Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie schnellen High Side PFET Treiber am besten realisiseren?


von Hein (Gast)


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Hallo Leute,

ich suche nach einer Möglichkeit, einen PFET (mit mit ~ 180nC Total Gate 
Charge ) Highside (@ ca. 60Vdc) mit ~100-150 kHz (On-Time läge so bei 
10-100% falls von Interesse) anzusteuern.

Für "statischen" Betrieb als nehme ich immer eine Schaltung nach dieser 
Vorlage: http://www.radio-sensors.se/download/gate-driver2.pdf Seite 20 
Fig. 20
Aber taugt die auch etwas, wenn man 100-150kHz Schaltfrequenz benötigt?
Gibt es für PFETs ggf. auch Treiber wie es die für N-Fets gibt - also 
welche die ggf. auch ein paar Ampere in das Gate "jagen" bzw. entladen 
können?

PS NFETs scheiden aus, da ich noch gut 5 Stangen voll IRF5210 habe ;-)

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ich wuerde den NPN treiber als Stromquelle auslegen, dh einen 
Emitterwiderstand reinhaengen, den Basiswiderstand weg. Zb 
(5Vout-0.7V)/10mA=430 Ohm und dafuer R2 wegmachen. Wenn man so genuegend 
Strom runterlaesst, und R1 dann noch 1K gross ist fuer 10V am Gate sind 
wir im schnelleren Bereich. Allenfalls genuegen auch 5V am Gate, mit 500 
Ohm fuer R1,
und den Gatewiderstand vielleicht 4.7 Ohm.

: Bearbeitet durch User
von Sascha (Gast)


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Wenn man die Schaltung ordentlich dimensioniert sind 150kHz kein 
Problem. Hab schon nen MC34063 Sperrwandler mit sowas aufgebaut.

Wenn die Schaltflanken nicht steil genug sind: quasi resonant gate 
drive.
Da schaltet man ein L in Reihe zum Gate mit Freilaufdioden von Masse zum 
Gate und vom Gate nach Vcc.
Ändert das Ladeverhalten von PT1 nach PT2, was dazu führt dass am 
kritischen Uth Punkt von ca. 3V der fließende Strom größer ist als ohne. 
Zumindest wenn mans richtig macht.

Aber für die Schaltzeiten von üblichen p-fets kannste dir das meistens 
schenken.

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


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Hein schrieb:
>
> ich suche nach einer Möglichkeit, einen PFET (mit mit ~ 180nC Total Gate
> Charge ) Highside (@ ca. 60Vdc) mit ~100-150 kHz (On-Time läge so bei
> 10-100% falls von Interesse) anzusteuern.

Um diesen Brocken von P-Kanal-MOSFET mit 15V Gatespannung und 150kHz 
anzusteuern, sind immerhin ca. 0,4W nötig.

Falls 12V Gate-Spannung reichen, wäre die Angelegenheit mit ca. 0,25W 
Gate-Ansteuerleistung für den genannten MOSFET leicht entschärft.

Meines Wissens gibt es keine 60V-Highside-MOSFET-Treiber-ICs für 
P-Kanal-MOSFETs.

Man könnte aber durchaus den "oberen" Teil eines geeigneten 
Halbbrücken-MOSFET-Treibers für N-Kanal-MOSFETs nehmen (gibt es von 
diversen Herstellern für 85V, 100V und mehr), den man auf der heißen 
Seite statt mit der Boost-Methode (die eine positive Gate-Spannung 
gegenüber dem Source-Anschluss eines N-Kanal-MOSFETs erzeugt) mittels 
kleinem Negativspannungsregler dauerhaft mit der gewünschten negativen 
Gate-Spannung gegenüber dem Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFETs 
versorgt.

Es gibt auch ein paar Einzel-Highside-N-Kanal-MOSFET-Treiber für 
Spannungen über 60V (z.B. LTC4440). Einige davon lassen aber keine 15V 
Gate-Spannung zu.

Dann kann man den Highside-MOSFET-Treiber auf der Lowside mit 
Logik-Pegeln ansteuern (für P-Kanal statt N-Kanal mit negiertem Pegel) 
und muss sich keine Gedanken über Level-Shift (bei solchen ICs 
normalerweise statisch) und ausreichend steile Ansteuerflanken machen.

Ein kleines Problem ist allerdings, dass es für 60V keine Negativregler 
mit niedrigem Ruhestrom gibt.
Ausführungen für bis zu 16V oder 20V (teilweise sogar 36V) gibt es mit 
Ruheströmen von ein paar zig µA.

Den Rest zwischen maximal zulässiger LDO-Spannung und 60V kann z.B. eine 
Z-Diode vom Eingang des Spannungsreglers zur 60V-Masse übernehmen. Mit 
der geschickten Wahl der Z-Spannung kann man die Verluste zwischen LDO 
(eher wenig) und Z-Diode (eher mehr) aufteilen.

Mit der vorgeschlagenen Ansteuermethode ist auch eine 100% 
Gate-Ansteuerung auf der heißen Seite möglich.

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