Hallo! Ich habe da mal eine generelle Frage zu Mosfet Halbbrücke wie z.b. der CMOS Inverter Schaltung. Dieser besteht ja aus einem PMOS für die High-Side und einem NMOS für die Low-Side. Werden die Transistoren nun mit einem Signal angesteuert, oder bedarf es hier einer besonderen Schaltung, die einen Shoot-Through verhindert? Wann werden Half-Bridge-Treiber zum Ansteuern von solchen Halbbrücken genommen?
wenn du die Brücke diskret aufbaust, dann musst du durch eine geschickte ansteuerung sicherstellen, dass nie beide MOSFETs leiten. Viele integrirte schaltungen haben eine solche sicherheitsschaltung bereits integriret Halbbrückentreiber dienen dazu die MOSFETS korrekt anzusteuern
Danke erst mal für die Antwort. Wie genau sieht denn jetzt aber der Aufbau von handelsüblichen Invertern aus? Z.B. vond em SN74HC04. Gibt es während des Schaltvorgangs einen kurzen Shoot-Through oder ist im Inverter noch eine Schutzschaltung vorhanden?
Hör auf Halbbrücken mit CMOS-Invertern zu vergleichen. Schaltplan ist der gleiche, allerdings hast du beim CMOS-Inverter einen CMOS-MOSFET und bei der Halbbrücke einen Leistungs-MOSFET. Der Unterschied besteht einfach gesagt darin, dass der CMOS-MOSFET einen hohen Rdson hat, sodass der Stromfluss ohnehin gering ist. Der Leistungs-MOSFET hat einen Rdson im mOhm Bereich, sodass z.B. durch eine Einschaltverzögerung (zwei antiparallele Diode und in einem Zweig ein Widerstand 1-2 Ohm) sichergestellt werden muss, dass es nicht dazu kommt das beide leiten. Im Inverter sind lediglich Schutzbeschaltungen gegen ESD vorhanden nicht aber gegen ein Shoot-Through
Okay, danke für diese hilfreiche Antwort!! Kannst du evtl Literatur empfehlen, wo ich mich besser in das Thema einlesen kann? Also wenn ich eine Normale Mosfet- Halbbrücke habe, dann nehme ich am Besten einen Halbbrücken Treiber um diese anzusteuern?
@ Neuling (Gast) >Wie genau sieht denn jetzt aber der Aufbau von handelsüblichen Invertern >aus? Z.B. vond em SN74HC04. Gibt es während des Schaltvorgangs einen >kurzen Shoot-Through Nicht ganz, aber der Stromverbrauch geht kurz hoch. Sieht man recht gut ebeim Vergleich vom alten, bipolaren NE555 mit der neuen CMOS-Variante NE7555 oder TLC555. http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/test555.htm >oder ist im Inverter noch eine Schutzschaltung >vorhanden? Jain, es werden passende Transistoren benutzt, sodass weitestgehend der eine schon zu ist, wenn der andere anfängt zu öffnen. Das Ganz ist natürlich vollintegriert auf einem IC.
Hallo, Literatur zu dem Thema stammt aus unterschiedlichen Disziplinen. Ich finde es wichtig alle Effekte am MOSFET zu verstehen !bevor! man Schaltungen entwickelt. http://www.amazon.de/Halbleiter-Leistungsbauelemente-Eigenschaften-Zuverl%C3%A4ssigkeit-Josef-Lutz/dp/3540342060 Am einfachsten informierts du dich dann darüber, wie man eine Halbbrücke aufbaut. Dazu benötigst du passende "Gate-Treiber". Ein solcher Gatetreiber kann je nach MOSFET und Einsatzgebiet (Brückenspannung, Schaltfrequenz) im einfachsten Fall aus dem Ausgang eines uCs bestehen. Mit steigender Frequenz, Brückenspannung, MOSFET-Eingangskapazität steigt aber auch die benötigte Treiberleistung, da die Gates der MOSFETs umgeladen werden müssen. Es gibt dann integrierte Treiberbausteine, die dir einiges an Arbeit abnehmen (Totzeit, ...). Natürlich gibt es in Sachen Integration keine Grenze, sodass du auch komplette Halbbrücken-Leistungsmodule + Halbbrücken-Treiberbausteine bekommst. Wie gesagt solltest du aber mit dem Verständnis am Anfang der Integration und nicht am Ende anfangen.
Achso: Hier das Layout eines kompletten CMOS-Inverters ohne ESD-Schutz: http://www.ee.columbia.edu/~kinget/EE6314_F04/tutorials/inv_lay2.gif
Die meisten Halbbrücken benutzen zwei N-Kanal Mosfets - wegen dem geringeren Rdson. Dann muss man zum Ansteuern des oberen Mosfet mit bootstrap oder Wandlern eine höhere Spannung (als die Betriebsspannung) erzeugen und braucht level-shifter. Außerdem benötigen Leistungsmosfets hohe Ansteuer-Spitzenströme (einige Ampere) zum schnellen schalten. Das alles machen die Halfbridge driver.
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