Hallo Da ihr die Fachleute seit, würde ich gerne eine Frage bezüglich der Geschwindigkeit von Impulsübertragern für die Highside Ansteuerung stellen. Wie siehts im echten Leben mit den Schaltzeiten im Vergleich zu den ganz normalen Highside Treibern aus? Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen. Alf
Eine Frage des Uebertragers. Wenn man sich etwas von festen Vorstellungen loest, und sich auf das Prinzip reduziert, geht es sogar noch schneller. Was man moechte an einem schnellen Uebertrager ist eine hohe Kopplung. Dies erreicht man mit verdrilltem Kupferlackdraht um einem kleinen Ringkern. Ich hab mit 5mm grossen Ringkernen 1ns Anstiegszeit gesehen. Die Isolation ist was der Kupferlackdraht bringt, um die 200V. Was man bei einem isolierenden Koppler haben moechte ist eine hohe Isolation. Das erreicht man mit Sektorwicklungen auf einem isolierten Ringkern. Wenn man da etwas Teflonband unterschiebt erreicht man ohne grosse Anstrengung 1000V zwischen den einzelnen Spulen. Schnell und isolation arbeiten also gegeneinander. Wenn man nun beides moechte, Schnell und isolation, so sollte man also teflonisolierten Draht verdrillen und eine hochgekoppelte Wicklung bauen. Es gibt auch Leute, die verwenden fuer die hohe Kopplung ein Koaxialkabel als Wickung. Leiter und Schirm ist dann je eine wicklung, und die Isolation ist die des Koax. Irgendwann moechte man vielleicht etwas Leistung am Ausgang. Die ist spezifiziert als Voltsekunde, Das Integral ueber dem Puls, der durchkommt. Mehr Leistung benoetigt einen groesseren Kern. Am Besten laesst man sich eine Selektion von Kernen kommen und wickelt etwas.
> Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns > arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen. Was meinst Du genau? Rise-Time/Fall-Time oder Verzögerungszeit? Die Geschwindigkeit hängt unter anderem davon ab, wie groß die Gate-Kapazität der Mosfets ist und vom verwendeten Treiber, deshalb ist es schwierig, das so pauschal zu beantworten. Die Streuinduktivität des Übertragers ist auch ein wichtiger Parameter, wenn man eine hohe Isolationsspannung braucht, wird die magnetische Kopplung etwas schlechter. Die fallende Flanke kann man mit einem PNP-Transistor auf der Sekundärseite beschleunigen, da sind 50 ns eigentlich Problemlos zu erreichen. Für die steigende Flanke geht das im Prizip auch, ist aber etwas aufwändiger. Nur mit Übertrager, also ohne zusätzliche Transistoren, ist eine Anstiegszeit von 50ns schon sportlich, ich bin mir nicht sicher, ob man das schafft.
@ Alf Norbert (Gast) >Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns >arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen. Warum nicht? 50ns Anstiegszeit entsprechen ~8 MHz Bandbreite. So ein Impulsübertrager ist auch "nur" ein HF-Trafo. Und bei 8 MHz ist noch lange nicht Feierabend. Wenn er gut gewickelt ist und wenig Streuinduktivität aufweist, kannst du auch in 5ns schalten, wenn dein Treiber vor dem Trafo schnell und stark genug ist. MFG Falk
Viel schlimmer als die Bandbreite (Streuinduktivität...) ist der Spannungsanstieg du/dt in Verbindung mit parasitären Kapazitäten im Übertrager. Da fließen schnell einige Ampere, die den Treiber empfindlich stören können. Optische Trenner wie von Avago sind eine gute Lösung.
Früher als Azubis rümpften wir über Induktivitäten immer die Nase. Hauptsächlich aus Unkenntnis. Es galt, solche Bauteile immer tunlichst zu vermeiden, galten sie als langsam, und auch nichtlinear. Der Haupt-Einflußfaktor für unsere Meinung waren wohl hauptsächlich Ausgangsübertrager in Audio-Schaltungen, oder der Frequenzgang von HiFi-Tonband-Tonköpfen, die schon bei 5kHz abschneiden... Das ist aber alles völlig Nonsens. Ob ein Übertrager 10 MHz schaltet, hängt nur von dessen guter Konstruktion ab. Auch Funk, hat schon mal gekoppelte Spulen in den HF-Kreisen, und da geht es bis in GHz-Bereiche. Im Studienfach HF, lernte ich auch schon mal Ferritkernmaterial für MHz-Frequenzen kennen.
Impulstrafos werden im professionellen treiuberbereich gerne eingesetzt, müssen aber auch gut gegen Störfelder abgeschirmt sein. Wenn der IGBT mal eben 600A schaltet, kriegt das auch der 6cm entfernt sitzende Treiber mit.
> Optische Trenner wie von Avago sind eine gute Lösung.
Kommt drauf an. Die haben in der Regel eine relativ große Propagation
Delay (typisch 200 - 300ns). Es kommt also drauf, ob nur die Flanken
steil sein sollen oder ob man auch eine kurze Laufzeit braucht.
Im Datenblatt sind Kennlinien für empfohlene Betriebsströme und verschiedene Längen/Typen von Lichtleitern enthalten. Unter Vermeidung von Übersteuerung sind die bis 500kHz gut verwendbar. Die Exemplarstreuungen sind gering. Allerdings sitzt auf der nachgeschalteten Treiberelektrik noch eine Einschaltverzögerung.
naja üblicherweiße sollen ja die Laufzeit kurz sein, um die Verzögerungen so gering wie möglich zu halten
Man merkt es nicht, wenn am Inverterausgang das Signal etwas verspätet eintrifft. Allerdings müssen die Totzeiten schon stimmen.
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