Hallo, ich entwickle zur Zeit einen Vollbrücken DC/DC-Wandler, der von einer PFC mit ca. 390 V Ausgangsspannung gespeist wird. Die Ansteuerung der MOSFETs würde ich gerne direkt über HV MOSFET-Treiber machen (ohne Trafos). Hierzu habe ich mir den Halbbrückentreiber NCP5181DR2G von ON Semiconductor herausgesucht (max. 600 V, mit Bootstrap Kondensator zur Ansteuerung des High-Side MOSFETs). Allerdings stehe ich jetzt bzgl. der Luft- und Kriechstrecken auf dem Schlauch. Für direkt vom Netz abgeleiteten Spannungen brauche ich laut EN 61010-1 etwa 1,2 mm Luft- und 2 mm Kriechstrecke (Netzspannung 230 V AC, Arbeitsspannung ca. 400 V DC, FR-4 Leiterplatte, Verschmutzungsgrad 1, Betrieb unter 2000 m Höhe). Aber wie behandele ich die Signale zur MOSFET-Ansteuerung? Gelten diese auch als direkt vom Netz abgeleitet? Mit dem SO-8 Gehäuse des NCP5181DR2G komme ich ja nur auf eine Kriechstrecke von ca. 0,7 mm zwischen den Pins. Möglichkeiten: - Mit der geringen Kriechstrecke leben (gibt es hierzu weitere Normen und Infos, welche hierzu Aussagen machen)? - Den Bereich mit den geringen Kriechstrecken nachträglich mit Lack isolieren? - Doch lieber Transformatoren zur Ansteuerung der Gates nehmen? Ich würde mich freuen, wenn mir jemand weiterhelfen kann! P.S.: das soll kein "Bastelprojekt" werden sondern ein "richtiges" Produkt. Deshalb wäre es schön wenn eure Meinungen auch begründet werden können (Norm, ...) Vielen Grüße, Florian
@Florian F. (florianton) >Aber wie behandele ich die Signale zur MOSFET-Ansteuerung? >Gelten diese auch als direkt vom Netz abgeleitet? Sicher. >Mit dem SO-8 Gehäuse des NCP5181DR2G komme ich ja nur auf eine >Kriechstrecke von ca. 0,7 mm zwischen den Pins. Nimm einen Treiber, der die HV-Pins auf der einen und die GND-bezogenen Pins auf der anderen Seite hat, ala IR2111. Einen IR2104 würde ich nicht nehmen, dort liegen die Potentiale teilweise auf einer Seite, nur durch einen Pinabstand getrennt. >- Mit der geringen Kriechstrecke leben (gibt es hierzu weitere Normen >und Infos, welche hierzu Aussagen machen)? Würde ich nicht machen. >- Den Bereich mit den geringen Kriechstrecken nachträglich mit Lack >isolieren? Das schon eher. >- Doch lieber Transformatoren zur Ansteuerung der Gates nehmen? Muss nicht sein. >Deshalb wäre es schön wenn eure Meinungen auch begründet werden können >(Norm, ...) Die Norm ist für die Prüfer und Anwälte. Wenn es dir deine Kiste nach einiger Zeit bei ungünstigen Klimabedingungen normgerecht zerlegt, stehst du dumm da.
Hallo Falk, danke für die schnelle Antwort! > Nimm einen Treiber, der die HV-Pins auf der einen und die GND-bezogenen > Pins auf der anderen Seite hat, ala IR2111. Einen IR2104 würde ich nicht > nehmen, dort liegen die Potentiale teilweise auf einer Seite, nur durch > einen Pinabstand getrennt. Um einen hohen Wirkungsgrad des Wandlers zu erreichen, soll dieser Spannungsfrei schalten ("Phase-Shifted ZVS Full-Bridge Topology"). Die Zeiten der 4 MOSFETs werden direkt vom Controller UCC2895 generiert. Deshalb brauche ich einen Halbbrückentreiber mit separaten Eingangssignalen für den High- und Low-Side MOSFET. Darüber hinaus verfügt der Controller auch über eine Cycle-by-Cycle Stromüberwachung. Damit diese funktioniert müssen die MOSFETs beim Erreichen der Schwelle schnell abgeschaltet werden. Viele Grüße, Florian
Nimm doch einzelne Treiber für High und Lowside. Gesamt kannst du den Treiber von anderen isolieren, bzw genug Abstand halten (du musst zwischen Funktions- und Schutzisolierung unterscheiden). Das Gate an sich hat ja dann nur 15V. Da brauchst du dann nicht viel Abstand. Wir verwenden: Schutzisolierung: 4,5mm Funktionsisolierung: 2mm
Hallo Jens, > Nimm doch einzelne Treiber für High und Lowside. Gesamt kannst du den > Treiber von anderen isolieren, bzw genug Abstand halten (du musst > zwischen Funktions- und Schutzisolierung unterscheiden). > Das Gate an sich hat ja dann nur 15V. Da brauchst du dann nicht viel > Abstand. Gute Idee mit den einzelnen Treibern! Ich schaue mal, ob ich was passendes finde. P.S.: Es ist mir noch immer schleierhaft, für was es dann Halbbrückentreiber für hohe Spannungen in Gehäusen mit einem so kleinen Abstand zwischen den Pins gibt... Gruss, Florian
Ja, die deutschen Gesetze scheinen die internationalen Hersteller nicht zu interessieren. Ein FET im TO-220 hat am Gehäuse lt. Datenblatt 1,45mm Kriechstrecke. Und das muß z.B. beim STP5NK100 für dauernde 1000V Betriebsspannung reichen. 1,45mm / 1000V * 400V = 0,58mm. Da sind Deine 0,7mm also deutlich besser. Nochn Beispiel: Farnell: 1855859 Kondensator 2kV im 1206, Kriechstrecke: 1,75mm Also nur 0,875mm/1kV Bauteile für hohe Spannungen, die zu deutschen Bestimmungen konform sind, sind nur schwer, sehr teuer oder unmöglich zu beziehen.
> Ja, die deutschen Gesetze scheinen die internationalen Hersteller nicht > zu interessieren. > > Ein FET im TO-220 hat am Gehäuse lt. Datenblatt 1,45mm Kriechstrecke. > Und das muß z.B. beim STP5NK100 für dauernde 1000V Betriebsspannung > reichen. > > 1,45mm / 1000V * 400V = 0,58mm. > Da sind Deine 0,7mm also deutlich besser. > > Nochn Beispiel: > Farnell: 1855859 > Kondensator 2kV im 1206, Kriechstrecke: 1,75mm > Also nur 0,875mm/1kV > > Bauteile für hohe Spannungen, die zu deutschen Bestimmungen konform > sind, sind nur schwer, sehr teuer oder unmöglich zu beziehen. Hallo Peter, heist das dann im Umkehrschluss das es üblich ist mit solchen geringen Kriechstrecken zu arbeiten? Das Problem mit dem FET kommt natürlich auch noch auf mich zu. Wobei ich dort evtl. auf einen im TO-247 Gehäuse ausweichen könnte. Gruss, Florian
> http://www.fairchildsemi.com/ds/FA/FAN73933.pdf
Hallo Gregor,
das Gehäuse sieht, was die Luft- und Kriechstrecken anbelangt, schon
vernünftiger aus.
Ich habe gerade mal bei Fairchild nach ähnlichen Treibern geschaut.
Es gibt auch Versionen ohne interne Dead-Time, welche für meine
Anwendung besser geeignet sind (ZVS, die Totzeit wird vom Controller
UCC2895 eingestellt).
Ich muss mal prüfen, ob mir die längere Propagation-Delays bei der
Cycle-to-Cycle Strombegrenzung Probleme bereiten.
Gruss, Florian
Niemand behauptet, dass alle diese Bauteile in den dreckigsten Umgebungen ohne Zusatzmaßnahmen eingesetzt werden können. Darum muss sich der Anwender kümmern. Steht halt nur selten direkt dort. Mit der passenen sauberen Umgebung oder Schutzlackierung funktionieren die Bauteile schon.
Normen sind nicht für Prüfer und Anwälte, sie erleichtern das sichere Konstruieren sehr: Ich muß mir keine heftigen Gedanken über die Größe von Luft- und Kriechstrecken machen, ich kann es einfach nachlesen unter welchen Rahmenbedingungen sie als ausreichend sicher gelten. Genausowenig ist dieser Standard für Mess-, Steuer- und Regelgeräte ein Gesetz oder "deutsch". Es gibt eine nationale (DIN EN...), weitere andere nationale (BS, SN, ...) eine europäische (EN) und eine internationale Ausgabe (IEC). Die Amis habe sie (UL 61010-1), die Kanadier (CAN/CSA C22.2 No. 61010-1), usw...
Nur muß man diese Normen bei vielen modernen Bauelementen erheblich unterschreiten. Da fragt man sich dann schon, welchen Sinn eine Norm haben soll, die man nicht einhalten kann, weil schon die Hersteller sich nicht danach richten. Ich hab z.B. ein 3kV-Modul eingesetzt, der hatte ein Metallgehäuse und der Abstand zum HV-Ausgangspin war nur 2mm! Prompt hats dann auch auf der Platine gebratzelt. Ich hab dann im Redesign das obere Lötauge weggenommen, mehr konnte ich nicht tun. Und der Hersteller behauptete steif und fest, ich wäre der erste mit dem Problem gewesen.
@Peter Der Hersteller muß sich nicht danach richten, der Konstrukteur kann es (wenn er will). Entweder letzterer wendet das Teil falsch an, oder der Hersteller hat einen sehr schlechten Job gemacht, für die vorgesehene Verwendung, wenn es nicht passt. Normen werden auch nicht unterschritten, sondern allenfalls nicht angewendet, oder zumindest Teile davon. (Ohne Deine Anwendung zu kennen, das Metallgehäuse des Moduls könnte isoliert verbaut werden..., aber das ist alles nur Spekulation, brauchen wir nicht weiterführen). Eher ist es jedoch so, der "findige" Entwickler sieht eine Möglichkeit ein Teil für seinen Anwendungszweck zu nutzen, welcher vom Hersteller eigentlich nicht angedacht war, es aus Preis- oder Funktionsgründen dennoch Sinn machen kann.
Meine Kunden wollen von mir eine zuverlässig funktionierende Elektronik entwickelt haben. Bei der Entwicklung halte ich mich so weit es geht an die Normen für den zugehörigen Anwendungsbereich. Deren Anforderungen haben meiner Meinung nach in der Regel schon einen gewissen Praxisbezug. Darüber hinaus erspare ich mir die Diskussionen, warum ich diese Anforderungen nicht einhalte. Wenn ein technisches Problem nicht anders lösbar ist muss man an einzelnen Stellen von den anzuwendenden Normen abweichen. Das sollte dann aber auch gut begründet sein (inkl. Analyse evtl. resultierender Fehlerquellen). Ich wollte auch keine Diskussion über Sinn und Unsinn von Normen anstoßen. Mir ging es mehr darum, ein paar Meinungen aus der Praxis zum Thema Luft- und Kriechstrecken an Bauteilen auf der Leiterplatte einzuholen. Es sind ja auch schon gute Anregungen gekommen (z.B. einzelne High- und Low-Side MOSFET-Treiber oder Gehäuse mit unbeschalteten Pins für größere Abstände). Diskussionspunkte: - wie wählt ihr eure Luft- und Kriechstrecken für bestimmte Bereiche (z.B. für Netzspannungen und abgeleitete Spannungen, Ansteuerkreise, ...)? - vergrößert ihr die Kriechstrecken durch gefräste Schlitze (teuer)? - setzt ihr zusätzliche Schutzlacke bzw. Vergussmittel (nur kritischen Stellen bzw. komplette Leiterplatte)? - modifiziert ihr Bauteile (Abwinkeln von Transitor-Anschlussbeinen um größere Abstände zu erreichen)? - verwendet ihr zur Erhöhung der Luft- und Kriechstrecken größere Transistorgehäuse (z.B. TO-247 statt TO-220)? - bevorzugt ihr Transformatoren zur Ansteuerung von HV MOSFETs? Gruss, Florian
Scheint dein erstes Projekt zu sein. Im Allgemeinen bestimmt der Kunde wieviel Norm er will/brauch. Jede zusätzliche Normierung wird mit sattem Aufpreis gegengerechnet. Irgendwann reichts dem Auftraggeber und er sagt ja zum Status Quo. Alles dokumentieren. Ferrtich.
Abdul K. schrieb: > Scheint dein erstes Projekt zu sein. Im Allgemeinen bestimmt der Kunde > wieviel Norm er will/brauch. Jede zusätzliche Normierung wird mit sattem > Aufpreis gegengerechnet. Irgendwann reichts dem Auftraggeber und er sagt > ja zum Status Quo. Alles dokumentieren. Ferrtich. Warum unterstellst Du mir dass das mein erstes Projekt ist (ist es nicht)? Hälst Du meine Fragen wirklich für so trivial? Warum zeigst Du nicht lieber an ein paar Beispielen auf, wie Du solche Anforderungen erfüllst? Das hätte mir bestimmt mehr geholfen... Gruss, Florian
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.