mosfet Ig bei pwm

https://de.wikipedia.org/wiki/Anstiegs-_und_Abfallzeit

Deine Ig Berechnung stimmt, aber die Zahl ist nur wichtig für die 
Auslegung des Gatetreibers (Verlustleistung der Treiberschaltung).

Für ne 26 kHz PWM für nen Motor spielt mehr ne Rolle, wie deine Schalt- 
und wie deine Leitungsverluste sind.

Leitungsverluste hängen vom Strom und von Rdson ab, ohmsches Gesetz.

Schaltverluste hängen davon ab, wie schnell du von on nach off und 
umgekehrt kommst (rise bzw fall time).

In beiden Fällen gilt P = U*I.

Literatur: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1278970

Praktischer Tipp: Ne BJT Totem Pole Endstufe oder ein Gate Treiber 
(IR2104 oder ähnliche) sind in etwa 99% der Fälle völlig ausreichend.

Und die PWM Periode gibst du natürlich vor. Rise Time, Fall time und die 
delay Zeiten geben nur an, wie der fet auf Flanken am Gate reagiert.

Die delay time ist die Signallaufzeit durch den Treiber.

Rise time und fall time sind die Flankenzeiten (von 10% bis 90%) die 
bestimmen die max. Schaltfrequenz.

julius schrieb:
> würde gerne den benötigten gate strom dieses mosfets berechnen wenn er
> seine höchste schaltzahl hat:

Der mittlere Strom ergibt sich durch Gateladung multipliziert mit der 
Anzahl Schaltvorgänge je Sekunde (Frequenz).

Der Gatestrom im Schaltvorgang selbst ist schwieriger. Er hängt von der 
wirksamen Eingangskapazität des MOSFET, dem Innenwiderstand und der 
Spannungssteilheit des Treibers ab. Das kann man nur ungefähr berechnen.

Die Eingangskapazität kann man aus der Gateladung und dem Spannungshub 
berechnen, sie ist stark spannungsabhängig. Der Treiberinnenwiderstand 
steht im Datenblatt und ist nichtlinear. Die Spannungssteilheit ist 
lastabhängig und steht auch im Datenblatt.

@Sascha

für die schaltverluste gibt es ja eine formel in dem artikel

switching losses = ((Coss + Cp) *V^2 *f)/2

Cp habe ich für meine vw wischwasserpumpe nicht vorliegen.
ca 2a braucht die.

mit den 20pf die da erwähnt werden und einem irf3205:
(ja der 3205 ist zu groß und auch für vgs 10v gedacht)
erzählt das den papagein hinterm tresen bei conrad...
als beispiel taugt er aber.

switching losses = ((781pf+20pf) * 12^2 * 25khz) / 2

(0.000000000801*12^2*25000)/2
= .0014418


ist das die gesamte energie die verbraucht wird um den mosfet von aus 
nach ein zu bringen?

ArnoR schrieb:
> Rise time und fall time sind die Flankenzeiten (von 10% bis 90%) die
> bestimmen die max. Schaltfrequenz.


1/(tr+tf) = frequenz?
1/(101ns+65ns) = f
1/0.000000166 = 6024096 ~ 6Mhz

julius schrieb:
> (0.000000000801*12^2*25000)/2
> = .0014418
>
> ist das die gesamte energie die verbraucht wird um den mosfet von aus
> nach ein zu bringen?

Das ist eine dimensionslose Zahl, so wie du es da hin schreibst ;-)

julius schrieb:
>> Rise time und fall time sind die Flankenzeiten (von 10% bis 90%) die
>> bestimmen die max. Schaltfrequenz.
>
> 1/(tr+tf) = frequenz?
> 1/(101ns+65ns) = f
> 1/0.000000166 = 6024096 ~ 6Mhz

Nein, natürlich nicht! Die Begründung steht schon da (10% bis 90%).

julius schrieb:
> @Sascha
>
> für die schaltverluste gibt es ja eine formel in dem artikel
>
> switching losses = ((Coss + Cp) *V^2 *f)/2
>

>
> ist das die gesamte energie die verbraucht wird um den mosfet von aus
> nach ein zu bringen?

Das ist nur die Energie die in den beiden Kapazitäten gespeichert ist. 
Die wird komplett verbraten. Nennt sich Turn On Loss.

Der zweite Teil des Switching loss ist der Teil, wenn der Laststrom 
beginnt zu fließen, aber der FET noch nicht ganz durchgesteuert ist und 
daher noch diverse Ohm Widerstand hat.
Der hängt davon ab wie schnell man das Gate auflädt und wie niederohmig 
die Last ist (bzw. ob die Last kapazitiv, induktiv oder ohmsch ist).

Den Teil bekommst du überschlägig raus:
E = P * t = (Im*Vbb)/2 * t*0.66 mit Im = mittlerer Motorstrom bei 
maximalem PWM Duty Cycle, Vbb = Betriebsspannung und t der Zeit die 
zwischen Gate low und Gate high vergeht (und andersherum, aber nehmen 
wir mal symmetrische turn on und turn off Zeit an).

Herleitung: Beim Abschalten fällt der Strom von 1 auf 0 und die Spannung 
steigt gleichzeitig von 0 auf 1. Dazwischen schneiden sich die beiden 
Graphen bei 0,5. Die Leistung ist die Summe aus beiden, der Graph der 
Leistung ist eine nach unten geöffnete Parabel. Halber Strom * Halbe 
Spannung gibt die Spitzenleistung die anfällt, zusammen mit der Zeit 
erhält man die Fläche der Leistung (die Energie). Das multipliziert man 
dann noch mit 0.66 weil die Fläche von Strom*Spannung ist ja ein 
Rechteck und wir haben eine Parabel. Rechteck von -1 bis 1 und Höhe 1 
hat die Fläche 2, Parabel mit den gleichen Grenzen 1,3333.

So ganz genau ist das nicht, aber dafür sind ja Simulationsprogramme da.

Und dann hast du noch die Gateverluste, die fallen aber im Gatetreiber 
an und nicht im FET. Bei TO220 FETs üblicherweise recht wenig. Gibt 
allerdings auch große Klötze die mehrere nF Gatekapazität haben, da 
fließt dann richtig Strom bei hohen Frequenzen.

P.S. Die Leistung ist natürlich das Produkt aus Strom und Spannung. In 
der Formel stehts ja.

Sascha schrieb:
> Das ist nur die Energie die in den beiden Kapazitäten gespeichert ist.
> Die wird komplett verbraten. Nennt sich Turn On Loss.
>
> Der zweite Teil des Switching loss ist der Teil, wenn der Laststrom
>...
> Den Teil bekommst du überschlägig raus:
> E = P * t = (Im*Vbb)/2 * t*0.66 mit Im = mittlerer Motorstrom bei
> maximalem PWM Duty Cycle, Vbb = Betriebsspannung und t der Zeit die
> zwischen Gate low und Gate high vergeht (und andersherum, aber nehmen
> wir mal symmetrische turn on und turn off Zeit an).

maximales PWM duty cycle wäre ja einfach immer an, also 12v am motor bei 
einer 12v versorgungsspannung. oder nicht?

trise ist 101 ns, tfall ist 65ns. also wählen wir 101 weil der wert 
größer ist.

((12*2)/2)  101ns  0.66
12*0.000000101*0.66
.00000079992 = 799nw?

wenn das watt sind sieht das nach zu wenig aus



>
> So ganz genau ist das nicht, aber dafür sind ja Simulationsprogramme da.
>
> Und dann hast du noch die Gateverluste, die fallen aber im Gatetreiber
> an und nicht im FET. Bei TO220 FETs üblicherweise recht wenig. Gibt
> allerdings auch große Klötze die mehrere nF Gatekapazität haben, da
> fließt dann richtig Strom bei hohen Frequenzen.

gatekapazität ist Css - Input capacitance ?
oder total gate charge?

E=P*t steht da, wie kommst du auf Watt? E für Energie, das sind Joule!

Ist aber bei 26kHz gar nicht unwahrscheinlich dass da was im 100mW 
Bereich rauskommt.

Woher kommen deine Rise und Fall Time? Selbst für ein Gate Treiber IC 
sind das eher optimistische Werte.

Ciss und Coss haben gewisse Definitionen, Cgs, Cgd und Cds lassen sich 
nämlich nicht direkt (also unabhängig voneinander) messen.

Input Capacitance ist imho alles was bis Uth an Kapazität da ist, Total 
Gate Charge einmal das + Miller Kapazität. Ich rechne für Gatetreiber 
immer mit Total Gate Charge weil man dann den mittleren Strom über den 
Treiber kennt. Die Rise Time bestimmt sich eh hauptsächlich aus der 
Zeitkonstanten Cgs+Cgd*R der Zuleitung.

Nachtrag: E= Vbb/2 * Im/2  t  0.66 wäre richtig.

Ich komme auf 10µW, was angesichts der sehr schnellen Schaltzeiten und 
der niedrigen PWM Frequenz nicht weiter verwunderlich ist.

Dein FET wird bezüglich des dynamischen Verhaltens bei 1 Mhz getestet, 
das verrät dir ein bischen, dass du den eigentlich leicht unterforderst.

Da kommt aber noch der Turn on Loss drauf, da komme ich für den FET 
allein auf 187µW.
Die Kapazität von so nem Scheibenwischermotor wird um Größenordnungen 
über den 92pF des FETs liegen.

Denk beim Schalten von Induktivitäten an die Freilaufdiode, sonst 
bekommst du zusätzliche Verluste im Avalanche-Durchbruch (oder nen 
kaputten Mosfet, je nach Energie in der Induktivität).

Also wenn ich jetzt keinen groben Denkfehler drin habe, sind deine 
Verluste (bei diesen Schaltzeiten und Kapazitätswerten!) im mW Bereich.