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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Auswahl IGBT / Mosfet


Autor: Kai Kaum (Gast)
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Hallo !

Ich möchte eine Phasenabschnittssteuerung bauen und bin auf der Suche
nach geeigneten Bauteilen. Bei den Mosfets bzw. IGBTs werde ich aber
von der Fülle an vorhandenen Teilen erschlagen.

Ich steuere den Mosfet/IGBT für die Phasenabschnittssteuerung (230 VAC)
zwar per Optokoppler an, aber für andere Projekte wäre es auch
interessant falls ich direkt vom uC an den Leistungsschalter gehen
kann.

Deshalb die Frage worauf kommt es bei der Auswahl an ? Worauf muss man
achten ? Grundsatzfrage: Mosfet oder IGBT ? Was ist "deppensicherer",
bzw. was hält mehr aus ?

Soweit ich weiß, unterschieden sich die Dinger bezüglich dem
Durchlasswiderstand, der max. Schaltfrequenz, den nötigen Strom und der
nötige Spannung, um den Schalter "anzuknippsen".
Die Schaltfrequenz wird bei mir kein Thema sein, werde nie mehr als 1
kHz benötigen. Der Durchlasswiderstand sollte < 1 Ohm liegen und es
wäre schon falls der zum Einschalten benötigte Strom nicht > 20 mA sein
müsste, die Spannung zum Einschalten am Gate sollte ebenso uC tauglich
sein.

Gibt es irgendwo eine Überblickstabelle welche Mosfets/IGBTs in Frage
kommen ?

Autor: Bernhard Gebert (Gast)
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Hallo Kai,
ohne Angeben über die zu schaltenden Ströme kann man nicht sagen, was
für dich besser ist.

"Grundsatzfrage: Mosfet oder IGBT ? Was ist "deppensicherer",
bzw. was hält mehr aus ?"
Zumindest das ist klar: IGBTs werden in großen FUs und in der
Mettelspannungstechnik eingesetzt. Es gibt sie in weit größeren
Belastbarkeiten als MOSFETs.
Wenn es sich bei deinen Anwendungen um 230V und < 16 A geht bist du mit
MOSFETs besser bedient, da diese keine UCE haben (ein IGBT hat ja einen
bipolaren Transistor als Ausgangsstufe).

Ansonsten haben beide einen MOSFET am Eingang und die Ansteuerung ist
somit ähnlich. Über die Ansteuerung von MOSFETs findest du hier sehr
viele Beiträge.
Nur eins noch: Ein Leistungsführendes Bauteil im 230 V-Netz ohne
galvanische Trennung anzusteuern halte ich für äußerst kritisch.

Viele Grüße,
Bernhard

Autor: Leenders (Gast)
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Mosfet und IGBT sind äußerst empfindlich wenn die nicht VOLL
durchgesteuert werden , dann gibt es eine erhöhte Verlustleistung weil
es im Bauteil einen Spannungsabfall gibt der Ihn e.V. tötet.

Also mindsten 100mA Treibestom vorsehen.

Gatstrom wird durch Kapazitätäten  gößer mit steigender
Steuerfrequenz.
Paul

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
IGBT's sind deutlich höher "Impulsbelastbar". Die Uce ist bei den
230V-geeigneten Typen meistens sogar geringer als der Spannungsabfall
eines Mosfet. Muss man halt abwägen. Beim Preisvergleich schneiden
IGBTs im 230V~ Bereich meist auch günstiger ab.

MFG Uwe

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Grüßung,
ob Du nun IGBT oder MOSFET's nimmst hängt von der Betriebsspannung und
vom Strom ab. Wenn's richtig derbe oberhalb 100Volt wird, nimmt man
enen IGBT, darunter einen MOSFET. Ich habe das mal in einer Excel
Tabelle gegenübergestellt. Hängt einfach mit der Verfügbarkeit der
Bauteile zusammen. Wenn Du z.B. 50Amp. bei 30Volt schalten wölltest
(ModellbauFahrregler) minnst Du MOSFETs, musst du bei 120Volt 50Amps
schalten nimmst Du besser einen IGBT, weil die Sättigungsspannung x
Strom immernoch kleiner ist, als die üblichen Rds_on bei diesen hohen
Spannungen. (Strom^2 x Rds_on)
Ich glaube ich habe das hier schon mal reingestellt. Bei Interesse:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-194331...

sonst so, wie Uwe sagt...

Das die Transistoren nicht für Wechselstrom sind, brauch ich ja nicht
zu erwähnen, klar. Ist schliesslich kein Triac.

Gruß
AxelR.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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>...besser einen IGBT, weil die *_resultierende Verlustleistung aus_*
Sättigungsspannung x
Strom immernoch kleiner ist, als die üblichen Rds_ons der Mosfets bei
diesen hohen
Spannungen. (Strom^2 x Rds_on)


So passt es besser

Autor: Kai Kaum (Gast)
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Vielen Dank !

Ok, d.h. einen Mosfet oder IGBT per uC direkt anzusteuern (nicht für
230 VAC, eher für < 42 VDC) kann ich mir wohl abschminken. Bei < 42 V
ist dann wohl auch ein Mosfet die bessere Wahl, wenn´s um
Verlustleistung geht.

In dem Excel sheet das die Verlustleistung zwischen IGBT und Mosfet
vergleicht, hat der Mosfet 0.00xyz Ohm Widerstand - ich habe keine
große Erfahrung, aber die die ich gefunden habe, hatten eher einige
Größenordnungen mehr bis hin zu 4-5 Ohm ...

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Du kannst in die Zelle "E2", dort wo "4x" steht, mal eine "1"
eintragen. Im Datenblatt des dort verwendeten Transistors IRFP064N ist
rds_on von 0.008Ohm angegeben. Ich habe aber etwa den doppelten Wert
von 0.015 als Berechnungsgrundlage verwendet(80°C). Gut in diesem
speziellen Fall ist auch die Ansteuerung von vielen
parallelgeschalteten MOSFETs ein Problem.
Richtig "deppensicher" wird die Ansteuerung mit einem TLP250.
Daher fährt das Gokart jetzt auch mit einem IGBT-Modul, welches von so
einem TLP250 angeblasen wird.
Ich muss mal bei Gelegenheit eine aktuelle Schaltung in diesem Thread
posten - habe ich bisher noch nicht geschafft.

Bei MOSFET's mit Sperrspannungen um die 400-600Volt hast Du genau das
Problem, dass die RDS_on's der jeweiligen Typen eben bei 3-5 Ohm
liegen. Allerdings sind z.B. 1000Watt bei 230V ja gerade mal 4.3Ampere,
was aber wiederum bei 3 Ohm eine Verlustleistung von (I²R)4.3^2x3=
ca.55Watt bedeuten würde. Du müsstest dann also meherer MOSFET's
parallel schalten usw. usf. Beim IGBT liegt die Uce_sat bei diesem
Strömen vielleicht bei 1.5Volt -> ca.6-7Watt. die lassen sich dann
schon noch auf erträgliche Art abführen.

Autor: devzero (Gast)
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Ich bastel zur Zeit ein wenig mit IPMs (intelligente power module) 
herum. Das sind IGBTs, die bereits einen integrierten Treiber haben, 
durch welchen sie mit 0V (low) und 15V (high) ansteuerbar sind. Zudem 
hat der Treiber noch ein paar gimmicks wie overcurrent protection und 
Temperaturüberwachung.
Zur Ansteuerung per logic level hab ich einfach einen Treiber gebaut, 
der ein 5V-Signal in das vom IPM benötigte 15V-Signal umwandelt.

Solche IPMs gibts z.B. von Semikron, Infineon und Mitsubishi.
Allerdings sind die IGBTs in den IPMs teilweise in Halbbrücken 
angeordnet (Gleichrichtung), aber durch geeigneten Anschluss lassen sie 
sich auch einfach als Schalter zweckentfremden.

Nur weiß ich jetzt leider nicht ob es sowas auch für FETs gibt.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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@Autor:  devzero (Gast)
schön - informativ, aber völlig nutzlos ohne genaue Angabe von Typ und 
Datenblatt

Wo hast Du den alten Thread her?

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