Hallo Leute,
Es geht um ein Störszenario, an einer asym. Halbbrücke mit induktiver
Last.
Die Halbbrücke bestromt die Spule beim Anschalten und bei Abschalten
wird der Strom wieder in die Quelle zurückgeführt.
Die Zuleitung zwischen Halbbrücke und Quelle leidet dabei unter dem
Problem, dass der Strom von +I zu -I praktisch schalgartig wechselt.
Nun ist so eine Zuleitung zur Halbbrücke aufgrund des Stromes relativ
dick - halt also eine relativ niedrige Induktivität auf der Platine.
Wenn nebenan eine Leitung (z.B. die Gateleitung) auf der Platine
geroutet ist, die um Größenordnugnen dünner ist, hat diese Leitung
eine höhere Induktivität.
Die Leitungen sind zueinander ja auch schwach magentisch gekoppelt.
Wenn das Induktivitätsverhältnis 1nH : 100nH (hypothetisch) beträgt,
würde da in die Gateleitung tatsächlich die 10-fache Spannung induziert,
die während des Stromrichtungswechsels über die 1nH abfallen?
Und ja, hier gehts erstmal um die Theorie.
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Real habe ich eine Halbbrücke die eine 8cm breite Zuleitung hat. Die
Zuleitung ist gleichzeitig eine Platine, auf der mehere Transistoren
parallel geschaltet sind. Auf dieser Platine sitzt huckepack die
Transistoransteuerung. Ich möchte in Erfahrung brignen, wie sehr die
Störungen der Halbbrücke die Ansteuerung beeinflussen kann. Der
Worst-Case wäre, dass beim Abschalten die Störung durch die
Zuleitungsinduktivität die Halbbrücke wieder anschaltet und das System
damit schwingt.
Da die Leitungen auf der Steuerplatine wesentlich dünner sind als die
8cm Zuleitung und das delta_I sehr hoch ist (4kA), könnte das Problem
relevant werden.
Gestörter schrieb:> Die Zuleitung zwischen Halbbrücke und Quelle leidet dabei unter dem> Problem, dass der Strom von +I zu -I praktisch schalgartig wechselt.
Falsch. Die Polarität der Spannung wechselt. Die Fliessrichtung des
Stromes bleibt gleich!
Pumuckl schrieb:>> Die Zuleitung zwischen Halbbrücke und Quelle leidet dabei unter dem>> Problem, dass der Strom von +I zu -I praktisch schalgartig wechselt.>> Falsch. Die Polarität der Spannung wechselt. Die Fliessrichtung des> Stromes bleibt gleich!
Nee falsch-falsch (also doch richtig ;-)). Sorry!
"Zuleitung" klingt nach Last <-> HB, aber Du meinst ja HB <->
Zwischenkreis, oder?
Gestörter schrieb:> Ich möchte in Erfahrung brignen, wie sehr die> Störungen der Halbbrücke die Ansteuerung beeinflussen kann.
Warum misst du dann nicht erstmal? Das man Steuer- und Laststromkreise
möglichst weit trennt, ist doch klar und was genau in deinem Szenario
passiert, kannst nur du per Messen herausfinden.
>Wenn nebenan eine Leitung (z.B. die>Gateleitung) auf der Platine geroutet>ist, die um Größenordnugnen dünner ist,>hat diese Leitung eine höhere>Induktivität.
Soso...
>"Zuleitung" klingt nach Last <-> HB, aber Du meinst ja>HB <-> Zwischenkreis, oder?
Nein, die Stromsituation an der induktiven Last ist harmlos, der steigt
und fällt entsprechend der Induktivität ganz gemütlich. Ich meine
HB<->Quelle. Dort wird Strom entnommen, wenn das Magnetfeld aufgebaut
wird und Strom zurückgespeißt, wenn das MF abgebaut wird.
>Warum misst du dann nicht erstmal?
Henne-Ei-Problem. Da ich gerade die Ansteuerung auslege ist messen
unmöglich.
Da es auch ein Hobby-Projekt ist wäre ein Fehlschlag unangenehm teuer.
>DasS man Steuer- und Laststromkreise möglichst weit trennt, ist doch klar
Nunja, letztlich muss man irgendwie die Transistoren ansteuern und dafür
ist das Beinchen am Transistor leider angewachsen. Aber du hast insofern
recht: die Platine sitzt etwa 1cm über der Parallelschaltungs-Platine.
Die Entfernung kann aber nicht vergößert werden.
Aber selbst mit größerem Abstand ist die Fragestellung doch interessant:
das wäre doch dann immernoch ein Transformator.. nur mit schlechtem
Koppelfaktor. Logische Eingänge in der Treiberschaltung (hochohmig)
könnten auch bei sehr schlechtem Koppelfaktor noch etwas abbekommen.
Gestörter schrieb:> "Zuleitung" klingt nach Last <-> HB, aber Du meinst ja>>HB <-> Zwischenkreis, oder?>> Nein, die Stromsituation an der induktiven Last ist harmlos, der steigt> und fällt entsprechend der Induktivität ganz gemütlich. Ich meine> HB<->Quelle. Dort wird Strom entnommen, wenn das Magnetfeld aufgebaut> wird und Strom zurückgespeißt, wenn das MF abgebaut wird.
...und bei der "Quelle" handelt es sich typischerweise um einen
Zwischenkreis ;-)
Bei der Schlechten Kopplung kann man die höher der Spannungen die in der
anderen Leitung induziert werden nicht so einfach über die
Induktivitäten ausrechnen. In aller Regel ist die induzierte Spannung in
der benachbarten Leitung kleiner als die in der Leitung die stört.
Wichtig ist nicht nur genügender Abstand zu Leitungen die nicht koppeln
sollen, sonder auch, dass hin und Rückleitung (oft Masse) nicht zu weit
auseinander liegen. Die Magnetische Kopplung geht schließlich zwischen
Leiterschleifen - da geht also gleich 2 mal die Fläche mit ein.
Induktive Lasten sind eher unkritisch (solange man die Freilaufdioden
nicht vergiss, und keine falschen langsamen hat). Die externe
Induktivität sorgt dann schon dafür das sich der Strom nicht so schnell
ändert. Problem mit Stromspitzen hat man bei kapazitiven Lasten.
>...und bei der "Quelle" handelt es sich typischerweise um einen>Zwischenkreis ;-)
ok :-)
Ullrich, dich kenn ich aus meinen anderen Threads. Dich mag ich :-) Ich
habe das Problem gerade mal in LTSpice gezeichnet (angehängt)
Ulrich H. schrieb:> Bei der Schlechten Kopplung kann man die höher der Spannungen die in der> anderen Leitung induziert werden nicht so einfach über die> Induktivitäten ausrechnen. In aller Regel ist die induzierte Spannung in> der benachbarten Leitung kleiner als die in der Leitung die stört.
Korrekt. Allerdings ist bei einem Delta_I von 4kA die Spannung doch
recht hoch.. und wenn bei einem Logikeingang schon 3V reichen....
Ulrich H. schrieb:> Induktive Lasten sind eher unkritisch (solange man die Freilaufdioden> nicht vergiss, und keine falschen langsamen hat).
Ich hoffe du hast LTSpice: schau dir mal die Induktivität in der
Zuleitung an, dort siehst du die Spannungspitzen.
Freilaufdioden sind in einer asym. Halbbrücke natürlich vorhanden ->
deswegen das "asym." ;-) Es ist allerdings in dem Zusammenhang nicht
von Vorteil, wenn die Dioden schnell sind. Jede Diode ist quasi
instantan vorwärtsleitend. Da der Strom durch die Diode linear gegen 0
geht ist auch die Rückwärtserholtzeit irrelevant (so lange man im
"lückenden Betrieb" schaltet)
>Die externe Induktivität sorgt dann schon dafür das sich der Strom>nicht so schnell ändert.
Genau im die externe induktivität gehts ;-)
Hi,
Gestörter schrieb:> Wenn nebenan eine Leitung (z.B. die Gateleitung) auf der Platine> geroutet ist, die um Größenordnugnen dünner ist, hat diese Leitung> eine höhere Induktivität.
dis is gestörte Erkenntnis.
Die Induktivität einer geraden Leitung hängt von der Länge und der
Geometrie des Querschnitts ab. Ein runder Querschnitt hat die höchste
Induktivität, je flacher desto geringer wird sie.
In Anhang eine realistischere Version, wobei die Kopplung mir immer noch
zu hoch erscheint.
Grüße
Man kann auch sagen, dass die Induktivität invers proportional zur Länge
der kürzesten Feldlinie um die Geometrie ist. Habe ich eine flache
Geometrie mit 8x2cm und eine Geometrie mit 0.5mmx35µm ist das
Induktivitätsverhältnis immernoch recht hoch.
Was die simulation angeht: man muss "die Ampers Hochskillen" und die
Verlustleistung messen.
Siehe da: die Orientierung der Spule sorgt selbst bei einer kapazitiven
Belastung wie einem Gate für 10% Schaltverlustdifferenz! Soll ich mich
nun darauf verlassen, dass die Zuleitung zufällig korrekt herum bei mir
einkoppelt?
Und schlimmer noch: die Gate-Kapazitäten sind bei so schlechter Kopplung
extrem gutmütige Ziele für die Störung, weil HF-mäßig niederohmig. Was
mache ich mit hochohmigen CMOS-Eingängen?
Was passiert wenn so ein CMOS-Eingang zuuufällig für die Steuerung des
Gate-Treibers zuständig ist? :-O
Gestörter schrieb:> Was passiert wenn so ein CMOS-Eingang zuuufällig für die Steuerung des> Gate-Treibers zuständig ist? :-O
Ihn niederohmiger machen (bspw. per Pulldown oder -up), vor allem wenn
du ihn aus einer schwachen Quelle speist. Bei kräftigem (niederohmigen)
Antrieb durch den Treiber wird die Leitung sowieso unempfindlich sein.
Deswegen sind eigentlich auch MOSFet Gateleitungen nicht empfindlich,
durch die Gatekapazitäten ist man ja gezwungen, eingermassenen Ladestrom
fürs Gate zur Verfügung zu stellen - schon im Interesse geringer
Schaltverluste.
Eure *.asc Dateien kann ich hier nicht lesen, deswegen kann ich nix
sagen.
Hi Gestörter,
habe ich das richtig verstanden? Du hast als keine Ahnung von:
wie eine Leitungsinduktivität funktioniert geschweige denn ein Trafo,
wie HF-mäßig Störungen einkoppeln,
wie CMOS-Eingänge beschaltet werden.
Du willst aber 2000 Apmere durch deine Schaltung jagen.
Troll dich.
Matthias Sch. schrieb:> Bei kräftigem (niederohmigen)> Antrieb durch den Treiber wird die Leitung sowieso unempfindlich sein.
Da die Leitung aber die Induktivität ist, ist sie die Spannungsquelle,
sobald etwas induziert wird. Überleg doch mal wie eine Antene
funktioniert: eine Seite auf Masse und trotzdem kommt an der anderen was
raus...
Potibrutzler schrieb:> habe ich das richtig verstanden? Du hast als keine Ahnung von:> wie eine Leitungsinduktivität funktioniert geschweige denn ein Trafo,
Wie kommst du darauf?
> wie HF-mäßig Störungen einkoppeln,
Wie kommst du darauf ??
> wie CMOS-Eingänge beschaltet werden.
Wie kommst du darauf ???
ööööhm ???? Nur weil "Matthias Sch." das beschreibt, heißt das nicht,
dass das jemals eine Frage war. Er möchte den schlechten Koppelfaktor
ausnutzen und mit niedrig gehaltener Impedanz die Eingestreute Spannung
minimieren. Dabei steht schon weiter oben, dass bei einer Einkopplung in
die Gate-Leitung selbst eine kapazitive Last (HF-Kurzschluss) bei
schelchtem Koppelfaktor bis zu 10% Schaltverlust differenz verursacht.
Wovon ich keine Ahnung habe ist: wenn 2 Leitungsgeometrien
unterschiedliche Induktivität haben -> wirkt das dann wie ein Trafo mit
übersetzung?
Als Beispiel wäre das quasi ein Royer-Konverter mit primär 10 Windungen
und sekundär 10 Windugnen (1:1). Wenn die Sekundärspule aber die
doppelte Fläche aufspannt... kommt dann mehr Spannung raus weil die
Sekundärspule mehr Induktivität hat und somit mehr Windungen emuliert
(1:x)?
Bei einem Trafo ist das nicht so. Aber da ist der magnetische Fluss auch
durch den Kern gelenkt, dennoch würde ein Induktivitätsverhältnis von
1:100 eine Übersetzung von 1:10 verursachen (das würde aber nur durch
mehr Windungen erreicht).
Mir macht die eventuelle Spannungsübersetzung Angst, weil ich weiß, das
die Impedanzen von Störer und Gestörtem so unterschiedlich sind.
Wenn jetzt jemand sagst: die doppelt so große Spule am fiktiven
Royer-Konverter haut keine höhere Spannung raus, weil der durch die
Geometrie veränderte Koppelfaktor gesetzmäßig den gedachten Effekt
kompensiert, wär das ein interessanter Fakt für mich. Aber ich würde
auch gern wissen warum.
