Hallo Leute,
ich hab da mal wieder ein altes Problem:
Bei einer Schaltung von mir sollen in einem Drosselkreis
50A Dauerstrom eingeregelt werden.
Hierzu hab ich 2 dicke CoolMOS Parallelgeschaltet.
Die Ansteuerung ist je MOS ein eigener Treiber MIC4426 und ein
Gatevorwiderstand (10R tbd.)
Die Problematik ist nun, dass je nach Gatewiderstand bei Strömen ab 30A
plötzlich Parasitäre Oszillationen auftreten, größer 100MHz und meine
Karte
(zum Glück) sofort abschaltet aufgrund einer Störung der 5V-Versorgung,
die überwacht wird.
Mit Infineon-IPW60R045 hab ichs dadurch zum laufen geberacht, indem ich
eine Ferritperle aufs Gate jedes MOS geschoben hab.
Das hat aber bei den IXKK85N60 von IXYS leider nicht funktioniert.
Diese wollte ich eigentlich aufgrund des geringeren RDSon und dem
größeren Gehäuse (TO264) einsetzen.
Das Layout ist sehr Flächig und die Treiber sind direkt überm MOS, alles
geblockt usw.
Hat jemand schon mal so einen Effekt beobachtet und wie kann man den
bekämpfen außer mit Ferritperlen?
> Die Ansteuerung ist je MOS ein eigener Treiber MIC4426
Das ist eigentlich nicht so optimal, da kann es nämlich passieren, dass
die unterschiedlich schnell schalten. Besser ist ein kräftiger
gemeinsamer Treiber für beide Mosfets.
> Mit Infineon-IPW60R045 hab ichs dadurch zum laufen geberacht
Du meinst vermutlich IPW60R045CP? Da hast du dir von allen
Coolmos-Familien genau IPW60R045 rausgesucht, bei der das
Schaltverhalten am schwierigsten zu beherrschen ist.
Zeichne doch mal ein Schaltpbild und beschreib die Anwendung (also
welche Schaltfrequenz, was ist als Last angeschlossen, was ist die
Aufgabe der Schaltung), dann kann man eher helfen.
> Genau das Gegenteil wird im Application Note von Infineon empfohlen. Je> eine Transistor Halbbrücke pro Gate.
Du beziehst Dich vermutlich auf die "AN-CoolMOS-CP- 01", Figure 18.
Dort werden zwei Boost-Stufen aus Bipolartransistoren für die beiden
Leistungs-Mosfets verwendet. Davor sitzt aber trotzdem ein gemeinsamer
Gate-Treiber, der die Pegelwandlung macht.
Dieser Pegelwandler hat eine bestimmte Propagation Delay, die eine
gewisse Streuung aufweist. Wenn man zwei solche Treiber-ICs für eine
Parallelschaltung verwendet, kann es passieren, dass diese
unterschiedlich schnell schalten und es dadurch zu Problemen kommt.
Johannes schrieb:> Dieser Pegelwandler hat eine bestimmte Propagation Delay, die eine> gewisse Streuung aufweist. Wenn man zwei solche Treiber-ICs für eine> Parallelschaltung verwendet, kann es passieren, dass diese> unterschiedlich schnell schalten und es dadurch zu Problemen kommt.
Ja, da habe ich mich undeutlich ausgedrückt.
Zwei echte eigenständige Gatetreiber ICs haben natürlich
unterschiedliche Propagation Delays.
Allerdings ist die von Dir empfohlene Variante "einen kräftigen
Gatetreiber für beide MOSFETs zu nehmen" gerade bei den hier
möglicherweise eingesetzten FETs laut Hersteller nicht empfohlen.
Anbei mal die Schaltung. Es handelt sich um eine Pulsstromquelle.
Es wird mit den Transistoren oben links ein Strom im Drosselkreis
aufrechterhalten, die obere Stufe muss also im Prinzip die Verluste
nachladen. Die Stufe unten Rechts ist geschlossen. Wenn diese öffnet
wird ein Stromimpuls über die Diode ausgekoppelt.
Das Schaltungsprinzip war deshalb notwendig, weil die Verlustleistungen
einer linearen Endstufe viel zu hoch gewesen wären.
Die Ladefrequenz variiert je nach Betriebsfall, ist aber maximal
50-60kHz.
Ich hab mal die Laufzeitdifferenzen der Treiberbausteine gemessen,
die liegen unterhalb 1 ns! ich denke nicht, dass das die Ursache sein
kann.
Die Transistoren mit denen das alles Funktioniert (nur mit Ferritperlen)
sind IPW60R045CS nicht CP, die hab ich garnicht hergekriegt.
Aufgrund des hohen Dauerstroms hatte ich jetzt auch nicht so ne große
Auswahl an MOSfets, da alles über 50mOhm eigentlich zu viel Verluste
produziert. Schnell schalten will man ja eigentlich auch um die
Schaltverluste klein zu halten, daher die Wahl.
Die Infineons hab ich eigentlich nur eingesetzt, weil ich die IXYS auch
nicht hergekriegt hatte. (zur Info, in den IXYS sind auch Infineonchips
drin bei den COOLMOS)
Gerade eben noch die Gatevorwiderstände auf 2,2 Ohm verringert, dann
tritt der Effekt nicht mehr auf.
Das Widerspricht sich nur leider mit allem, was ich bislang darüber an
Applikation-notes gelesen hab.
OK zu früh gefreut, die Schwingungen treten jetzt bei 51,5A auf, sind da
allerdings Tödlich.
Woher kommen diese Oszillationen, wie kann man entgegenwirken?
ASZ18 schrieb:> OK zu früh gefreut, die Schwingungen treten jetzt bei 51,5A auf, sind da> allerdings Tödlich.> Woher kommen diese Oszillationen, wie kann man entgegenwirken?
Woher die kommen ist doch klar. Das Ersatzschaltbild des Transistors
enthält einige Induktivitäten und Kapazitäten. Für die Sourcezuleitung
kannst Du mal 10 nH rechnen. Dazu kommt dann noch die Induktivität der
Leiter(bahnen). Jetzt soll der Transistor 50 A in 100ns schalten. Das
sind dann 500A/µs. Da wird alleine im Source-Pin eine Spannung von ca. 5
Volt induziert, die sich wiederum zur Gate-Source-Spannung addiert.
Zusammen mit den restlichen parasitären Induktivitäten, Kapazitäten und
Laufzeiten ergibt sich eine Vielzahl von Schwingungsbedingungen im
UKW-Bereich.
Gegenmaßnahmen sind:
1. Leitungen so großflächig und kurz wie möglich halten
2. Bezugspotenzial der Gateansteuerung (zum Source-Pin) möglichst dicht
am Transistorgehäuse verbinden.
3. Schaltgeschwindigkeit durch Gatewiderstände auf unkritische Werte
reduzieren.
Jörg
> Woher kommen diese Oszillationen, wie kann man entgegenwirken?
Treten die Oszillationen eher beim Einschalten oder beim Ausschalten
auf? Wenn es beim Ausschalten ist, dann hilft es evtl. den Mosfet mit
einer negativen Gate-Spannung anzusteuern. Wenn die Oszillationen beim
Einschalten bzw. während einem High-Pegel am Gate auftreten, dann
könntest Du versuchen, die Gatespannung größer zu machen.
Durch eine höhere bzw. negative Gate-Spannung kann man die Effekte der
Source-Induktivität etwas kompensieren; manchmal reicht es um diese
Oszillationen zu verringern.
Wie hoch ist denn die Versorgungsspannung des Gate-Treibers?
Die Versorgung des Treibers ist 15V.
Ich hab jetzt mal um zu testen den Sourcedraht des Transistors länger
gemacht (kürzer geht nicht) um zu schauen, obs dann schlimmer wird.
Schlimmer ist es nicht geworden, die Oszillationen sieht man bei
insgesamt 30A auftreten. Scheint also eher nicht die primäre Ursache zu
sein.
Die Ratschläge von Jörg hab ich imo realisiert.
