mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche High-Side MOSFET Treiber - 600V, schnell


Autor: alias5000 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,
ich bin derzeit auf der Suche nach einem High-(&Low-)Side 
Mosfet/IGBT-Treiber, der eine Offset-Spannung bis 600V mitmacht.
Das an sich ist kein Problem, da gibt es von Fairchild 
(FAN7382/FAN7390/...) schöne Treiber-ICs, mit denen ich auch ein Gate 
eines Power-MOSFET, bzw. IGBT gut leerräumen kann.
Da die Transistoren aber als Schalter in einer PWM fungieren sollen, 
soll das schnell gehen. Und damit die Frequenz hoch kann, noch 
schneller.

Wenn ich z.B. eine Gateladung von 120nC @ 10V habe und einen FAN7390 
verwende (4500mA Strom), dann ist das Gate nach optmistischen t=Q/I 27ns 
leer. Trotzdem will der Chip sich vor dem Leerräumen eine 
Propagation-Delay-Time von bis zu 200ns gönnen.

Mir ist bewusst, dass das schon ziemlich gut ist, sobald ich aber mit 
der Schaltfrequenz sehr hoch gehen möchte, komme ich sehr nah an die 
Grenze dessen, was alleine der Treiberchip kann. Meine Tastverhältnisse 
der PWM können teilweise recht stark variieren (0,125...0,875 als 
Arbeitspunkt).

Bevor ich mich damit befasse, ob es durch eine individuelle 
Treiberschaltung noch schneller gehen könnte (müsste mich einarbeiten), 
suche ich erstmal ab, was es so auf dem Markt gibt und würde mich über 
den ein oder anderen Tipp sehr freuen!

Viele Grüße!

P.S.: Linear Technologies habe ich abgegrast - wunderschön bis 114V, 
danach totenstill :(

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wäre da ein Impulstrafo nicht der einfachste Weg?

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nicht die Durchlaufzeit bestimmt die max. Schaltfrequenz, sondern die 
Anstiegs-/Fallzeiten. Ich frag mich vor allem, wie du die EMV-Kriterien 
mit so einer Schaltung auch nur näherungsweise einhalten willst. 
Hoffentlich ist das Ding weit von hier entfernt.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Nicht die Durchlaufzeit bestimmt die max. Schaltfrequenz, sondern die
> Anstiegs-/Fallzeiten.

Sie mag nicht die max. Schaltfrequenz des Highside-Treibers 
(+angeschlossenem MOSFET) begrenzen, wohl aber die max. Schaltfrequenz 
der (Halb-)Brücke...

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast du schon mal hier nachgeschaut?

http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3...

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael schrieb:
> Sie mag nicht die max. Schaltfrequenz des Highside-Treibers
> (+angeschlossenem MOSFET) begrenzen, wohl aber die max. Schaltfrequenz
> der (Halb-)Brücke...

Nein, die Durchlaufzeiten guter Treiber-ICs sind bei High- und LowSide 
weitgehend gleich, beim IR2110 z.B. ist die Differenz unter 10ns. Damit 
schalten beide Treiber gleichzeitig.

Autor: alias5000 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ArnoR schrieb:
> Nicht die Durchlaufzeit bestimmt die max. Schaltfrequenz, sondern die
> Anstiegs-/Fallzeiten.
Willst du damit sagen, dass so ein Baustein direkt nach dem Einschalten 
des Transistors, [i]sofort[/i] wieder ausschalten kann, ohne, dass ich 
die Protagation-Delay-Time (=PDT) abwarten muss?
Ich bin davon ausgegangen, dass nach dem PWM-Puls die PDT+Anstiegszeit 
abläuft und nach dem Anstieg die PDT wieder ablaufen MUSS, ehe es wieder 
runter geht. Bzw. umgekehrt, nach einem Abfall ein Anstieg.

So, wie ihr das gerade beschreibt, soll es einfach ein Zeitoffset 
gegenüber dem Eingangssignal sein, der aber nicht die maximale 
Schaltfrequenz begrenzt.

Oder doch nicht?

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
alias5000 schrieb:
> Willst du damit sagen, dass so ein Baustein direkt nach dem Einschalten
> des Transistors, [i]sofort[/i] wieder ausschalten kann, ohne, dass ich
> die Protagation-Delay-Time (=PDT) abwarten muss?

Nein, die PDT musst du immer abwarten, aber wen stört das? Die Taktung 
am Eingang erscheint nur etwas verzögert am Ausgang, der sonstige 
Verlauf bleibt gleich.

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
alias5000 schrieb:
> So, wie ihr das gerade beschreibt, soll es einfach ein Zeitoffset
> gegenüber dem Eingangssignal sein, der aber nicht die maximale
> Schaltfrequenz begrenzt.

Ja, genau so ist es. Schau dir einfach die Timing-Diagramme der Treiber 
an, da kann man das gut sehen.

Autor: alias5000 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das war mir bisher aus den Datenblättern von IR2113, FAN7390 und LT4446 
nicht so recht ersichtlich, bist du dir da sicher?

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier im Bild sind das to und toff vom IR2113, was ist daran nicht 
ersichtlich?

Autor: alias5000 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du hast dort eine Ton, die von einer tr gefolgt wird. Dann ist /lange 
Pause/ und dann kommt eine toff+tf - Serie.

Meine Frage wäre, ob eine Folge ton+tr+tf möglich ist (--> toff wird im 
Ausgangsbild nicht sichtbar, sondern stellt nur eine Verzögerung 
zwischen Eingangspwm und Ausgangsreaktion dar). Auf diese Art habe ich 
deine Antwort bisher interpretiert.

Richtig?

Autor: Marten P. (alias5000)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
E-Mail Benachrichtigung aktiviert

Autor: Marten P. (alias5000)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich möchte mein Thema ein wenig fortsetzen und ihm eine andere Richtung 
geben.


_Kernfrage_: Was für Treiber (-bausteine/-Schaltungen) gibt es noch 
abseits der Bootstrapschaltung für High-Side-Mosfets? Ich brauche ein 
hohes PWM-Tempo, aber auch ein Tastverhältnis von 100% bzw. 0% (soll 
heißen: High-Side Mosfet immer an)

Etwas ausführlicher:

Ich habe 4 Halbbrücken, von denen 2 im PWM-Betrieb recht schnell 
arbeiten sollen (die 27ns von oben waren schon etwas übertrieben, 
trotzdem soll es schnell gehen können), die anderen beiden sollen eine 
PWM von 0% haben, d.h. der High-Side Mosfet ist immer an, der Low-Side 
immer aus. Kurze Nachladezeiten (Duty-Cycle=99,9% oder so) kann ich mir 
aller Voraussicht nach nicht leisten.

Im Buch "Schaltnetzteile und ihre Peripherie" (U-Schlienz) ist eine 
Schaltung mit Impulsübertrager gezeigt, die dies anbieten würde (Ladung 
wird im Gate durch Dioden festgehalten, Impulse an der Ansteuerseite 
schieben neue Ladung auf die Sekundärseite des Übertragers). Alles in 
allem wird die Schaltung doch recht groß - und das nur für einen 
High-Side Mosfet (Low-Side ist da nicht mit drin). Was gibt es denn bei 
Impulsübertragern für "Grundschaltungen"?

Gibt es noch andere Schaltungen, die irgendwas in die Richtung bringen 
würden?

---

Ich kenne auch noch die Variante, Mosfets mit Photo-Optokopplern zu 
schalten (z.B. APV1121S). Die sind allerdings sehr langsam, dafür 
erlauben sie die 100%. Wenn alle Stricke reißen, könnte man vielleicht 
auch eine Kombination aus Opto und Boostrap fahren... (mein Magen 
grummelt...)

Ich suche Alternativen, damit ich weitersuchen kann.

Vielen Dank!
Marten

P.S., Michael: möglicherweise wird es doch so sein.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Marten P. (alias5000)

>Ich kenne auch noch die Variante, Mosfets mit Photo-Optokopplern zu
>schalten (z.B. APV1121S). Die sind allerdings sehr langsam, dafür
>erlauben sie die 100%.

Es gibt sehr schnelle Optokoppler, sogar mit intergrierten 
MOSFET-Treibern. Avago hat da viele.

> Wenn alle Stricke reißen, könnte man vielleicht
>auch eine Kombination aus Opto und Boostrap fahren... (mein Magen
>grummelt...)

Mach doch einfach eine kleine, galvanisch getrennte Stromversorgung, 
schon ist alles paletti.

MFG
Falk

Autor: Johannes (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ich suche Alternativen, damit ich weitersuchen kann.

Du könntest einen IC wie den ISO721 nehmen und damit einen schnellen 
Low-Side Treiber ansteuern. Du brauchst dazu eine potentialfreie 
Spannungsversorgung, um die Sekundärseite des ISO721 und den 
Gate-Treiber zu versorgen.

Damit kann man eine propagation delay von ca. 70ns erreichen, der ISO721 
hat ca. 20 ns und ein schneller Low-Side Treiber hat ungefähr 50 ns.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>_Kernfrage_: Was für Treiber (-bausteine/-Schaltungen) gibt es noch
>abseits der Bootstrapschaltung für High-Side-Mosfets? Ich brauche ein
>hohes PWM-Tempo, aber auch ein Tastverhältnis von 100% bzw. 0% (soll
>heißen: High-Side Mosfet immer an)

Eine Möglichkeit der 100% Ansteuerung eines Highside MOSFET
mit relativ geringem Aufwand findet sich in folgender AppNote:

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf

Gemeint ist das Schaltbild gemäß Figure 16

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.