Hallo Leute, aus Sicherheitsgründen muss ich bei einem Boostwandler zwei N-FETs in serie (richtig, ich Serie nicht parallel!) Schalten. Hierzu werden zwei unterschiedliche FETs mit vergleichbaren Werten (unterschiedlicher Hersteller) miteinander verbunden (also vom ersten oberen FET wird die Drain mit der Source des unteren FETs verbunden). Ziel ist es, das selbst wenn ein Transi "Stirbt" und durchschalten sollte, die Schaltung keinen Kurzschluss im Eingang verursacht (sie soll definitiv noch deaktivierbar sein) - und nicht das diese trotz Defekt weiter arbeiten soll. Meine Idee war es eine HS/LS Treiber zu benutzen, doch da stoße ich auf zwei probleme. Erstens erlauben es die Treiber in der Regel nicht, das HS und LS zur selben Zeit durchgeschaltet sein dürfen (was ja auch für 99,99% der Anwendungen richtig ist - nur eben bei mir nicht) und zweitens hat die Ladungspumpe kein Potential zwischen den beiden Transistoren, auf das sie die Gatespannung des oberen FETs laden könnte. Habt ihr das auch schon einmal implementiert bzw kann mir da jemand einen Tipp geben?
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Also das wird nie im Leben sicherer, als eine Schaltung mit nur einem Fet. Wer daran glaubt, daß ein Mosfet "einfach so" stirbt, der hat das Bastlerstadium noch lange nicht verlassen, und sollte versuchen, nur das nachzubauen, was andere schon erfolgreich entworfen und gebaut haben.
Scrat schrieb: > und sollte versuchen, nur das > nachzubauen, was andere schon erfolgreich entworfen und gebaut haben. Stimmt. Wenn der MOSFET den Deckel aufmacht ist der 2. auch nutzlos. Wahrscheinlich versucht der TS das Prinzip der Weihnachtsbaumbeleuchtung auf Halbleiter anzuwenden? Erst schmilzt Silizium bei Überlastung, dann geht der Deckel auf oder die Bonddrähte brennen weg.
Das Konzept ist Schrott. EMV Probleme, dh Layout probleme. Ich wuerd erst mal die loesen. Und den FET passend dimensionieren. Etwas Luft sollte schon sein. Ich hab Kollegen die schalten FET in Serie, zB um 5kV 10A in 10ns zu schalten, und verwenden 1500 V Fets. Fuer hoehere Spannungen gibt's nichts. Um welche Spannungen geht es denn ? Zeig mal das bisherige Layout.
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Lass mich raten, SILx oder PLx und der TÜV? Überleg dir erst mal, ob der Fehler überhaupt eine echte Gefahr darstellt. Ich glaube das nicht! Weil, wenn der FET einen Kurzschluss macht, ist im schlimmsten Fall die Versorgung weg. Wenn er aufmacht, funktioniert der Boost nicht mehr. Irgendwas dazwischen ist das gleiche - höchstens zu wenig Spannung. Der FET alleine kann keine Überspannung produzieren. Daher führt das höchstens zu einer Unterspannung am Ausgang. Und die darf nicht gefährlich sein, sonst hast du etwas falsch gemacht. Wo soll da eine gefährdung entstehen? Außerdem: Die Lösung mit 2 FET wird der TÜV nicht akzeptieren. Weil es Fehler gibt, die beide FET zerstören können (Common Cause Fehler) - in dem Fall wäre das z.B. ein Überstrom. Die akzeptierte Lösung hier ist eine Crowbar - Eine Sicherung mit einem Element dahinter, das einen Kurzen macht, wenn eine Überspannung auftritt. Also keine Z-Diode, sondern ein Thyristor. Dessen Schmelzintegral muss größer sein, als das der Sicherung, dann gibts keine Probleme.
Jetzt Nicht schrieb: > Ich hab Kollegen die schalten FET in Serie, zB um 5kV 10A in 10ns zu > schalten Verstehe, außerirdische Kollegen. Finde es aber gut, daß dein Chef dir wenigstens noch die Stelle als Putzkraft gelassen hat ;-) Musste meinen Platz vergangenes Jahr leider auch räumen, als einer mit ner overunity-Maschine vorstellig wurde.
Die Sicherheit eines Boost zu erhöhen indem man einen zweiten FET in Reihe schalten heißt den Teufel mit dem Belzebub auszutreiben. Eher wahrscheinlich das diese komische Konstruktion Defekte erst hervorruft. Was macht man denn um den Ausfall der Diode, des Reglers, des Elkos, der Induktivität und aller anderer Komponenten abzufangen ? 2 redundante Boost sind m.E. die einzige realistische Möglichkeit. Jetzt Nicht schrieb: > 5kV 10A in 10ns Das ist ... beachtlich ... Für den HT61-02 (25A / 6KV) gibt Behlke 20ns Typical Turn-On Rise Time bei 4,8KV und 0.1A an. Da Behlke für mich die Referenz in HV Halbleiterschaltern ist, würde ich wirklich gerne wissen wo ich Euer Know How kaufen kann. Scrat schrieb: > Musste meinen Platz vergangenes Jahr leider auch räumen, als einer mit > ner overunity-Maschine vorstellig wurde. Ich kann Dir meine Zeitmaschine leihen dann kannst Du den Typen abfangen bevor das passiert.
> Jetzt Nicht schrieb: > 5kV 10A in 10ns Das ist ... beachtlich ... Für den HT61-02 (25A / 6KV) gibt Behlke 20ns Typical Turn-On Rise Time bei 4,8KV und 0.1A an. Da Behlke für mich die Referenz in HV Halbleiterschaltern ist, würde ich wirklich gerne wissen wo ich Euer Know How kaufen kann. Die genauen Daten muesste ich erfragen. Es war eine laengere Entwicklung. Nichtkommerziell. Antrieb war, dass die Behlke dauernd kaputt gingen... Unsere Last ist nicht ohmsch, sondern kapazitiv. Im Einzelpico Bereich. Das muesst ich auch erfragen. Die Ausfuehrung ist Pushpull, mit 1kHz Retriggerbarkeit. Da muesst ich mich aber auch nochmals informieren. Vielleicht gibt's mal eine Publikation... Die Ausfuehrung ... mehrere Fet in Serie, transformatorisch angesteuert. DC ansteuerung geht nicht.
Danke für die vielen Vermutungen, nur geht es in meinem Fall um resistenz gegen Strahlung. Dabei können nun mal die FETs trotz richtiger Dimensionierung nach einer bestimten Dosis instentan durchschlagen. Da es ein Demonstrator und Testgerät wird, können auch aus Kostengründen keine Strahlenfeste Typen benutzt werden. Es ist halt mehr ein Technologiedemonstrator...
Der große Wumpus schrieb: > Danke für die vielen Vermutungen, nur geht es in meinem Fall um > resistenz gegen Strahlung. Dabei können nun mal die FETs trotz richtiger > Dimensionierung nach einer bestimten Dosis instentan durchschlagen. Da > es ein Demonstrator und Testgerät wird, können auch aus Kostengründen > keine Strahlenfeste Typen benutzt werden. > Es ist halt mehr ein Technologiedemonstrator... Wenn strahlenfeste FETs für die Demo zu teuer sind, dann setz doch auch einen Demonstrator für die Strahlung ein. mfg klaus
Der große Wumpus schrieb: > zwei N-FETs in serie > Meine Idee war es eine HS/LS Treiber zu benutzen Nein, du brauchst nur zwei ganz normale LowSide-Treiber, deren Eingänge du verbindest und deren Ausgänge auf die beiden MOSFETs gehen. Eventuell kannst du noch eine Defekterkennung einbauen, indem du zeitweise nur den einen MOSFET ansteuerst, und prüfst ob die Ausgangsspannung noch anliegt. Wenn das der Fall ist, dann hat der andere MOSFET eine Kurzschluss. Ich vermute, die Diode ist nicht so kritisch, wegen den größeren Strukturen?! Soll es in den Weltraum gehen?
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Alexander Schmidt schrieb: > Nein, du brauchst nur zwei ganz normale LowSide-Treiber, deren Eingänge > du verbindest und deren Ausgänge auf die beiden MOSFETs gehen. Bei Serienschaltung ? Da wird der 'obere' Low Side Treiber aber dicke Backen machen wenn der untere Fet sperrt. Unten Low Side, oben High Side und um die Symmetrierung braucht man sich nicht zu kümmern da beide Fets die volle Spannung abkönnen. @Wumpus Wenn beide Fets die gleiche Dosis erhalten dann sind doch beide Fets zum gleichen Zeitpunkt unzuverlässig. Was gewinnt man da durch Reihenschaltung ? Ich habe das Thema jetzt nur kurz überflogen, aber es scheint als ob das im wesentlichen ein N-MosFet und ggf. noch IGBT Problem ist. In dem Fall würde ich mal SiC Transistoren und bipolare ins Auge fassen. Damit kann man hervorragend Boost Wandler bauen.
Vielleicht High-Side, vor dem Eingang in den Boost, eine Überstrom-Erkennung und einen P-FET (oder mehrere parallel) zum abschalten einbauen. Dann bist Du nicht nur gegen Zerstörung der N-FETs geschützt, sondern auch gegen Kurzschluss am Ausgang des Boosts.
Angehängte Dateien:
Michael Knoelke schrieb: >> Nein, du brauchst nur zwei ganz normale LowSide-Treiber, deren Eingänge >> du verbindest und deren Ausgänge auf die beiden MOSFETs gehen. > Bei Serienschaltung ? > Da wird der 'obere' Low Side Treiber aber dicke Backen machen wenn der > untere Fet sperrt. Du hast recht, dann schlägt das Gate des MOSFET durch. Man braucht oben einen HighSide-Treiber, so wie im Anhang.
Nicht immer sterben die MOSFETS, auch Eklos leben nicht ewig. Statt 2 MOSFETS in Reihe würde ich lieber 2 ganze Geräte separat aufbauen und die Ausgänge sinnvoll zusammenschalten: wenn eins ausfällt übernimmt das Andere. 2 Dioden?
oszi40 schrieb: > Statt 2 > MOSFETS in Reihe würde ich lieber 2 ganze Geräte separat aufbauen und > die Ausgänge sinnvoll zusammenschalten: wenn eins ausfällt übernimmt das > Andere. 2 Dioden? Richtig! Es sind sogar drei Systeme parallel (Tripple Modular Redundancy)! Wobei die Bauteile wild in ihrer Varianz gestreut werden. Also es werden vergleichbare Halbleiter von unterschiedlichen Herstellern und Fertigungstechnologien benutzt. Und ja auch die Dioden sind in Reihe - ein Sicherheitsfeature. Wir sind momentan noch am Diskutieren, ob wir SIC Dioden benutzen, da diese scheinbar etwas resistenter sind, nur haben die natürlich doppelt so hohe Flussspannung (und dann zwei in Reihe). Auch wenn Effizienz nicht ganz im Mittelpunkt steht, wäre das jedoch schon ein starker Angriffspunkt für Optimierungen. Alle Bauteile sind um Faktor fünf bis sieben in Ihrer Spannungsfestigkeit überdimensioniert... ECSS lesen macht ja soetwas von keinen Spaß :-( @Alexander Schmidt Danke Eine Idee wäre noch, ein lowside FET zur Freigabe und ein darüber angeordneter der getaktet wird.
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