Hi, bei der Simulation eines Abwärtswandlers, ist was komisches Aufgefallen. Die Diode leitet in Sperrrichtung wieso? Ist das in Realität auch so? Was macht man dagegen? Wenn das hier so ist, ist das doch bestimmt auch bei der Freilaufdiode in FETs so. Da eine Halbbrücke ja immer eine kleine Totzeit braucht, um Querströme zu vermeiden, muss man ja bei einem Induktiven Verbraucher (Abwärtswandler, BLDC usw.) Die Freilaufdioden werden dieser Totzeit nutzen. Kommen dann nicht aber, wenn man das Modell oben als Referenz nimmt immer noch Querströme durch die Freilaufdiode, da diese wären der Totzeit geleitet hat? Vielen dank schonmal Mfg
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das, was du siehst, knnen auch kapazitive effekte der Diode sein. So wie ich das sehe schaltest du ohne anstiegszeit - das ist nicht sonderlich sinnvoll und auch nicht praxisnah. Begrenze erstmal die steilheit deiner flanken und schau dann nochmal...
Ich habe das ganze gerade mal in echt aufgebaut (Diode und Widerstand in Reihe) bei 5Mhz Sinus, leitet die Diode immer, bei hundert Kilohertz, fängt der mißt schon an. Dann habe ich wirklich nochmal ne frage. Was wird bei Halbbrücken gemacht wenn Induktive Verbraucher angeschlossen sind? Da in der Ansteuertotzeit, ja der Strom der Spule durch die (Freilauf) Diode oder extra Diode weiterfließt. Beim Abwärtswandler genauso.
Das dürfte mit dem Reverse-Recovery-Verhalten der SI-Diode zusammenhängen: Wikipedia, Diode -->Schaltverhalten --> http://de.wikipedia.org/wiki/Diode#Schaltverhalten Wobei die MUR460 laut Datenblatt schon eine "ULTRAFAST RECTIFIERS" Diode ist... damit sollte die Diode eigentlich schon mal "schnell" genug sein.
Jan R. schrieb: > Dann habe ich wirklich nochmal ne frage. Was wird bei Halbbrücken > gemacht wenn Induktive Verbraucher angeschlossen sind? > Da in der Ansteuertotzeit, ja der Strom der Spule durch die (Freilauf) > Diode oder extra Diode weiterfließt. Beim Abwärtswandler genauso. Danke! Am wichtigsten für mich ist aber ^^
Jan R. schrieb: > Die Diode leitet in Sperrrichtung wieso? Ist das in Realität auch so? > Was macht man dagegen? Sperrerholzeit bzw. engl. reverse recovery time Siehe auch pn-Übergang, dynamischer Betrieb Siehe auch Ladungsträgerstaueffekt (TSE) auch Beitrag "Diode: Sperrerholzeit (reverse recovery time)" und https://de.wikipedia.org/wiki/Diode#Schaltverhalten
Jan R. schrieb: > Dann habe ich wirklich nochmal ne frage. Was wird bei Halbbrücken > gemacht wenn Induktive Verbraucher angeschlossen sind? > Da in der Ansteuertotzeit, ja der Strom der Spule durch die (Freilauf) > Diode oder extra Diode weiterfließt. Beim Abwärtswandler genauso. Danke! Am wichtigsten für mich ist aber ^^ http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/bilder/Kapitel6_html_m3203b83e.gif Hier ist ein Abwärtswandler für Netzspannung dargestellt. Gibt es jetzt aufgrund dieser blöden Sperrholzeit einen ordentlichen Querstrom? Die Sperrholzes ist hier 75ns. Die Risetime des Transistors ist 30ns Die Delay time 10ns. Also müsste der Wandler doch durchknallen. Warum nicht? -Kann es sein, das selbst die macher dieser Schaltung (meine das ist sogar ein Ingenieurbüro) diese Zeiten nicht beachten? - Was ist jetzt allgemein mit der Bodydiode eines Feg in der Totzeit zwischen den Schaltzuständen, müsste da nicht fast jeder induktive Verbraucher die Transistoren schädigen können, da diese immer schneller als die Bodydiode sind? Oder muss man das in dieser Zwischenzeit nicht beachten.
Die allerwichtigste frage für mich: Muss ich mich überhaupt mit den Eigenschaften der bodydiode befassen, wenn man eine Halbbrücke für induktive verbraucher baut? oder ist das doch ehr unwichtig.
Jan R. schrieb: > bei der Simulation eines Abwärtswandlers, ist was komisches Aufgefallen. Jan R. schrieb: > Ich habe das ganze gerade mal in echt aufgebaut Eigentlich müsste die Schaltung platzen. So wie ich das sehe, wird der MOSFET mit 48V Gate-Spannung gebraten. Jan R. schrieb: > Die Diode leitet in Sperrrichtung Jede Diode leitet in Sperrichtung, ganz kurz, trr, reverse recovery Time, immerhin hast du schon eine schnelle Diode, und danach fliesst der kleine Sperrstrom, je nach Diode pA bis mA.
>Die Sperrholzes ist hier 75ns.
Sperrholz ist eine feine Sache, aber ich denke, daß es Sperr-Erhol-Zeit
heißen muß.
Ansonsten: Simulationen machen die lustigsten Sachen....
MfG Paul
MaWin schrieb: > Jan R. schrieb: >> bei der Simulation eines Abwärtswandlers, ist was komisches Aufgefallen. > > Jan R. schrieb: >> Ich habe das ganze gerade mal in echt aufgebaut > > Eigentlich müsste die Schaltung platzen. So wie ich das sehe, wird der > MOSFET mit 48V Gate-Spannung gebraten. Nein du musst doch Uds abziehen. > > Jan R. schrieb: >> Die Diode leitet in Sperrrichtung > > Jede Diode leitet in Sperrichtung, ganz kurz, trr, reverse recovery > Time, immerhin hast du schon eine schnelle Diode, und danach fliesst der > kleine Sperrstrom, je nach Diode pA bis mA. aber könnte mir bitte noch einer diese fragen beantworten? Jan R. schrieb: > Dann habe ich wirklich nochmal ne frage. Was wird bei Halbbrücken > gemacht wenn Induktive Verbraucher angeschlossen sind? > Da in der Ansteuertotzeit, ja der Strom der Spule durch die (Freilauf) > Diode oder extra Diode weiterfließt. Beim Abwärtswandler genauso. Danke! Am wichtigsten für mich ist aber ^^ http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/bilder/Kapite... Hier ist ein Abwärtswandler für Netzspannung dargestellt. Gibt es jetzt aufgrund dieser blöden Sperrholzeit einen ordentlichen Querstrom? Die Sperrholzes ist hier 75ns. Die Risetime des Transistors ist 30ns Die Delay time 10ns. Also müsste der Wandler doch durchknallen. Warum nicht? -Kann es sein, das selbst die macher dieser Schaltung (meine das ist sogar ein Ingenieurbüro) diese Zeiten nicht beachten? - Was ist jetzt allgemein mit der Bodydiode eines Feg in der Totzeit zwischen den Schaltzuständen, müsste da nicht fast jeder induktive Verbraucher die Transistoren schädigen können, da diese immer schneller als die Bodydiode sind? Oder muss man das in dieser Zwischenzeit nicht beachten. Die allerwichtigste frage für mich: Muss ich mich überhaupt mit den Eigenschaften der bodydiode befassen, wenn man eine Halbbrücke für induktive verbraucher baut? oder ist das doch ehr unwichtig. Warum wird bei der Verwendung von Stepdown Reglern egal ob das eine Fachlektüre oder Vorlesungsbegleitende skripte oder datenglätter, dieser Diode keine besondere Beachtung geschenkt? Können durch diesen kurzen Strom keine bedrohlichen querströme entstehen wie in einer halbbrücke?
> Gibt es jetzt aufgrund dieser blöden Sperrholzeit einen ordentlichen Querstrom? Sperrerholzeit... Ja, ganz ordentlich > Also müsste der Wandler doch durchknallen. Warum nicht? definiere durchknallen. Ja, da können schon Querströme fließen die größer sind als der Laststrom den man regeln will. Wenn man's falsch macht. Darum werden z.B. Schaltzeiten an die Diodencharakteristik angepasst. > Warum wird bei der Verwendung von Stepdown Reglern egal ob das eine > Fachlektüre oder Vorlesungsbegleitende skripte oder datenglätter, > dieser Diode keine besondere Beachtung geschenkt? k.A. vielleicht weil's eh klar ist daß man darauf achten muß? Ist dir der Gatevorwiderstand aufgefallen? Damit kann man z.B. die Schaltzeiten beeinflussen.
Martin schrieb: >> Gibt es jetzt aufgrund dieser blöden Sperrholzeit einen ordentlichen Querstrom? > > Sperrerholzeit... > > Ja, ganz ordentlich > >> Also müsste der Wandler doch durchknallen. Warum nicht? > > definiere durchknallen. > > Ja, da können schon Querströme fließen die größer sind als der Laststrom > den man regeln will. Wenn man's falsch macht. Darum werden z.B. > Schaltzeiten an die Diodencharakteristik angepasst. > >> Warum wird bei der Verwendung von Stepdown Reglern egal ob das eine >> Fachlektüre oder Vorlesungsbegleitende skripte oder datenglätter, >> dieser Diode keine besondere Beachtung geschenkt? > > k.A. vielleicht weil's eh klar ist daß man darauf achten muß? > Ist dir der Gatevorwiderstand aufgefallen? Damit kann man z.B. die > Schaltzeiten beeinflussen. -Wie kann man die Schaltzeit berechnen? -Muss man bei einem Halbbrückentreiber wärend der totzeit auf die bodydioden auchten, oder ist das erstmal egal?
Die Berechnung der Schaltzeiten ist sehr aufwändig, gerade wenn man auch noch eine leitende Diode hat die den Strom nicht hergeben will. Sicher gibt's dazu ganze Doktorarbeiten im Netz. Die Berechnung macht man am einfachsten mit einem Simulator, wobei man wissen sollte daß die meisten Modelle nicht wirklich toll sind. Aber eine grobe Richtung bekommt man. Ein Halbbrückentreiber kann nicht verhindern daß die Bodydiode das unschöne Verhalten zeigt (*1) Angenommen man hat eine synchrone Gleichrichtung, d.H. der Strom fließt durch einen FET in einer Richtung in der auch die Diode leiten würde. Der Treiber schaltet erst den FET aus, der Strom kommutiert im Bauteil vom Kanal in die Bodydiode. Die Totzeit vergeht und dann wird der andere FET eingeschaltet. Dieser Einschaltvorgang läuft so ab als ob man gar keinen Halbbrückentreiber hätte. Also: Ja, das Verhalten der Bodydiode muß beachtet werden. *1 es gab schon lange Bestrebungen die Totzeit so einzuregeln daß der Strom nicht auf die Bodydiode kommutieren kann sondern direkt vom einen zum anderen FET wechselt. Wenn das gelingt stimmt die Aussage nicht.
ihr redet von trr und reverse recovery zeugs.... obwohl das Problem in einer Simulation auftritt die keine reverserecovery-effekte kennt? WTF. Leute... das ist LTSpice. nix trr. (und wenn, dann nicht übers reine diodenmodell von ltspice)
... schrieb: > ihr redet von trr und reverse recovery zeugs.... obwohl das Problem in > einer Simulation auftritt die keine reverserecovery-effekte kennt? > > WTF. > > Leute... das ist LTSpice. nix trr. (und wenn, dann nicht übers reine > diodenmodell von ltspice) ganz oben: >Ist das in Realität auch so? In Realität hat man halt keine Diode von LTSpice...
Martin schrieb: > k.A. vielleicht weil's eh klar ist daß man darauf achten muß? > Ist dir der Gatevorwiderstand aufgefallen? Damit kann man z.B. die > Schaltzeiten beeinflussen. Geht auch mittels zusätzlicher Basis-Collector bzw. Gate-Drain Kapazität. Langsameres Schalten erhöht natürlich die Verluste in den Schaltern...
... schrieb: > Leute... das ist LTSpice. nix trr. (und wenn, dann nicht übers reine > diodenmodell von ltspice) Guckst du MUR460 TT=44.4n und kombinierst das mit http://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/14633-how-to-quickly-obtain-spice-data bzw. als Einstieg in das Berkeley SPICE Diodenmodel http://icbook.eecs.berkeley.edu/sites/icbook.eecs.berkeley.edu/files/diode.pdf
Martin schrieb: > Ein Halbbrückentreiber kann nicht verhindern daß die Bodydiode das > unschöne Verhalten zeigt (*1) Angenommen man hat eine synchrone > Gleichrichtung, d.H. der Strom fließt durch einen FET in einer Richtung > in der auch die Diode leiten würde. Der Treiber schaltet erst den FET > aus, der Strom kommutiert im Bauteil vom Kanal in die Bodydiode. Die > Totzeit vergeht und dann wird der andere FET eingeschaltet. Dieser > Einschaltvorgang läuft so ab als ob man gar keinen Halbbrückentreiber > hätte. Also: Ja, das Verhalten der Bodydiode muß beachtet werden. > > *1 es gab schon lange Bestrebungen die Totzeit so einzuregeln daß der > Strom nicht auf die Bodydiode kommutieren kann sondern direkt vom einen > zum anderen FET wechselt. Wenn das gelingt stimmt die Aussage nicht. Wie stellt man denn die totzeit so ein, dass der Strom nicht auf die dioden kommutiert? Braucht eine diode nicht auch ebenso eine gewisse zeit um Leitend zu werden? Wie ist es dann eigentlich bei gegentaktwandlern, wo die totzeit aufgrund des Funktionsprinzips eine ganz gewisse länge haben muss? Muss hier darauf geachtet werden, dass der Strom in der Streuinduktivität abgeklungen ist?
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... schrieb: > Leute... das ist LTSpice. nix trr. (und wenn, dann nicht übers reine > diodenmodell von ltspice) Tja, für mich sieht es so aus, als könnten die Simu und das Diodenmodell mehr als du dachtest...
>Wie stellt man denn die totzeit so ein, dass der Strom nicht >auf die dioden kommutiert? Ich habe irgendwann aufgehört das zu verfolgen weil's bis da hin Praxisuntauglich war. Bei einem Satz Bauteile, bei einer Temperatur, bei einem Lastpunkt kann man das schön von Hand einstellen, wenn man z.B. den Querstrom erfassen kann. Eine robuste, praktikable Lösung kenne ich auch nicht. >Braucht eine diode nicht auch ebenso eine gewisse zeit um Leitend >zu werden? Das wird behauptet. Ich konnte aber bei bisher allen meinen Schaltungen alle Effekte auf kapazitive und induktive parasitäre Eigenschaften zurückführen. Jede Schaltwandlertopologie hat so seine Eigenheiten. Viele davon fallen erst auf wenn man mit realitätsnahen Bauelementen simuliert.
Die Sperrerhohlzeiten muss man schon oft beachten, wenn der Strom durch eine Diode schnell ausgeschaltet wird. Das ist aber keine feste Zeit, sondern hängt von den Bedingungen ab. In der Regel wird die Teit so angegeben das erst für genügend lange Zeit ( >> T_rr) ein Strom vorwärts fließt, dann schnell die Stromrichtung wechselt und dann ein gleich hoher Strom in Sperrrichting fließt, der dann halt für die Zeit T_rr fließen kann. Wenn aber etwa in Sperrrichtung mehr Strom fließt ist die Zeit kürzer - fließt weniger Strom oder ggf. auch gar keiner dauert es länger bis die Diode normal sperren kann. Ein gewisser Strompeak aus dem Reverse recovery lässt sich oft nicht ganz vermeiden. Es darf halt nur nicht zu viel werden. Entsprechend die Suche nach immer schnelleren Dioden. Die aktive Gleichrichtung (also den meisten Strom über den FET zu schicken) bringt schon etwas: die Ladung die im Reverse Recovery Peak abfließt, kann nicht höher sein als die, die zuvor in Vorwärtsrichtung geflossen ist. Es kommt da aber schon sehr auf das Timing an. Um ein Gefühl dafür zu bekommen ist es ganz interessant mal eine 1N400x (eine ausgesprochen langsame Diode T_rr im Bereich einiger µs) an einen Rechteckausgang (z.B. 10 kHz) mit 50 Ohm Impedanz zu legen und die Spannung am Oszilloskop zu verfolgen.
Hallo, danke für die Antworten. Wie macht ihr persönlich sowas? Shunt unter die Diode und querstrom messen? Dann Schaltzeiten so einstellen, dass man den besten Kompromiss aus Querströmen und Schaltverlustst erzielt. Rechet auch jemand was? Das würde mich halt schon interessieren :-)
Also 2 Dinge noch. Wenn ich die Risetime für die Rechteckquelle erhöhe, erhöhen sich auch die ströme in Sperrichtung.. Das ist doch komisch oder? Die müssten doch kleiner werden. Mein eigentliches Problem: Habe vor wenigen Monaten mal einen Regler für BLDC Motoren gebaut. Das hat alles super funktioniert. Transistoren sind die IRF510 die dethtime, wird direkt im Mikrocontroller eingestellt. Aus sicherheitsgründen, waren das 2uS. Doch letzte Woche ging ein Transistor kaputt und ich weiß nicht weshalb. Deshalb komme ich auf die Bodydioden.. Kann das ein? und was kann man dann machen? Danke schonmal..
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Hey selbst wenn ich die ES1D verwende mit maximaler Recoverytime von 15ns, als schneller als der Transistor. Habe ich wenn ich eine Risetime für die Gatespannung einstelle einen größeren Strompeak als ohne Risetime. Kann es sein, dass das dieser Effekt garnicht auf die Sperrholzes zurückzuführen ist? Warum tritt der Effekt bei schottkeydioden fast garnicht auf?
> Wie macht ihr persönlich sowas?
Die Auswirkung des Querstromes ansehen, vor allem den Diodenabriss sieht
sehr gut an den Spannungen. Strom messen ist an der Stelle schwierig
weil die Stromgradienten idR sehr hoch sind und daher jede
Streuinduktivität der Messeinrichtung das Ergebnis verfälscht.
Natürlich kann man da viel rechnen, aber das würde den Rahmen eines
Threads in einem Forum sprengen. Außerdem ist das sicher schon 1000 mal
beschrieben worden.
Google ist Dein Freund.
Jan fragte: >Kann es sein, dass das dieser >Effekt garnicht auf die Sperrholzes zurückzuführen ist? Nein, weil das Sperrholz keine Diodeneigenschaft aufweist. ;-) Im Ernst: Wie kommt denn das Sperrholz immer wieder in den Text? MfG Paul
warum wird der Strompeak bei größerer Risetime größer? Das kann doch nur ein Modellfehler in LTSpice sein oder ist nicht auf die Sperrholzeit (das hat mein Browser zu Sperrholz verschlimmbessert) zurückzuführen.. Weis das jemand??
Aber wir sind uns doch einig, dass bei größerer Risetime und damit geößerer risetime des Transistors, der Rückstrom von der Amplitude her köeiner wird.. oder?
Mit langsamerem Schalten sollte der Strompeak kleiner, aber auch etwas länger werden. Das kann ggf. auch Artefakte bei der Simulation oder Darstellung geben. Bei Schottky-dioden ist die Sperrerholzeit viel kürzer und der Effekt ist entsprechend kleiner. Das liegt daran, das bei der Schottkydiode im Idealfall keine überschüssigen Minoritätsladungsträger erzeugt werden. Bei der PN Diode sind es die überschüssigen Minoritätsladungsträger die beim Vorwärtsstrom erzeugt werden, die dann auch wieder Zurückfließen können, wenn man zu schnell die Spannung umpolt (bzw. auch nur unter die Flussspannung reduziert). Für den BLDC-Controller könnten Schottkydiode parallel zu den Bodydioden (in der Regel nur für einen Seite nötig) ggf. eine Lösung sein. Der kurze Strompuls ist für die MOSFETs eher nicht direkt das Problem, aber vor allem Ende des Rückstrom-peaks können sehr steile Flanken auftreten, und die können dann an parasitären Induktivitäten zu hohe Spannungen erzeugen.
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Dein Problem ist, dass du versuchst eine völlig falsch ausgelegte Induktivität anzusteuern. Da viel zu hoch, kann die gespeicherte Energie nicht rechtzeitig - d.h. vor dem nächsten Einschalten - an die Last abgegeben werden. Erst dadurch spielt die trr eine Rolle, da die Diode immer noch Strom führt, wenn du die Sperrspannung anlegst. Bei einer zu Laststrom und Taktfrequenz passenden Schaltung tritt dieser Fall nur während des Einschaltens auf und kann z.B. mittels Stromlimit der Leitphase weiter reduziert werden. Als Anhang einmal mit Auge*pi gewählten Werten ohne irgendeine Berechnung. Die negativen Werte von I(D1) sind nur mehr den unvermeidlichen parasitären Elementen wie z.B. L2 geschuldet - da klingelts zusammen mit Cjo & Co.
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