Hallo, ich habe den MOSFET Treiber TC4427 und schalte damit 2 MOSFETS (für einen Brushless Regler). Nun eine Frage: Soll zwischen Treiber Ausgang und Gate des MOSFETS noch ein (kleiner) Widerstand? Da habe ich bis jetzt immer gegenteilige Meinungen gehört... Dagegen spricht, dass das Gate schnell ge-/entladen wird, aber so kann es EMV Probleme geben oder? Viele Grüße
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Ein KLEINER Widerstand mit 1-22 Ohm KANN ggf. parasitäre Schwingungen dämpfen. Eine Ferritperle ist aber ggf. besser. Muss man messen. MfG Falk
Wenn du keine Gatewiderstände verwendetst, kann es passieren, dass der FET anfängt zu schwingen, bei zu großen Wiederständen dauert das Umpolen lange: Also der Mittelweg, kleine WIderstände für jedes Gate einen! 10 - 50 Ohm ist, soviel ich weis optimal julian
Hallo ;) so an 10 Ohm habe ich auch gedacht... Es geht eben um diese Schaltung hier: Beitrag "Layoutkontrolle für Brushless Regler"
> Beitrag "Layoutkontrolle für Brushless Regler" Jetzt muß ich's in diesem Thread auch noch schreiben. > Ein KLEINER Widerstand mit 1-22 Ohm KANN ggf. parasitäre > Schwingungen dämpfen. Nein, natürlich nicht, es handelt sich NICHT um eine Analoganwendung. Jegliche Schwingung wird viel besser gedämpft, weil der MOSFET-Treiber das Gate fest an Plus oder Masse legt. Ein Widerstand dort VERSCHLECHTERT das Verhalten nur. > Wenn du keine Gatewiderstände verwendetst, kann es passieren, > dass der FET anfängt zu schwingen, Nein, natürlich nicht, es handelt nicht NICHT um eine Analoganwendung .... Leider sind 50%, wenn nicht 90% der Leute immer komplett merkbefreit, haben im Kindergarten den Analogieschluss gelernt und richten damit bis heute jede Menge Unsinn an. Ein Widerstand ist auch und gerade bei MOSFETs die eine deutliche höhere Spannung schalten sogar tödlich, weil über Cdg eingekoppelte Spannungsschwankungen des Ausgangs (z.B. klingeln nach Abschalten der Last) dann das Gate viel mehr rumreissen können als wenn ohne Widerstand der MOSFET-Treiber das Gate direkt mit einer der Versorgungsspannungspotentiolen verbindet. Der Innenwiderstand des MOSFET-Teibers ist nämlich netterweise nach Plus und unter Masse mit Dioden abgesichert, was wie eine Z-Diode am Gate wirkt um Gate-Spannungen ausserhalb des zulässigen Bereichs zu verhindern. Der unsägliche externe Gate-Widerstand macht das nur wirkungslos. Aber klar, man kann wenn man so blöd war eine Widerstand dranzubauen natürlich noch eine Z-Diode dranbauen :-(
Hallo MaWin, http://hmin.tripod.com/als/ccs/docs/pdf/Fairchild_AB-9.pdf Es ist zwar kein Schwingen aber sogenanntes Ringing was zur erhöhter Verlustleistung im MOSFET führen kann. Was meinst du zu den Artikel?
> Was meinst du zu den Artikel?
Das gelb hinterlegte zeigt das Problem:
Das ringing (klingeln) entsteht durch die Induktivität und damit Länge
der Leitung vom Treiber zum MOSFET.
Also möchte man den Widerstand möglichst nah an den MOSFET bauen.
Eigentlich sollte man aber den Treiber möglichst dort hin bauen, was nun
durch den blöderweise in die Leitung gelegten Widerstand nicht mehr
funktioniert.
Man bekämpft also ein Problem, welches man ohne diesen Widerstand nicht
hätte.
Widerstände machen die Zuleitung länger und sollen eine Problem wegen zu
langer Zuleitung beheben. Was für ein Widersinn.
Nur wenn der Treiber aus irgendwelchen idiotischen Fehldesigngründen
zwangsweise dutzende Zentimeter weg wäre und die Zuleitung daher
deutlich induktiv wird, kann eine Dämpfung des Klingelns direkt am Gate
des MOSFETs Sinn machen. Das macht man dann aber besser mit
impedanzmässig richtigem Abschluss der Leitung.
Ergibt Sinn. Vll auch der Grund warum die Datei nicht mehr auf den fairchildsemi Servern liegt.
@ MaWin (Gast) >Eigentlich sollte man aber den Treiber möglichst dort hin bauen, was nun >durch den blöderweise in die Leitung gelegten Widerstand nicht mehr >funktioniert. Ohje. >Widerstände machen die Zuleitung länger und sollen eine Problem wegen zu >langer Zuleitung beheben. Was für ein Widersinn. So ein Käse! Wir reden nicht über 10cm lange HV-Widerstände sondern was handliches, was maximal 10mm lang ist! >Nur wenn der Treiber aus irgendwelchen idiotischen Fehldesigngründen >zwangsweise dutzende Zentimeter weg wäre und die Zuleitung daher >deutlich induktiv wird, Was öfter vorkommt als du denkst. > kann eine Dämpfung des Klingelns direkt am Gate >des MOSFETs Sinn machen. Ach, auf einmal?
Ein Kurzschluss am Ausgang kann zu Überspannung führen. Langsameres Ausschalten kann dann vorteilhaft sein. Wobei man das dann normalerweise durch eine passende Schutzschaltung abfängt. Außerdem muss man natürlich immer noch die Verlustleistung des Treibers bedenken. Bei einem Gatewiderstand verheizt man nicht mehr die volle Verlustleistung im Treiber. Ob die beiden Punkte ein Thema ist, ist stark von der Schaltung abhängig.
> Ach, auf einmal?
Aber anders.
Der Satz hast du ja aus Arroganz nicht gelesen und weggeschnitten.
MaWin, jetzt stehst Du aber ganz allein auf weiter Flur, trotz sonst guter Beiträge. Da verrennst Du Dich, weil Du zu emotional involviert bist und Dir der Abstand verloren gegangen ist. Ziemlich jeder Hersteller spricht in seinen App Notes die Gatewiderstände an - und zwar nicht nur, um Ringing zu unterdrücken, sondern um die Geschwindigkeit des Schaltvorgangs gezielt zu kontrollieren. Cool bleiben - ist doch alles nicht so wichtig. Grüsse
@ MaWin: Wie hoch ist der Stromipuls den man ins Gate knallt ohne Vorwiderstand? Richtig, dass was der Treiber liefert. Macht das Sinn mit teilweise 20A ins Gate zu blasen und somit riesige EMV zu erzeugen? Nö, daher sinnvoll einen Vorwiderstand vors Gate und gut is. Guck mal bei Semikron, die haben schicke Bücher für sowas... Knut
Noch 2 Bubis, die nicht verstanden haben, daß, wenn man nur 2A braucht, man wohl keinen 10A Treiber mit 5 Ohm Gatewiderstand nimmt. Denn der lädt blöderweise erst mit 2A, nach halb umgeladen mit 1A, das letzte Viertel mit 0.5A, wird also immer langsamer, wohingegen echte Treiber die per Abschnürung des MOSFETs den Strom begrenzen eher wie Stromquellen konstant schnell umladen. Man kann sogar nachträglich "abrüsten" wenn man beim EMV-Test Probleme hat, weil die meisten Gate-Treiber pinkompatibel sind. Aber diese Mentalität ist typisch deutsch, sagte ich schon. Wenn eine Leitung auf Grund ihrer Länge und der Steilheit der übertragenen Impulse klingelt, muß man sie impedanzmässig richtig abschliessen, und nicht ohne darüber nachgedacht zu haben Beispiele aus Datenblättern abkupfern.
Ach, MaWin, du hast es als Genie schon schwer unter den Ignoranten dieser Welt.
Falk Brunner schrieb: > Ein KLEINER Widerstand mit 1-22 Ohm KANN ggf. parasitäre Schwingungen > dämpfen. Einverstanden. > Eine Ferritperle ist aber ggf. besser. Den Effekt der parasitären Leitungs- und Anschlussinduktivität mit noch mehr Induktivität bekämpfen? Kann ich nicht nachvollziehen.
MaWin schrieb: > wenn man nur 2A braucht, man wohl keinen 10A Treiber mit 5 Ohm > Gatewiderstand nimmt. Denn der lädt blöderweise erst mit 2A, nach > halb umgeladen mit 1A, das letzte Viertel mit 0.5A, wird also immer > langsamer, wohingegen echte Treiber die per Abschnürung des MOSFETs > den Strom begrenzen eher wie Stromquellen konstant schnell umladen. Das stimmt so alles. Besser der richtige Treiber, als ein Widerstand nachgeschaltet. Es ist auch billiger einen Treiber zu nehmen der genau den Strom gibt den man aus EMV oder anderen gründen braucht. Das alles kommt allerdings erst bei richtigen Stückzahlen zum tragen. Weshalb man sehr oft diese Widerstände sieht. Es gibt wahrlich schlimmeres.
@Yalu Die Ferritperle wirkt nicht wirklich wie eine Induktivität sondern mehr als ohmscher Widerstand bei hohen Frequenzen: http://www.murata.com/products/emc/knowhow/pdf/23to25e.pdf
Ich hab den Widerstand eher bei "schlechten" Treibern gesehen, also direkt aus einem AVR-Pin oder bei einfachen Komplementärstufen. Bei richtigen Treibern eher ohne Widerstand. Insofern passt das, was MaWin sagt: Bei richtigen Treibern überflüssig, weil die einen angepassten Ausgangswiderstand / Stromquelle haben. Bei einfachen Treiberstufen sinnvoll, eventuell in Verbindung mit einer Diode (über R laden, über Diode entladen des Gates).
Ich hab jetzt schon die allertollsten Sachen erlebt bei der Ansteuerung von diversen Mosfets, dass ich sagen muss, da irgendetwas verallgemeinern zu wollen ist schlichtweg Unsinn- Ja es gibt welche, die man sogar mit ner negativen Spannung ausschallten muss, weil sie sich sonst aufgrund des hohen di/dt selber aufmachen, weil der Anschlussdraht von chip zu Lötauge im source schon zu lang ist... Dass man die Ansteuerung natürlich so dich wie nur irgendwie möglich am Mosfet macht ist sicher allen klar, die Sache ist nur, wieso funktioniert dann ein anderer Transistor in der gleichen Anwendung mit einer Treiberschaltung auf dem nebenstehenden Steckbrett mit ca 15cm verdrillten Leitungen genausogut? So schlimm ist das nicht unbedingt... Ferritperlen habe ich generell als nicht schlecht erachtet, das beruhigt immer etwas. Ausprobieren! Pauschal sagen gut und böse kann man imo nicht.
whocares schrieb: > Die Ferritperle wirkt nicht wirklich wie eine Induktivität sondern mehr > als ohmscher Widerstand bei hohen Frequenzen: > > http://www.murata.com/products/emc/knowhow/pdf/23to25e.pdf Vielen Dank für die Info. Ja, durch die besonderen Eigenschaften der Ferritperle könnte die Dämp- fung der Überschwinger tatsächlich möglich sein. Ich habe mal in LTspice etwas herumgespielt und die Ferritperle als Parallelschwingkreis mit jeweils einem Serienwiderstand vor der Induktivität und der Kapazität modelliert. Mit geeigneten Werten bekommt man die Überschwinger ganz gut gedämpft. Bei vergleichbarer Dämpfung ist aber die Anstiegszeit auch nicht kürzer als bei der Dämpfung mit einem Widerstand. Die Dämpfung mit dem Widerstand hat den Vorteil, dass man dabei den Wert feiner dimensio- nieren und so gezielter das Optimum bestimmen kann. Bei der Ferritperle bleibt einem nicht anderes übrig, als eine Hand voll unterschiedliche Typen durchzuprobieren und zu hoffen, dass einer passt.
@Yalu X. (yalu) (Moderator) >etwas herumgespielt und die Ferritperle als Parallelschwingkreis mit >jeweils einem Serienwiderstand vor der Induktivität und der Kapazität >modelliert. Eine Ferritperle ist nichtlinear, kann somit also NICHT mit linearen Bauteilen simuliert werden. >gedämpft. Bei vergleichbarer Dämpfung ist aber die Anstiegszeit auch >nicht kürzer als bei der Dämpfung mit einem Widerstand. Weil dein Modell falsch ist. >nieren und so gezielter das Optimum bestimmen kann. Bei der Ferritperle >bleibt einem nicht anderes übrig, als eine Hand voll unterschiedliche >Typen durchzuprobieren und zu hoffen, dass einer passt. Damit kann man leben.
Alexander Schmidt schrieb: > MaWin schrieb: >> wenn man nur 2A braucht, man wohl keinen 10A Treiber mit 5 Ohm >> Gatewiderstand nimmt. Denn der lädt blöderweise erst mit 2A, nach >> halb umgeladen mit 1A, das letzte Viertel mit 0.5A, wird also immer >> langsamer, wohingegen echte Treiber die per Abschnürung des MOSFETs >> den Strom begrenzen eher wie Stromquellen konstant schnell umladen. > > Das stimmt so alles. Besser der richtige Treiber, als ein Widerstand > nachgeschaltet. > Es ist auch billiger einen Treiber zu nehmen der genau den Strom gibt > den man aus EMV oder anderen gründen braucht. Das alles kommt allerdings > erst bei richtigen Stückzahlen zum tragen. Weshalb man sehr oft diese > Widerstände sieht. Es gibt wahrlich schlimmeres. Es gibt auch noch andere Gründe, warum externe Widerstände sinnvoll sein können: - Bei hoher Schaltfrequenz werden Gate-Treiber mit kleinem Gehäuse und hohem Innenwiderstand manchmal ziemlich warm (z.B. MCP1402 bei 500 kHz), wenn damit ein etwas größerer Modsfet angesteuert wird. Mit einem externen Widerstand kann man erreichen, dass ein großer Teil der Wärme im Widerstand entsteht und nicht im Treiber. Man könnte zwar auch einen Treiber mit größerem Gehäuse nehmen, aber das ist nicht immer möglich bzw. die Lösung mit Widerstand ist oft preiswerter. - Manchmal möchte man den Mosfet relativ schnell ausschalten, um die Ausschaltverluste zu reduzieren, gleichzeitig aber eher langsam einschalten. Das wird oft in einer Halbbrücke bei harter Kommutierung so gemacht. Das kann man mit zwei Widerständen und einer Diode bzw. eine Diode und ein Widerstand relativ elegant machen, es gibt aber nur wenige Gate-Treiber, die von sich aus so eingestellt sind.
Falk Brunner schrieb: >>etwas herumgespielt und die Ferritperle als Parallelschwingkreis mit >>jeweils einem Serienwiderstand vor der Induktivität und der Kapazität >>modelliert. > > Eine Ferritperle ist nichtlinear, kann somit also NICHT mit linearen > Bauteilen simuliert werden. Klar, nichts ist linear. Aber spielt das in diesem Fall eine Rolle? Betreibst du die Ferritperlen am Rande der Sättigung? >>gedämpft. Bei vergleichbarer Dämpfung ist aber die Anstiegszeit auch >>nicht kürzer als bei der Dämpfung mit einem Widerstand. > > Weil dein Modell falsch ist. "Falsch" ist ein harter Ausdruck. Wie wäre es mit "nicht perfekt"? ;-) Ich habe übrigens gerade gesehen, dass es in LTspice schon ein Modell für Ferritperlen gibt. Das arbeitet ebenfalls mit linearen Komponenten, nämlich L, C, R_ser und R_par. >>nieren und so gezielter das Optimum bestimmen kann. Bei der Ferritperle >>bleibt einem nicht anderes übrig, als eine Hand voll unterschiedliche >>Typen durchzuprobieren und zu hoffen, dass einer passt. > > Damit kann man leben. Naja, mir wäre das zu viel Aufwand und etwas zu unsicher. Sollten da — wie du annimmst — tatsächlich auch die Nichtlinearitäten der Ferritper- len eine Rolle spielen, wird das Ganze im Vergleich zur Bedämpfung mit einem einfachen Widerstand viel zu kompliziert. Berechnen wird dann fast unmöglich und Ausmessen in der Schaltung ist auch schwierig, weil man mit dem Tastkopf immer auch das Schwingverhalten beeinflusst. Hast du denn festgestellt, dass die Ferritperle anstelle des Widerstands Vorteile bringt, und wenn ja, welche? Mich würde auch mal interessieren, mit welchem Typ von Ferritperle du bei welchem Mosfet-Typ die Schwingungen erfolgreich gedämpft hast.
Yalu X. schrieb: > Hast du denn festgestellt, dass die Ferritperle anstelle des Widerstands > Vorteile bringt, und wenn ja, welche? > > Mich würde auch mal interessieren, mit welchem Typ von Ferritperle du > bei welchem Mosfet-Typ die Schwingungen erfolgreich gedämpft hast. Der Unterschied zwischen Ferrit-Perle und Widerstand ist der, dass beim Ferrit nur sehr hohe Frequenzen bedämpft werden. Ein Widerstand mit z.B. 33 Ohm begrenzt den Gate-Strom auf ca. 0,3A (bei 12V Treiberspannung), was man in der Regel nicht haben möchte. Eine Ferrit-Perle hat bei 50 MHz vielleicht auch 33 Ohm, der Gate-Strom selber wird dadurch aber nicht merklich verringert. Eine Schwingung, die bei 50 MHz eine Resonanz hat, wird trotzdem ziemlich gut bedämpft.
Soweit ich weiß werden Ferrite Beads immer "in Sättigung" betrieben. Also das Störsignal sorgt dafür, dass der Kern in die Sättigung geht. Dadurch wird die hohe Frequenz über die Kernverluste in Wärme umgewandelt. Der Effekt setzt dadurch relativ "hart" ein. Im Gegensatz zum ohmschen Widerstand, der bei allen Frequenzen den gleichen Widerstand hat oder der (idealen) Induktivität, dessen Widerstand linear zur Frequenz wächst.
Simon K. schrieb: > Soweit ich weiß werden Ferrite Beads immer "in Sättigung" betrieben. > Also das Störsignal sorgt dafür, dass der Kern in die Sättigung geht. > Dadurch wird die hohe Frequenz über die Kernverluste in Wärme > umgewandelt. Nein, das ist nicht richtig. Diese Ferrit-Perlen dämpfen auch sehr schwache Stör-Signale, bei denen das Material noch nicht gesättigt ist. Weiß du überhaupt, was Sättigung bedeutet?
@ Yalu X. (yalu) (Moderator) >> Eine Ferritperle ist nichtlinear, kann somit also NICHT mit linearen >> Bauteilen simuliert werden. >Klar, nichts ist linear. Aber spielt das in diesem Fall eine Rolle? Sicher. >Betreibst du die Ferritperlen am Rande der Sättigung? Das ist nebensächlich. >"Falsch" ist ein harter Ausdruck. Wie wäre es mit "nicht perfekt"? ;-) Falsch. Punkt! >Ich habe übrigens gerade gesehen, dass es in LTspice schon ein Modell >für Ferritperlen gibt. Das arbeitet ebenfalls mit linearen Komponenten, >nämlich L, C, R_ser und R_par. Und wer sagt, dass die stimmen? Onkel LT? Schon mal was von Hystereseverlusten gehört? Die sind frequenzabhängig. Ebenso Wirbelstromverluste. Ein einfacher PSpicewiderstand ist vollkommen frequenzUNabhängig. >>Typen durchzuprobieren und zu hoffen, dass einer passt. > Damit kann man leben. >Naja, mir wäre das zu viel Aufwand und etwas zu unsicher. Das Leben ist DEUTLICH mehr als LTSpice. Und man kann und muss nicht jeden Scheiß zu 100,0% simulieren. Und nein, diese Ferritperlen sind nicht unsicher. Wie immer im Leben muss man wissen was man tut. > Sollten da — >wie du annimmst — tatsächlich auch die Nichtlinearitäten der Ferritper- >len eine Rolle spielen, wird das Ganze im Vergleich zur Bedämpfung mit >einem einfachen Widerstand viel zu kompliziert. Nö. DU machst ein Drama draus, weil es in dein LTSpice Weltbild nicht reinpasst. >Berechnen wird dann fast unmöglich Siehe oben. > und Ausmessen in der Schaltung ist auch schwierig, weil man > mit dem Tastkopf immer auch das Schwingverhalten beeinflusst. Wenn das alles so stimmen würde, dürfte man nie mehr was messen und immer alles nur simulieren. Merkst du was? Und schon mal überlegt, wie stark sich so ein Vorgang am Gate eines mittleren Msofets ändert, der vielleicht 1nF Eingangskapazität hat, wenn man dort mit einem 10pF Tastkopf rangeht? Hmmmmm . . . >Hast du denn festgestellt, dass die Ferritperle anstelle des Widerstands >Vorteile bringt, und wenn ja, welche? Ich habe aktuell keinen MOSFET-Treiber, wo ich das nachmessen kann. Fakt ist aber, dass Ferritperlen in nennenswerten Stückzahlen benutzt werden. >Mich würde auch mal interessieren, mit welchem Typ von Ferritperle du >bei welchem Mosfet-Typ die Schwingungen erfolgreich gedämpft hast. Kann ich im Moment nicht beantworten. Vielleicht weiß Mr. Schaltnetzteil aka Fralla da mehr. MfG Falk
Hallo, MaWin schrieb: > Noch 2 Bubis, > > > > die nicht verstanden haben, daß, wenn man nur 2A braucht, > > man wohl keinen 10A Treiber mit 5 Ohm Gatewiderstand nimmt. Natürlich kann man immer den passenden Gate-Treiber nehmen, sofern es ihn gibt. Die Abstufungen sind jedoch nicht unbedingt so fein wie man sie gerne hätte... Beispiel: Wir nutzen die Treiber IR2112 und IR2113 (für einphasige Geräte) sowie den IR2213 (für dreiphasige Geräte), weil diese alle zueinander pinkompatibel sind und die Ansteuerung für einphasige und dreiphasige Geräte im Prinzip gleich sind. Der - IR2112 kann +0,2A/-0,4A, der - IR2113 kann +-2A und der - IR2213 kann auch +-2A. Also hast Du gar keine Wahlmöglichkeit und musst mit Gate-Vorwiderständen arbeiten, sobald Du unterschiedlich große Module benutzt.
Johannes E. schrieb: > Simon K. schrieb: >> Soweit ich weiß werden Ferrite Beads immer "in Sättigung" betrieben. >> Also das Störsignal sorgt dafür, dass der Kern in die Sättigung geht. >> Dadurch wird die hohe Frequenz über die Kernverluste in Wärme >> umgewandelt. > > Nein, das ist nicht richtig. Diese Ferrit-Perlen dämpfen auch sehr > schwache Stör-Signale, bei denen das Material noch nicht gesättigt ist. > Weiß du überhaupt, was Sättigung bedeutet? Du hast Recht, Sättigung (des Kernmaterials durch den Strom) hat damit nichts zu tun. Weiß auch nicht wieso ich das da jetzt untergerührt habe ;-) Aber die Sache mit den Kernverlusten sollte so stimmen.
Falk Brunner schrieb: >>Ich habe übrigens gerade gesehen, dass es in LTspice schon ein Modell >>für Ferritperlen gibt. Das arbeitet ebenfalls mit linearen Komponenten, >>nämlich L, C, R_ser und R_par. > > Und wer sagt, dass die stimmen? Onkel LT? Schon mal was von > Hystereseverlusten gehört? Die sind frequenzabhängig. Ebenso > Wirbelstromverluste. Hystere-Verluste lassen sich in LTSpice simulieren, dafür gibt es spezielle Parameter. > Ein einfacher PSpicewiderstand ist vollkommen > frequenzUNabhängig. Schon, aber wenn er zu einer Induktivität parallel geschaltet ist, dann wird der Strom durch den Widerstand dadurch frequenzabhängig. Damit kann man die Wirbelstromverluste schon einigermaßen nachbilden. Es gibt aber auch Simulationsmodelle für SMD-Ferrite von Würth, die entsprechen ziemlich gut der Realität. Die bestehen vermutlich nicht aus linearen Bauelementen, allerdings sind die Modelle verschlüsselt, so das man nicht sehen kann, was genau drin steckt. Für die Simulation der Schwingungsdämpfung am Mosfet-Gate reicht aber ein einfaches Modell aus einer Induktivität mit Parallel- und Serien-Widerstand; dazu braucht man kein nicht-lineares Verhalten. Es geht doch nur darum, dass man oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz ein einigermaßen ohmsches Verhalten hat. Wo diese Grenzfrequenz liegen muss, hängt davon ab, in welchem Frequenzbereich die Schwingungen auftreten und wie groß die Strom-Anstiegszeit am Gate sein soll. Da braucht man auch nicht viel rechnen, die Ferrit-hersteller liefern in der Regel Diagramme mit, in denen der induktive und der ohmsche Anteil der Impedanz eingezeichnet ist.
Falk Brunner schrieb: > Nö. DU machst ein Drama draus, weil es in dein LTSpice Weltbild nicht > reinpasst. Mein Weltbild beschränkt sich keineswegs auf LTspice, aber: Wenn die Simulation sagt, dass eine Schaltung nicht funktioniert, dann tut sie das i.Allg. in der Realität erst recht nicht. Nur der Umkehr- schluss ist oft nicht richtig :) > Und schon mal überlegt, wie stark sich so ein Vorgang am Gate eines > mittleren Msofets ändert, der vielleicht 1nF Eingangskapazität hat, wenn > man dort mit einem 10pF Tastkopf rangeht? Hmmmmm . . . Aber es gibt auch Mosfets mit geringerer Eingangskapazität. Und der Tastkopf hat nicht nur Kapazität, sondern auch Induktivität. Wir sprechen hier von Effekten, die durch ein paar Zentimeter Leitungslänge verursacht werden. >>Hast du denn festgestellt, dass die Ferritperle anstelle des Widerstands >>Vorteile bringt, und wenn ja, welche? > > Ich habe aktuell keinen MOSFET-Treiber, wo ich das nachmessen kann. Achso. Als du dieses schriebst Falk Brunner schrieb: > Eine Ferritperle ist aber ggf. besser. Muss man messen. hatte ich gedacht, die Aussage sei aus deiner eigenen Erfahrung entstan- den und du hättest Dinge wie Anstiegszeit und Überschwinghöhe und -dauer nachgemessen. Ich habe leider auch keinen Mosfettreiber da, deswegen habe ich den Si- mulator angeschmissen, um meine Mutmaßungen wenigstens ein Bisschen mit Fleisch zu füllen. > Fakt ist aber, dass Ferritperlen in nennenswerten Stückzahlen benutzt > werden. Was ist denn das für eine Begründung? Ich weiß ganz genau, wie du darauf reagiert hättest, wenn sie von jemand anderem als dir gekommen wäre ;-)
Johannes E. schrieb: > Ein Widerstand mit z.B. 33 Ohm begrenzt den Gate-Strom auf ca. 0,3A (bei > 12V Treiberspannung), was man in der Regel nicht haben möchte. Aber auch die Induktivität einer Ferritperle "bremst" das Umladen des Mosfet-Gates etwas , wenn auch auf andere Weise als der Widerstand. Johannes E. schrieb: > Es gibt aber auch Simulationsmodelle für SMD-Ferrite von Würth, die > entsprechen ziemlich gut der Realität. Die bestehen vermutlich nicht aus > linearen Bauelementen, allerdings sind die Modelle verschlüsselt, so das > man nicht sehen kann, was genau drin steckt. Ich habe bei Laird recht komplexe und unverschlüsselte Ferritperlenmo- delle gefunden, die insbesondere auch Nichtlinearitäten berücksichtigen: http://www.lairdtech.com/Products/EMI-Solutions/Ferrite-Products/Ferrite-Chip-Beads/ Ob Hyterese drin ist, kann ich gerade nicht sagen. Da müsste man die Modelle mal etwas genauer anschauen. Aber auch mit mit diesen Modellen will es mir nicht gelingen, das Gate- Signal eines Mosfets in der Simulation nachhaltig zu dämpfen, wobei ich allerdings nicht alle 125 Typen aus der Bibliothek durchprobiert, son- dern nur einige Repräsentanten ausgewählt habe. Das Problem: Nimmt man eine Ferritperle mit kleiner Induktivität, zeigt sie kaum Wirkung. Nimmt man eine mit größerer Induktivität, trägt sie selbst zur Schwingung bei und verschlechtert das Ergebnis damit teilwei- se sogar noch. Die Schwingungen enthalten offensichtlich mehr Energie, als durch die Verluste in den von mir betrachteten Ferritperlen aufge- braucht werden kann. Deswegen keimt in mir so langsam der Verdacht, dass Ferritperlen zur Dämpfung der Gate-Signalschwingungen überhaupt nicht geeignet sind.
@ Yalu X. (yalu) (Moderator) >Deswegen keimt in mir so langsam der Verdacht, dass Ferritperlen zur >Dämpfung der Gate-Signalschwingungen überhaupt nicht geeignet sind. Weil DU etwas nicht kannst ist es unbrauchbar. Auch ne Theorie. Ich kann auch nicht Geige spielen, deshalb ist musizieren damit vollkommen unmöglich . . .
Falk Brunner schrieb: > Weil DU etwas nicht kannst ist es unbrauchbar. Auch ne Theorie. > Ich kann auch nicht Geige spielen, deshalb ist musizieren damit > vollkommen unmöglich . . . Ach Falk, warum denn immer so giftig? Wenn DU (oder auch jemand anderer) mir einen Fall konstruieren kannst (egal, ob rechnerisch, simulativ oder im realen Aufbau), wo man die positiver Wirkung der Ferritperlen erkennen kann, lasse mich meinen Verdacht sofort fallen. Aber leider kam von dir bisher nur die Aussage, dass die Sache deswegen funktionieren muss, weil > Ferritperlen in nennenswerten Stückzahlen benutzt werden.
@ Yalu X. (yalu) (Moderator) >Ach Falk, warum denn immer so giftig? Warum so absolut? >Wenn DU (oder auch jemand anderer) mir einen Fall konstruieren kannst >(egal, ob rechnerisch, simulativ oder im realen Aufbau), wo man die >positiver Wirkung der Ferritperlen erkennen kann, lasse mich meinen >Verdacht sofort fallen. Hab ich nicht. >Aber leider kam von dir bisher nur die Aussage, dass die Sache deswegen >funktionieren muss, weil "Nur"? Der Herr belieben zu scherzen . . . >> Ferritperlen in nennenswerten Stückzahlen benutzt werden. Es ist EIN Argument, wenn gleich nicht das stärkste.
Interessantes Thema, nur schade, dass nicht alle gleichgerichtet sind: MaWin: provokativ-konstruktiv Falk: oppositiv-konstruktiv Yalu: simulativ-konstruktiv Ist jetzt nicht provokativ gemeint, sondern eher auflockerativ :-) Ich habe die Erfahrung gemacht, dass die schwingungsärmsten Ergebnisse erzielt werden, wenn der Treiberausgang möglichst nah am Gate liegt, nach Möglichkeit unter 1cm, damit die induktive Komponente der Leiter- bahn minimiert wird. Daher ist es für mich nicht vorstellbar, dass irgendeine induktive Komponente, etwa in Form einer Ferritperle in diese Leitung eingefügt, eine Verbesserung erzielen soll. Letztlich handelt es sich doch um die Reihenschaltung einer Induktivität (Ferritperle) mit einer Kapazität (Gate-Kapazität). Und in Verbindung mit einer steilflankigen Ansteuerung muss! doch da eine Schwingung produziert werden. Hmm...
Immer kann der Treiber nicht nahe am Gate Plaziert werden. Oft sind Gate Übertrager im einsatzt (Stärkere Brücken). Gerade bei parallelgeschaleten Mosfets hilft ein Widerstand Schwingungen des Gates zu Verhindern. Der wichtigere Zeck, ist es aber Einschaltgeschwindigkeit zu begrenzen, wass gerade in resonanten Brückenanordnungen wichtig ist. Meiner Erfahrung nach kann eine Ferritperle nicht die Schwingungen am Gate, welche sich meist im ein- bis zweistelligen Mhz-Bereich bewegen NICHT hinreichend Dämpfen. Ich setz die Perlen eher selten ein und wenn dann meist als "nachträgliche Lösung" für EMV Probleme. Und da hilft kein Simulieren sondern, nur Testen. Die Perlen wirken durch ihre "Kernverluste" als Widerstand. Mach einer hat Versucht (auch ich früher) schlechtes Layout, welches Überschwingen in Brücken Verursacht, durch stark dämpfende Perlen zu dämpfen. Das Ergebnis war, dass diese fast glühten. Ob die Verluste im Treiber oder am Widerstand abfallen ist egal. Am besten lässt man starke Gate schwingungen, welche auch durch DS schwigungen über die DG-Kapazität aufs Gate gekoppelt werden erst gar nicht entstehen. Und da helfen Grundlegede Layoutregeln, als mit einer getakteten Leitung keine Schleife machen... MFG
Yalu X. schrieb: > Johannes E. schrieb: >> Ein Widerstand mit z.B. 33 Ohm begrenzt den Gate-Strom auf ca. 0,3A (bei >> 12V Treiberspannung), was man in der Regel nicht haben möchte. > > Aber auch die Induktivität einer Ferritperle "bremst" das Umladen des > Mosfet-Gates etwas , wenn auch auf andere Weise als der Widerstand. Die Ferrit-Perle wirkt vor allem bei einem hohen di/dt, sie begrenzt also die Stromanstiegszeit. Ein typischer Schaltvorgang an einem Mosfet läuft so ab, dass der Gate-Treiber von 0V nach 15V schaltet; durch den Innenwiderstand des Treibers wird dabei der Strom begrenzt, am Gate steigt die Spannung also relativ langsam. Die Stromänderung von z.B. 0A auf 2A geschieht wesentlich schneller (wenige ns) als die Gate-Spannung ansteigt (einige 10 bis einige 100 ns). Der Stromverlauf ist dabei ungefähr rechteckig, zumindest am Anfang; hinten raus sinkt der Strom dann irgendwie ab. Die Ferritperle begrenzt dabei vor allem den Stromanstieg ganz am Anfang, der wird etwas länger. Da diese Zeit aber meistens viel kleiner ist als die Anstiegszeit der Gate-Spannung, macht das keinen großen Unterschied. Zumindest sollte das so sein, wenn man die Induktivität der Ferritperle sinnvoll auswählt, kommt aber auch . > Aber auch mit mit diesen Modellen will es mir nicht gelingen, das Gate- > Signal eines Mosfets in der Simulation nachhaltig zu dämpfen, wobei ich > allerdings nicht alle 125 Typen aus der Bibliothek durchprobiert, son- > dern nur einige Repräsentanten ausgewählt habe. Was genau möchtest du denn dämpfen? Das "normale" Überschwingen, welches durch die Induktivität der Leitung zwischen Treiber und Mosfet erzeugt wird, bekommt man durch einen Ferrit nicht weg, es wird eher noch schlimmer. Diese Schwingungen sind auch relativ langsam, da ist ein Widerstand besser geeignet oder am besten weniger Leitungsinduktivität. > Das Problem: Nimmt man eine Ferritperle mit kleiner Induktivität, zeigt > sie kaum Wirkung. Nimmt man eine mit größerer Induktivität, trägt sie > selbst zur Schwingung bei und verschlechtert das Ergebnis damit teilwei- > se sogar noch. Die Schwingungen enthalten offensichtlich mehr Energie, > als durch die Verluste in den von mir betrachteten Ferritperlen aufge- > braucht werden kann. s. oben. > Deswegen keimt in mir so langsam der Verdacht, dass Ferritperlen zur > Dämpfung der Gate-Signalschwingungen überhaupt nicht geeignet sind. Es kommt drauf an, was man für Schwingungen hat, die gedämpft werden sollen. Ferrite sind bei sehr hochfrequenten Schwingungen sinnvoll, die in der Regel durch eine Rückwirkung vom Drain-Strom bzw. Drain-Spannung auf das Gate Entstehen. Es ist relativ schwierig, so etwas in einer Simulation nachzustellen, weil die Mosfet-Modelle dafür nicht optimiert sind und weil da auch die parasitären Induktivitäten und Kapazitäten der Leitungen bzw. Platine beteiligt sind. Ich habe in einer Simulation mal so etwas mit einem Infineon Coolmos C6 beobachtet, bin mir aber nicht sicher, ob das vielleicht auch ein Fehler im Mosfet-Modell war. Ich hab mal eine Simulation angehängt, da sieht man eine relativ hochfrequente Schwingung, wenn der Ferrit überbrückt ist. Den Ferrit habe ich durch zwei unterschiedlich große Induktivitäten jeweils mit Parallelwiderstand modelliert. Im Datenblatt der C6-Mosfets empfielt Infineon solche Ferrite bei Parallelschaltung von Mosfets.
Fralla schrieb: > Ob die Verluste im Treiber oder am Widerstand abfallen ist egal. Ganz egal ist es nicht, denn ein Treiber kann nicht beliebig viel Verlustleistung abführen. Bei einem Widerstand ist das schon deutlich einfacher.
Das ist klar, aber die gesammtleistung bleibt gleich. Und die meisten Gate treiber können den spezifizerten Strom auf liefern ohne heiß zu werden. Und die ausführungen mit thermal Pad sowieso. Ferritperlen sind oft(nicht immer) ein Hinweis, dass nicht sorgfälltig designt wurde. Und bei Gehäusformen wie CANPAK, D²pak, etc kann man sie nicht verwenden. Und nicht nur die 10nH der Anschlussbeine ist die Ursache. >Im Datenblatt der C6-Mosfets empfielt Infineon solche Ferrite bei >Parallelschaltung von Mosfets. Stimmt, aber gerade bei den C6 ist dies einfacher, im vergleich zu den giftigeren CP. Aber auch die kann man ohne parallel betreiben.
Fralla schrieb: > Das ist klar, aber die gesammtleistung bleibt gleich. Und die meisten > Gate treiber können den spezifizerten Strom auf liefern ohne heiß zu > werden. Und die ausführungen mit thermal Pad sowieso. Das hängt ja immer noch von der Taktfrequenz und der Umgebungstemperatur ab. Man muss es auf jeden Fall mal rechnen. Ein isolierender Treiber (Optokoppler oder die neueren kapazitiven Koppler) haben prinzipbedingt kein Thermal Pad.
Was passiert bei nem Coolmos in nem TO247-Gehäuse, der 50A Strom führt und dann auf einen Schlag abgeschaltet wird (Flankensteilheit <20ns) Das Problem ist jetz dass man ja das Source (und die anderen) irgendwo reinlöten muss, und ab da sind keine Layoutfehler mehr für die Fehlfunktion zuständig. Ich hatte in einer Schaltung neulich auch immer Layoutprobleme befürchtet, ein anderes Problem war das Abrissverhalten einer Freilaufdiode. Andere Diode rein und Pulse wie ausm Bilderbuch bei 50A 500V!
@ Fralla (Gast) >designt wurde. Und bei Gehäusformen wie CANPAK, D²pak, etc kann man sie >nicht verwenden. Ferritperlen gibt es auch als SMD. MFG Falk
Was man vielleicht noch sagen sollte. Ferritperlen sind vor allem dazu da, parasitäre Schwingungen zu dämpfen, die DEUTLICH höherfrequenter als die normale Schaltfrequenz sind. Sprich, wenn ich 100 kHz mit 100ns Anstiegszeit schalte (~3,5 MHz), sollen eher 20MHz++ gedämpft werden. Und nicht zuletzt sind Ferritperlen manchmal auch eher Angstperlen, deren Wirkung eher psychiologischer Art ist ;-) MfG Falk
Johannes E. schrieb: > Was genau möchtest du denn dämpfen? Das "normale" Überschwingen, welches > durch die Induktivität der Leitung zwischen Treiber und Mosfet erzeugt > wird, […] Ja, darum ging es mir, da es meiner (anfänglichen) Meinung nach in diesem Thread primär um dieses Thema ging. Fralla schrieb: > Meiner Erfahrung nach kann eine Ferritperle nicht die Schwingungen am > Gate, welche sich meist im ein- bis zweistelligen Mhz-Bereich bewegen > NICHT hinreichend Dämpfen. Johannes E. schrieb: > […] bekommt man durch einen Ferrit nicht weg, es wird eher noch > schlimmer. Diese Schwingungen sind auch relativ langsam, da ist ein > Widerstand besser geeignet oder am besten weniger Leitungsinduktivität. Ok, das deckt sich genau mit meinen Beobachtungen. > Es kommt drauf an, was man für Schwingungen hat, die gedämpft werden > sollen. Ferrite sind bei sehr hochfrequenten Schwingungen sinnvoll, die > in der Regel durch eine Rückwirkung vom Drain-Strom bzw. Drain-Spannung > auf das Gate Entstehen. Diese Rückwirkung kannte ich bisher nur in Form des Miller-Effekts, der aber zu einer Verzögerung des Gatespannungsanstiegs führt und somit der Überschwingung entgegen wirkt. Deine Simulation hat mir aber gerade gezeigt, dass es da noch andere Effekte gibt. > Ich habe in einer Simulation mal so etwas mit einem Infineon Coolmos C6 > beobachtet, bin mir aber nicht sicher, ob das vielleicht auch ein Fehler > im Mosfet-Modell war. Ich hab mal eine Simulation angehängt, da sieht > man eine relativ hochfrequente Schwingung, wenn der Ferrit überbrückt > ist. Das ist sehr interessant. Wenn man C1 (der an der Schwingung beteiligt ist) weglässt, sieht man auch sehr gut, wodurch die Schwingung angeregt wird, nämlich durch eine kurzzeitige Überhöhung der Gatespannung zu Beginn des Miller-Plateaus. Bei näherem Hinsehen ist für diese Überhö- hung die Induktivität des Source-Anschlusses verantwortlich, die sich über die Gate-Source-Kapazität auf das Gate auswirkt. Die Anschlussin- duktivitäten sind in dem von dir geposteten Mosfet-Modell enthalten, nicht aber in den bei LTspice mitgelieferten Modellen, deswegen bin ich bei meinen obigen Experimenten nicht auf diesen Effekt gestoßen. Ich hätte auch nicht gedacht, dass die Anschlussinduktivität eine so starke Wirkung hat. Da die Resonanzfrequenz viel höher ist als die durch die Gate-Leitungs- induktivität und die Eingangskapazität des Mosfets verursachte, lässt sie sich mit den von dir hinzugefügten Ferriten gut dämpfen. > Den Ferrit habe ich durch zwei unterschiedlich große Induktivitäten > jeweils mit Parallelwiderstand modelliert. Solche Ferritperlen mit 10uH und nur 10Ω Parallelwiderstand sind aber nicht realistisch, oder? Wobei das kein Problem ist, da man in der Praxis natürlich einen externen 10Ω-Widerstand parallelschalten kann. Auf jeden Fall noch ganz großen Dank für deinen Beitrag, aus dem ich einiges dazugelernt habe :)
Yalu X. schrieb: >> Den Ferrit habe ich durch zwei unterschiedlich große Induktivitäten >> jeweils mit Parallelwiderstand modelliert. > > Solche Ferritperlen mit 10uH und nur 10Ω Parallelwiderstand sind aber > nicht realistisch, oder? Wobei das kein Problem ist, da man in der > Praxis natürlich einen externen 10Ω-Widerstand parallelschalten kann. Wie realistisch das ist, kann ich nicht sagen, ich hab die Parameter so lange angepasst, bis der gewünschte Effekt da war. Zuerst hatte ich nur die mit 100 Ohm. Die hat für sehr hohe Frequenz zwar funktioniert, dafür gab es dann eine niederfrequente Schwingung. Reale Ferrit-Perlen haben über einen relativ großen Frequenzbereich ein ohmsches Verhalten, das habe ich versucht, durch die Reihenschaltung nachzubilden. So ganz falsch wird das Modell also nicht sein, auch wenn die genauen Parameter sicherlich abweichen.
Das wird scheinbar zur glaubensfrage ob die Perlen Gate Schwingungen dämpfen können. >ein anderes Problem war das Abrissverhalten einer Freilaufdiode. >Andere Diode rein und Pulse wie ausm Bilderbuch bei 50A 500V! Ist ja der klassiker. Das bei schnellem Schalten jedem mm Leitung ein Spannung stehen bleibt ist klar. Ich schalte in einem Vienna Rectifier 62A Peak über zwei antiserielle CP Fets in TO-247. Und keine Perle weit und breit. >Und nicht zuletzt sind Ferritperlen manchmal auch eher Angstperlen, >deren Wirkung eher psychiologischer Art ist ;-) Das sehe ich auch so ;)
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