
noch extra zwei push-pull-Treiber und benötigt). Mit Treibern aus der
IR21xx-Reihe kann ich genauso 2 identische FETs verwenden und die
Spannung für die Highside ist auf schlappe 600V begrenzt.
Abgesehen vom Todesfall des Treibers/Controllers/FETs hat es noch einen
Grund, der mich davon abhält, die FETs so, wie ich es gewohnt bin, mit
Treibern anzusteuern?
Reiner S. schrieb:> Mit deiner Bootstrap-Lösung ist es nicht möglich 100% Duty Cycle im> HighSide-Zweig zu fahren...
Mit nem Trafo aber auch nciht.
Gruß
Andreas
>Reiner S. schrieb:>> Mit deiner Bootstrap-Lösung ist es nicht möglich 100% Duty Cycle im>> HighSide-Zweig zu fahren...>Mit nem Trafo aber auch nciht.
Ja, seh ich in diesem Fall ein...
Gruß, der Icke
Was gut funktioniert: Eine Vollbrücke aus vier Schaltern mit nur einem
Trafo und einem Signal ansteuern. Primär eine, Sekundär vier Wicklungen,
je zwei gegensinnig.
Weiterer Vorteil dürfte die simple aber verlässliche, galvanische
Isolation sein. Wenn ein Treiber durchbrennt kann es passieren das die
High-Side plötzlich einen Weg in die Logik findet, kein guter Gedanke...
Treiber bieten dafür Vorteile wenn man größere Totzeiten einplanen muss
aber trotzdem steile Flanken will, mit externer
Spannungsversorgung/DC-DC-Wandler kann man auch 100% Duty-Cycle anfahren
oder jeden Schalter in der Brücke einzeln ansteuern.
Abgesehen von den genannten Nachteilen könnte man theoretisch aber einen
normalen Treiben an den Controller hängen? Oder verlassen sich die sich
auf irgendeine Eigenschaft, die nur eine Ansteuerung mit Trafos hat?
Mir sind zwar schon einige Treiber gestorben, als sie allzu frei
fliegend verdrahtet wurden, aber die Spannung ist nicht auf die andere
Seite gekommen und die FETs haben auch nur dauerhaft gesperrt. Das gibt
natürlich keine Garantie!
Kennt jemande einen robusten Vollbrücken-Controller? Die Auswahl scheint
bisher sehr begrenzt zu sein.
Ist es ratsam, einen anderen Controller dafür zu "missbrauchen"?
Eine mikrocontrollergesteuerte Vollbrücke baue ich so schnell nicht
nocheinmal - erst recht nicht Stromgeregelt, das ist den Aufwand nicht
wert.
Trafos haben einen großen Vorteil bei Anwendungen mit höheren
Leistungen:
Sie bieten eine sehr einfache Möglichkeit, jeden Zweig einer Brücke
völlig potentialfrei anzusteuern. Man kann das Steuersignal direkt an
den Transistor jedes Brückenzweiges zwischen Gate und Source bzw.
Emitter heranführen. Mit Gate-Treibern ist das nicht möglich, da beim
schnellen Schalten großer Ströme erhebliche Induktionsspannungen auf der
Source- bzw. Emitterleitung auftreten. Dadurch läßt sich kein
definiertes Massepotential für alle Low-Side-Treiber herstellen. Bei den
High-Side-Treibern ist demzufolge auch die einfache Aufladung des
Bootstrap-Kondensators über eine Diode auf eine definierte
Betriebsspannung schwierig. Durch eigentlich harmlose Spikes von z.B. 50
V auf der Emitterleitung eines 1200-V-IGBTs kann so die Betriebsspannung
des High-Side-Treibers mal eben von 15 auf 65 V steigen. Auf der
Low-Side würden sich solche Spikes direkt zur Gatespannung addieren, was
ebenso ungesund für Treiber und Transistoren wäre.
Bei IGBT-Modulen hoher Leistung werden deshalb die Emitteranschlüsse
doppelt herausgeführt: Einmal für den Laststrom und einmal als Referenz
für die Gatespannung. Ein einzelnes Modul (Halbbrücke) könnte man
vielleicht noch problemlos mit Gate-Treibern ansteuern. Bei mehreren
Modulen wird es dann aber schwierig, weil ja auch jeder
Low-Side-Transistor sein eigenes Massepotential hat, selbst wenn die
Emitter über eine Stromschiene fest miteinander verschraubt sind.
Jörg
Tach allerseits!
Mittlerweile habe ich auch schon einen Hass auf die
bootstrapping-Treiber. Das fing damit an, dass ich den IR2183 mit 22V
betrieben habe und der sich sporadisch dazu entschieden hat einfach
dicht zu machen. Nach einem powerreset kam er dann wieder. Runtergedreht
auf 12V und die Welt war wieder in Ordnung. Ich kann nicht
nachvollziehen, warum der Hersteller sein chip mit 25V spezifiziert
obwohl das nachweislich nicht funktioniert.
Ein wichtiger Aspeckt der hier schon mehrmals angesprochen wurde ist die
galvanische Trennung von Treiber/Logik und Leistungsteil. Das hat nicht
nur abergläubische Gründe, sondern ist in vielen Fällen auch praktisch.
Trotzdem wird es wohl nie passieren, dass ich mich mit Trafos zur
Signalübertragung anfreunde. Ein guter Mittelweg ist der TLP250 oder
Derivate. Optokoppler und Gatetreiber in eins. Man braucht auf der
Treiberseite nur eine Versorgung. Praktischerweise kann man den dann mit
+-12V versorgen um das Gate gegen Millertransienten zu sichern. Das
klappt wirklich gut, wenn man mit höheren Spannungen mit ordentlich
Dampf zu tun hat.
Thor
Andreas Lang schrieb:> Reiner S. schrieb:>> Mit deiner Bootstrap-Lösung ist es nicht möglich 100% Duty Cycle im>> HighSide-Zweig zu fahren...>> Mit nem Trafo aber auch nciht.>> Gruß> Andreas
Wieso nicht?
Ich erinnere mich an ein Buch von Franzis, "MOS-Bauelemente in der
Leistungselektronik" von Felix Schörlin. Darin wurde eine Ansteuerung
mittels Übertrager und Trägerfrequenz(700...1000kHz) beschrieben. Damit
kann man auch 100% übertragen. Leider habe ich das Buch grade nicht
greifbar und Google hat es auch nicht. Aus dem Kopf kann ich das Ganze
nicht skizzieren, ist schon etwas länger her.
Wenn es nicht eilt dann schaue ich mal am Wochenende danach.
mfg
Frank
