IGBT ansteuern mit galv. Trennung

Moin Falk,

ich danke dir für deine Rückmeldung.

Falk Brunner schrieb:
> @  Alex (Gast)
>
>>Ich habe keine praktische Erfahrung mit der Ansteuerung von IGBTs und
>
> Hmm.
Bis dato lag der Schwerpunkt meiner (grandiosen 2) Projekte immer auf 
dem Design der Schaltung an sich. Soll heißen, dass der Gate-Treiber 
immer gestellt bzw. eine Fertiglösung aus einer anderen Schaltung 
übernommen wurde.


>>Die Applikation ist ein 3kW Wechselrichter mit BSNPC Topologie, weshalb
>>eine galvanische Trennung im Treiber notwendig ist.
>
> Und dann gleich mit einem 3kW Wechselrichter anfangen? Sportlich.
In der Tat. Allerdings habe ich bereits zwei DC/DC Wandler (3kW und 7kW) 
designed und erfolgreich in Betrieb genommen. Ganz bei 0 fange ich zum 
Glück nicht an (jedenfalls meiner Meinung nach).

>>Der IGBT hat als maximale Gate-Emitter-Spannung +-20V und eine minimale
>>Threshold Spannung von 3V, weshalb ich ihn gerne mit ca. -10V sicher
>>ausschalten möchte.
>
> Kann man über viele Wege erreichen, u.a. über einen kleinen
> Gate-Übertrager.
>
> Beitrag "Re: +-150V mit 1kHz schalten"
Danke für die beiden AN. Über einen Transformer-basierten Treiber habe 
ich auch nachgedacht bzw. gelesen, allerdings würde ich gerne einen 
Optokoppler verwenden - auch wenn der langsamer als die Trafolösung 
wäre. Ich glaube nämlich, dass ich während meiner Sinusmodulation ein 
Duty Cycle von >50% haben werde und deshalb den Trafo nicht mehr 
entmagnetisieren kann.

>>Gate-Emitter-Spannung von -10V/15V anlegen möchte. Sollte laut
>>Datenblatt kein Problem sein, denn der Schalter scheint bei ~10V voll
>>durchgeschaltet zu sein.
>
> Ist OK.
Hältst du es überhaupt für notwendig, den IGBT mit -10V auszuschalten 
bzw. siehst du Bedenken, ihn mit 0V zu schalten? Vielleicht bin ich auch 
einfach nur zu ängstlich und habe Schiss, dass der IGBTs so halb 
eingeschaltet ist und thermisch zerstört wird.

>>Jetzt frage ich mich, wie ich die -10V erreiche. Dazu möchte ich einen
>>1W, 24V DC/DC Wandler verwenden und mittels Spannungsteiler ca. 10V (mit
>>Respekt zum zweiten GND) an den Emitter des IGBTs klemmen.
>
> Prinzipiell möglich, dann muss man aber mittel passender Kondensatoren
> die virtuelle Masse HF-fest machen. Denn für den Schaltvorgang wird
> kurzzeitig sehr viel Strom gebraucht. Pi mal Daumen nimmt man 2x 22uF
> Tantal zwischen jeweils zwischen + und virtuller Masse und - und
> virtueller Masse, parallel dazu vielleicht einen 100 oder 220nF
> Keramkkondensator.

Okay, die Kondensatoren habe ich nicht auf Rechnung gehabt. Danke für 
den Hinweis.


Gruß,
Alex

Mit einem Trafo kann man auch über 50% fahren. Die Entmagnetisierung 
muss nur auf eine entsprechende höhere Spannung erfolgen. Denn über 50% 
kommst du bestimmt, egal welche Form von NPC Toplogie.

Jedoch würde ich auch eine Floatende Spannungsversorgung empfehlen, um 
ein sicheres niederhalten des Gates zu verhindern (gegen dV/dt turn on).

Es kommt auf den IGBT an ob der negative Spannung zum sicheren 
Abschalten braucht.
Bei so kleinen IGBTs (TO-247) hab ich es noch nicht als notwendig 
gesehen diese negativ anzusteueren. Bei größeren Modulen wird die 
notwendigkeit auch immer weniger (Wenn ich Inverter im 100kW Bereich mit 
jetzt und vor Jahr 2000 vergleiche).

In deinem Fall würde ich sie gewöhnlich uniploar ansteuern, jedoch für 
sichere Abschaltung sorgen. (Auch beim Startup wo gewöhnliche 
Trafoansteuerungen aufgrund der meistverwendeten AC-Kopplung noch nicht 
so niederohmig das Gate runterziehen können)

MFG Fralla

Falk Brunner schrieb:
> @  Alex (Gast)
>
>>Danke für die beiden AN.
>
> Auch mal reigeschaut?
Jetzt sogar bis zum Ende.

Meinem Verständnis nach sind die Schaltungen relativ komplex.
>>Duty Cycle von >50% haben werde und deshalb den Trafo nicht mehr
>>entmagnetisieren kann.
>
> Musst du in der Lösung gar nicht. Schau sie dir an.
Ja, hast recht.
>>Hältst du es überhaupt für notwendig, den IGBT mit -10V auszuschalten
>>bzw. siehst du Bedenken, ihn mit 0V zu schalten?
>
> Keine Ahnung, mit solchen Leistungsklassen kenn ich mich nicht aus.
> Schaden kann die negative Gatespannung nicht.

Okay, dann suche ich mal weiter - oder ich lasse es drauf ankommen :)

Danke.

Gruß

Fralla schrieb:

> Jedoch würde ich auch eine Floatende Spannungsversorgung empfehlen, um
> ein sicheres niederhalten des Gates zu verhindern (gegen dV/dt turn on).
Was genau meinst du mit einer floatenden Spannungsversorgung?
> Es kommt auf den IGBT an ob der negative Spannung zum sicheren
> Abschalten braucht.
> Bei so kleinen IGBTs (TO-247) hab ich es noch nicht als notwendig
> gesehen diese negativ anzusteueren. Bei größeren Modulen wird die
> notwendigkeit auch immer weniger (Wenn ich Inverter im 100kW Bereich mit
> jetzt und vor Jahr 2000 vergleiche).
Hmm, dann lasse ich es wohl mal darauf ankommen und steuere den IGBT mit 
0V/15V an.

Btw:
Ich habe in einer alten Hausarbeit eine Konzeptschaltung meines 
ehemaligen Profs. für einen galv. getrennten Gate-Treiber gesehen. Dort 
wurde mein Prinzip genau so gehandhabt, allerdings mit Zenerdioden als 
Spannungsteiler anstelle der Widerstände.

> In deinem Fall würde ich sie gewöhnlich uniploar ansteuern, jedoch für
> sichere Abschaltung sorgen. (Auch beim Startup wo gewöhnliche
> Trafoansteuerungen aufgrund der meistverwendeten AC-Kopplung noch nicht
> so niederohmig das Gate runterziehen können)
Ja, unipolare Modulation ist angedacht gewesen.

Gruß

Falk Brunner schrieb:
> @  Alex (Gast)
>
>>Meinem Verständnis nach sind die Schaltungen relativ komplex.
>
> Bitte? Was ist an ZWEI popeligen MOSFETs komplex?
> Und auch die Luxusvariante in der anderen AN ist sehr überschaubar.

Damit meinte ich etwas wie die angehängte Schaltung. Da erkenne ich das 
Nutzen/Aufwand Verhältnis noch nicht.

Aber sei es drum. Ich respektiere deine Meinung und bin dir für deine 
Hilfe dankbar.

Es gibt ja zwei Probleme beim Ausschalten:
1.Turn-On durch die Millerkapazität bei hohen dV/dt an EC.
2.Turn-On durch die Emitterinduktivität, bei -di/dt im Emitter.

Unter 0V ziehen hilft da nicht während dem Schaltvorgang, sonder der 
gegenüberliegende Brücken IGBT (schnell) eingeschaltet wird und der 
Strom kommutiert.

>Das muss man aber immer im Gesamtsystem betrachten, das bedeutet, mann
>muss sich überlegen, wie groß das di/dt ist, wie groß sind die
>parasitären Induktivitäten außerhalb des Gehäuses usw.

Das stimmt meine Aussage war zu allegmein, es kommt auf Layout und 
Schaltgewindigkeit an. Bei TO-247 brauchte ich aus eigener Erfahrung 
kein Bipolares-Gate, auch bei hohen Leistungen und Schaltgeschwindikeit 
nicht. Dies funktionierte aber nur langwierigern Layoutoptimierungen. 
Dann brachte eine Bipolares Drive auch keine Wirkungsgradverbesserungen.

>Aber so pauschal sollte man das nicht formulieren, dass beim TO247
>generell keine negative Gate-Spannung sinnvoll ist.
Ja richtig, dass man dann nicht generell sagen sollte, das Gehäuse 
braucht keine neg. Gatespannung.

So manch ein Hersteller verwendet "Clamp-On" Treiber für TO-247 Gehäuse 
sich das Leben zu erleichtern.

Bei IGBT Modulen, insbesoders mit Common Emitter-Anschluss ist es aber 
unbedingt zu empfehlen bipolare Gateansteuerung zu verwednen.

Bei dem 3kW Teil wie in diesem Fall kannst du aber sicher unipolar 
Treiben.


MFG Fralla

Heute nimmt man da Keramikondensatoren, zb 22µ/25V. Gibts in 1210 somit 
auch keine Notwendigkeit für teuere Flexterm-Typen. Sorge um Pulsströme 
braucht man auch nicht haben... Und 10µ reichen auch zur Pufferung der 
Treiberversorgung(in diesem Fall)

MFG Fralla