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Forum: Markt [S] Mosfet bzw. Vergleichstabelle mit Angabe der Schaltzeit


Autor: A. R. (redegle)
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Hallo,

ich suche einen Mosfet ähnlich dem IRF740A. Er sollte nur nach 
Möglichkeit einen etwas kleineren Rdson haben.
Das Problem ist, dass ich bei keinem Hersteller eine parametische Suche 
mit Auswahl der Schaltzeit gefunden haben. Kennt jemand eine solche?

Für den Fall das jemand einen Mosfet kennen sollte poste ich mal die 
Eigenschaften des IRF740A.

Umax=   400V
Ug=     30V
Imax=   10A
Rdson=  0,55ohm
36nC bei 10V
Ciss =  1030pF
Turn on Delay   10ns
Rise time   35ns
Turn off Delay  24ns
Fall Time  22ns

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das wäre auch recht sinnlos. Die ergibt sich aus der Gate-Charge und die 
kann man am besten aus dem Diagramm ablesen. Wobei man auf die 
Meßbedingungen achten muß.
Wenn er schneller schalten soll, muß das Gate stärker angesteuert 
werden.

Autor: A. R. (redegle)
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>Das wäre auch recht sinnlos. Die ergibt sich aus der Gate-Charge und die
>kann man am besten aus dem Diagramm ablesen.

In wie fern ergibt sich diese aus dem Gate-Charge?

Ich dachte bis jetzt immer, dass selbst wenn ich einen Mosfet unendlich 
schnell ansteuere dieser nicht unendlich schnell schaltet!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Vereinfacht ausgedrückt ist es so:
Die Gate-Kapazität benötigt eine entsprechende Gate-Charge, die der 
MOSFET-Treiber liefern muß. Entscheidend ist die sogenannte 
Miller-Kapazität - ein Vervielfachungsfaktor, der die Belastung am 
Drain-Anschluß (Strom und Spannung) auf das Gate überträgt. Auch die muß 
der Treiber aufbringen. Umso schneller der Treiber die Charge aufbauen 
kann, umso schneller erreicht der MOSFET seine notwendige 
Durchsteuerungsspannung am Gate. Wobei die Miller-Kapazität am Punkt der 
höchsten Transduktanz des MOSFET wirksam wird.
Kräftigerer Treiber->der MOSFET schaltet schneller.

MOSFETs sind durch die parasitäre Gehäuseinduktivität in ihrer 
Geschwindigkeit begrenzt. Außerdem durch die ungleiche Verteilung der 
internen Gate-Widerstände - die sind unterschiedlich auf der 
Gesamtfläche des MOSFET. Zur Erinnerung, die PowerMOSFETs bestehen aus 
abertausenden parallelgeschalteten Einzeltransistoren.
Steuert man das Gate zu schnell an, werden nur einzelne 
Einzeltransistoren aufgesteuert, während der restliche Teil noch nicht 
so weit ist aufgrund der je nach Einzeltransistorposition 
unterschiedlichen Verzögerungswirkung von Rgate*Cgate.
Der einzelne interne MOSFET schaltet schneller als 1ns. Das kann er aber 
aufgrund der Effekte nicht nach außen weitergeben.

In den Datenblättern wird das Gate meist mit den Standard 50 Ohm 
angesteuert. Die Spannungen sind aufgrund des MOSFET-Gatesteuerbereichs 
vorgegeben. Soll heißen:
Größere wirksame Gatekapazität benötigt eben auch größere Schaltzeit 
AUFGRUND der Ansteuerung, NICHT des MOSFETs!

Aus dem in allen neueren Datenblättern angegebenen Gate-Charge Diagramm 
kannst du die Schaltgeschwindigkeit ableiten.

Autor: A. R. (redegle)
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OK danke für die Informationen.

Das heißt also, dass die rise und fall Zeiten durch die internen 
Widerstände zwischen den etlichen Mosfets entstehen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ja. Die Leitungen bestehen nur aus dotiertem Si. Bei RF-MOSFETs ist das 
echtes Metall.
Und wenn du zu schnell ansteuerst, dann brennt ein Teil des MOSFETs 
wegen Überlastung ab. Oder der andere Fall: Überspannung aufgrund der 
Induktivitäten.

Autor: A. R. (redegle)
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Was sind RF-Mosfets?

>Und wenn du zu schnell ansteuerst, dann brennt ein Teil des MOSFETs
>wegen Überlastung ab.

Wie kann ich mir das vorstellen?
Normalerweise sollte beim Laden der Kapazität nur eine bestimmte Menge 
Energie in Wärme umgewandelt werden können.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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RF-MOSFETs sind eben für Hochfrequenzanwendungen. Alles über 10MHz etwa. 
Hauptsächlich ist die Gate-Verteilung aus Metall, oftmals mehrfach 
gebondet. Alles eben auf niedrige parasitäre Elemente optimiert. Dann 
sind sie noch linearer. Das Gehäuse entsprechend gebaut.


Die Zuleitung zum MOSFET und dessen interne Gate-Kapazität bilden einen 
Schwingkreis. Wenn du denn ansteuerst und nicht entsprechend genug 
bedämpfst, macht die Gatespannung nette Exkursionen.

Autor: A. R. (redegle)
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>RF-MOSFETs sind eben für Hochfrequenzanwendungen. Alles über 10MHz etwa.
>Hauptsächlich ist die Gate-Verteilung aus Metall, oftmals mehrfach
>gebondet. Alles eben auf niedrige parasitäre Elemente optimiert. Dann
>sind sie noch linearer. Das Gehäuse entsprechend gebaut.

Wieder was gelernt. Diese sind aber scheinbar auf niedrige Leistungen 
und eine analoge Verstärkung ausgelegt.
In meinem Fall geht es um das sehr schnelle digitale umschalten.


>Die Zuleitung zum MOSFET und dessen interne Gate-Kapazität bilden einen
>Schwingkreis. Wenn du denn ansteuerst und nicht entsprechend genug
>bedämpfst, macht die Gatespannung nette Exkursionen.

So lange die Induktivität klein genug ist. Also so lange wie die 
Energie, welche in der Induktivität gespeichert wird im Verhältniss zu 
der Energie in der Gatekapazität klein genug ist sollten 
Spannungsspitzen vermeidbar sein.
Ich stelle mir vor, dass solche Probleme aufreten, wenn die 
Gatekapazität sehr klein und/oder die Anschlussleitungen sehr lang sind.

Ich stelle gerade fest, dass das gar nicht mal so trivital ist.
Mosfetkapazität ca. 3nF
Leitungsinduktiviät ca. 15nH
Ein Srom von 3A reicht bei weitem aus um mit der Energie in der Spule 
das Gate über 20V zu laden.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Was willst du denn überhaupt machen? Sonst können wir noch lange sinnlos 
ergoogelbares erörtern.

Autor: A. R. (redegle)
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Hast recht!
Wird Zeit das ich etwas mehr Informationen rausrücke!

Ich möchte einen D-Klasse Verstärker bauen. Taktfrequenz wird 500kHz 
sein.
Die Periodendauer beträgt also 2µs.
Am Ausgang befindet sich eine Halbbrücke, dass umschalten der Mosfets 
sollte in 50-100ns geschehen.

High und Low Side werden jeweils galvanisch getrennt.
Die galvanische Trennung erfolgt über einen Optokoppler (ADUM1100ARZ).
http://de.farnell.com/analog-devices/adum1100arz/h...

Auf der Low und auf der High Side wird jeweils eine galvanisch getrennte 
Spannung von -3,3V +12V für das Schalten zur verfügung gestellt.
Als Treiber wird einer aus dieser Serie verwendet 
ADP3623/ADP3624/ADP3625.
http://www.farnell.com/datasheets/608935.pdf

Deswegen suche ich im Moment einen passenden Mosfet.
Das Problem liegt also bei der rise bzw. bei der fall time des 
jeweiligen Mosfets. Mir bringt die schnellste Ansteuerung nichts, wenn 
der Mosfets das begrenzende Glied ist.

Nach momentanem Stand wäre ein IRFB4227 optimal.

U = 200V
Ug= 30V
19,7mohm
70nC
Turn on Delay   33ns
Rise time     20ns
Turn off Delay  21ns
Fall Time    31ns
640nC
150ns

Leider bin ich dann von der Spannung her limitiert.
Bei einer Halbbrücke ist nur die halbe Spannung nutzbar.
Zusätzlich brauche ich noch Reserve also kommt man auf max. +/-75V.
Da eine maximale Aussteuerung meistens nicht möglich ist würde sich dann 
eine Amplitude von maximal 50V ergeben.

Alle anderen Mosfets mit einer höheren Spannung die ich finden konnte 
haben bis jetzt extrem starke Nachteile.

Doppelte Spannung --> 10fachen Widerstand.

Deswegen war die Frage ob es Hersteller gibt, die eine parametrische 
Suche nach den rise und fall Zeiten anbieten.

Als Alternative habe ich im moment noch den IPW60R099CP. Aber dieser ist 
exorbitant teuer und die parasitäre Diode des Mosfets würde mir extreme 
Probleme machen.
Reverse recovery charge ist 12µF und die forward Spannung beträgt nur 
0,9V.

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