Ich suche nach Lösungen, um mehrere (8) recht große (30A) High-side FETs galvanisch getrennt (auch voneinander) zu schalten. Die Potenzialdifferenz kann 400V betragen und die Schaltgeschwindigkeit muss im µs-Bereich liegen. Bislang setze ich Optokoppler und kommerzielle DC/DC Konverter ein, das wird aber zu groß und zu teuer und auch die Lösungen von Analog Devices werden bei der benötigten Stückzahl teuer... Gibt es da billigere Lösungen?
Ich hätte dir zu genau den AD-Treibern geraten. Bei großen MOSFETs (haben große Kapazitäten) braucht es sehr große Ansteuerströme (1A aufwärts!) um Schaltzeiten im µs-Bereich zu bekommen. Bei den hohen Spannungen kommt dich eine diskrete Lösung teurer! Die 8 fetten MOSFETs waren dir nicht zu teuer, aber bei der Ansteuerung willst du geizen??
Naja ein ADuM6132 kostet in geringen Stückzahlen 5€ und schaltet 1 MOSFET und das dann 8x.... Die MOSFETS sind nicht so teuer (<1€)
Georg schrieb: > Bislang setze ich Optokoppler und kommerzielle DC/DC Konverter ein, das > wird aber zu groß und zu teuer Hast du da Zahlen dafür? Wie groß? Wie teuer?
Gate Übertrager funktionieren bei mir leider nicht, da ich 100% Duty-Cycle brauche. Also ist eine galvanisch getrennte Versorgung und eine getrennt eansteuerung erforderlich.
Wenn man mal die Dokumente studiert und etwas drüber nachdenkt, kann man auch mit einem sehr kleinen Übertrager 100% Tastverhältnis erreichen. Stichwort Entmagnetisierung mit geringem Strom, Remanenzkurve.
Georg schrieb: > Bislang setze ich Optokoppler und kommerzielle DC/DC Konverter ein, Kannst du die Highside-Transistoren vielleicht mit einer Bootstrap-Versorgung betreiben? Das würde vermutlich am meisten Kostenersparnis bringen. Ansonsten könntest du für die potentialfreie Versorgung auch einen ungeregelten Durchflusswandler mit z.B. 4 Sekundärwicklungen verwenden (jewils für 4 Mosfets), also zwei solcher Wandler für alle Mosfets zusammen. Je nach Stückzahl könnte es günstiger sein, Übertrager mit jeweils 2 Sekundärwicklungen zu verwenden; da braucht man zwar doppelt so viele, dafür sind sie entsprechend kleiner und billiger. Was kosten denn deine Optokoppler im Moment? Ich denke nicht, dass andere Technologien (z.B. Adum) billiger sind, die haben eher den Vorteil, dass sie eine geringere Propagation-Delay haben. Brauchst du eine galvanische Trennung zwischen Treiber und Low-Side Potential? Wenn nicht, könnte ein Highside-Treiber wie z.B. ein FAN73711 interessant sein. Falls du doch eine galvanische Trennung brauchst, dann könnte man einen 4-Kanal Optokoppler oder Adum nehmen mit der Ausgangsseite auf Low-Side Potential und dann 4 Highside-Treiber ohne Potentialtrennung.
Bootstrap geht nicht, da ich 100% PWM brauche. Die galvanische trennung ist prinzipiell nicht nötig, sondern nur wegen der Potenzialdifferenzen. Ein einfacher Spannungswandler wäre natürlich eine gute Lösung, welche Bauteile gibt es da? Habe z.B. den MAX845 gefunden, bei dem brauche ich dann aber entweder einen Übertrager mit Windungsverhältnis >1:2 um ~10V auf der galvanisch getrennten Seite zu bekommen. Ich habe eine 12V Spannungsversorgung (stabil), der MAX845 verträgt aber max. 6V. Oder gibt es was ähnliches mit H-Brücke um noch höhere Spannungen oder galvanisch getrennte +-12V zu erzeugen um den NMOS sicherer abzuschnüren?
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http://www.mikrocontroller.net/attachment/163278/an-950.pdf Figure 7, Seite 3 Ansteuerung mit einem Puls 10V/1us, das reicht zum schalten. Danach negativer Puls mit 0,5V/20us. Schwups ist der Kern wieder entmagnetisiert, ohne dass der Mosfet abgeschaltet wurde. Für das Abschalten das Gleiche mit anderer Polarität. Damit ab un an das Gate nachgeladen wird, muss man halt per Taktgenerator alle paar ms einen Refreshpuls erzeugen, sollte aber kein großes Problem sein. Einfach und preiswert ohne exotische Bauteile. Spannungsfeste Übertrager braucht man so oder so. Müssen aber keine sichere Trennung haben, damit werden sie klein und billig. Z.B. 7156951 bei RS Components http://de.rs-online.com/web/p/ringkern-transformatoren/7156951 Siehe Anhang. Der TLC555 macht ein Rechtecksignal mit ca. 5% Tastverhältnis und 40kHz, macht ~1uS breite Pulse. Die gehen einmal normal und einmal invertiert auf den Leistungstreiber IC2, der als H-Brücke den Übertrager ansteuert. Der Kondensator hält den Gleichanteil vom Trafo fern. Der Steuereingang ON_OFF steuert die Invertierung des Rechtecksignals, sodass man einmal 5% und einem 95% Tastverhältnis erreicht. Duch den Kondensator C1 wird daraus 5% positiver Puls und 5% negativer Puls. Im Moment ist er für Schaltströme von ca. 1A für 1us ausgelegt. Njoy
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Und mittel zweier antiserieller MOSFETs kann man sogar Wechselspannung schalten.
Gefällt mir, der Ansatz mit der Zwischenentmagnetisierung!
Georg schrieb: > Oder > gibt es was ähnliches mit H-Brücke um noch höhere Spannungen oder > galvanisch getrennte +-12V zu erzeugen um den NMOS sicherer > abzuschnüren? Da brauchst du keine H-Brücke, es geht auch ein Halbbrücken-Gegentaktwandler. So wie hier, aber ohne die Speicherdrossel am Ausgang: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/hgw_smps.html Sekundärseitig kann man da im Prinzip beliebig viele Wicklungen drauf machen und die Ausgangsspannung lässt sich über die Windungszahl einstellen. Statt der beiden Mosfets kann man bei kleinen Leistungen einen Gate-Treiber-IC mit internen Mosfets verwenden.
Falk Brunner schrieb: > Ansteuerung mit einem Puls 10V/1us, das reicht zum schalten. Danach > negativer Puls mit 0,5V/20us. Schwups ist der Kern wieder > entmagnetisiert, ohne dass der Mosfet abgeschaltet wurde. Für das > Abschalten das Gleiche mit anderer Polarität. Damit ab un an das Gate > nachgeladen wird, muss man halt per Taktgenerator alle paar ms einen > Refreshpuls erzeugen, sollte aber kein großes Problem sein. Ein kleiner Nachteil bleibt aber. Wenn die Primärseite ausfällt und nicht immer On-Impulse nachschiebt wird das Gate der Leistungsfets nur durch die Selbstentladung entladen. Damit floatet der Fet schön langsam durch die Kennlinie und raucht sicher bei genügend Last ab. Bei vielen Anwendungen würde ich Bauchschmerzen kriegen, wenn zum sicheren Ausschalten ein Impuls kommen MUSS. Das Ausbleiben der Impulse vom GDT sollte reichen um einen sichern Zustand herzustellen. Eventuell übersehe ich ja auch was.
@ temp (Gast) >Ein kleiner Nachteil bleibt aber. Wenn die Primärseite ausfällt und >nicht immer On-Impulse nachschiebt wird das Gate der Leistungsfets nur >durch die Selbstentladung entladen. Damit floatet der Fet schön langsam >durch die Kennlinie und raucht sicher bei genügend Last ab. Bei vielen >Anwendungen würde ich Bauchschmerzen kriegen, wenn zum sicheren >Ausschalten ein Impuls kommen MUSS. Stimmt, aber das ist ja keine vollständige, erprobte Schaltung sondern eine Idee. Für die sichere Abschaltung packt man halt ein retriggerbares Monoflop ans Gate und schaltet beim Ausbleiben der Steuerpulse aus.
Ach ja, kleiner Nachtrag. Man braucht nur einen Leistungstreiber als Halb-Brücke, nicht zwei. Denn mit zwei hat man am Ausgang die doppelte Spannung, was hier ~24V wären, die man aber eher nicht für eine MOSFET-Ansteuerung braucht. Also einfach ein Ende des Trafos auf GND. Damit reduziert sich auch der Aufwand auf EIN XOR Gatter. Damit braucht der OP für seine 8 Kanäle nur 4x ICL7667 und 2x4030. Wenn das nicht preiswert ist?!?
Da ich auf die galvanische Trennung verzichten kann, wären ja High-side Treiber (IR2xxx etc.) eine Lösung, solange sie mit >200V umgehen können. Da ich ja 100% ON benötige halt nicht mit einer Bootstrap-Schaltung sondern mit einem möglichst einfachen DC/DC Konverter versorgt. Oder gibt es da was mit eingebauter Charge Pump und einer möglichen Schaltspannung von >200V?
@ Gregor B. (gbo)
>http://www.ti.com/lit/an/slva444/slva444.pdf
Naja, zwischen einer Handvoll Volt Eingangsspannug und 400VDC ist dann
doch ein kleiner Unterschied. Klar kann man auch eine 400V Kaskade
bauen, aber irgendwann wird es albern.
@ Georg (Gast)
Was passt dir denn an meiner Idee nicht? Einfacher und billiger geht es
kaum.
@Falk: Vielen Dank für deine Schaltungsidee, aber wirklich ausgereift und sicher wirkt sie halt nicht...
Falk Brunner schrieb: >>http://www.ti.com/lit/an/slva444/slva444.pdf > > Naja, zwischen einer Handvoll Volt Eingangsspannug und 400VDC ist dann > doch ein kleiner Unterschied. Klar kann man auch eine 400V Kaskade > bauen, aber irgendwann wird es albern. Diese Schaltung ist nicht wirklich für hohe Spannungen geeignet. Ich setzte diese Schaltung aus einer App-Note von IRF (s. 18) in einem Projekt mit 360V DC-Spannung ein: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf Den 100k-Widerstand muss man natürlich an die Spannung anpassen.
@ Johannes E. (cpt_nemo) >Ich setzte diese Schaltung aus einer App-Note von IRF (s. 18) in einem >Projekt mit 360V DC-Spannung ein: >http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf Clever! Aber warum baut sowas kein Hersteller schon in seine ICs ein, der Aufwand ist doch eher gering?
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