Kurz zum Vorhaben: ein Fremderregter Gleichstrommotor 24V, 55A soll mit einer H-Brücke und PWM angesteuert werden. Die PWM Frequenz wird wohl zwischen 500 Hz - 10 kHz werden. Die PWM kommt aus einem Arduino Uno mit 5V Pegel. Folgenden MosFET-Typ werde ich verwenden: IRF3205 (jeweils 3 Stück parallel pro strang sollte reichen) Ich habe die letzten Tage nach einen passenden MosFET-Treiber im DIP Gehäuse gesucht. Ich möchte gerne einen IR21... verwenden. Die Beschaffung gestaltet sich aber schwierig da ich gerne bei Conrad bestellen möchte. Conrad hat (nurnoch?) eine Hand voll und da ist nichts passendes dabei. http://www.irf.com/product/_/N~1njcii Den IRS2186PBF hatte ich auch im Auge, aber der Preis von 6,24€ pro Stück + magere Beschaffung https://www.google.de/search?q=IRS2186PBF&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=ao_kVqPsH4eBU772nLAN#q=IRS2186PBF&tbm=shop ist mir doch etwas zu viel, vor allem weil die ganze Schaltung noch experimentell ist und es passieren kann, dass ein Bauteil kaputt geht. Jetzt wird es der IR2184, gibts bei Reichelt für 1,99€ http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2184.pdf Jetzt die Frage: welchen Wert sollte der Kondensator zwischen Vs, Vb und Vcc - COM haben, Auslegung? Sowie die Diode zwischen Vcc und Vb?
3 Stück parallel brauchst du nicht, einer allein kann schon 110A. Musst nur auf Kühlung und flotte Schaltzeiten Wert legen. Bootstrap Diode muss ne Schottky sein mit Sperrspannung größer gleich Vcc. Der Kondensator bestimmt sich aus der Gatekapazität des Mosfets, der PWM Frequenz und den auftretenden Leckströmen. Nimm 10-100nF, kein Elko. Deine angestrebte PWM Frequenz liegt im hörbaren Bereich.
Sascha schrieb: > muss ne Schottky sein Die Bootstrap-Diode muß mindestens die Betriebsspannung der Brücke plus die "gebootstrappedte" Gatespannung verkraften. (Und die gepulsten Nachladeströme in ähnlicher Höhe, die auch der Treiber bringt.) "Schnellere" Dioden (t_rr) sind von Vorteil, da ja f(max) 10kHz. Dafür gut, vorteilhaft, aber nicht zwingend (nix "muss") eine Schottky. Wichtiger aber (was Du gar nicht erwähnt hast): Sehr großen Einfluß hat der geplante Duty-Cycle. Ich bin nicht sicher, was da Sache ist hier, da ich von HeadyCS schrieb: > Fremderregter Gleichstrommotor wenig bis gar keinen Schimmer habe. Deshalb kann ich nix zur benötigten Kapazität sagen. Außer, daß man für Betriebsfrequenzen, die sowohl 500Hz, als auch 10kHz erreichen können, wahrsch. einen Elko mit einem FoKo oder KerKo parallel schalten sollte. Oder gleich eine dauerhafte Versorgung der Highside mit einer 555-Ladungspumpe, das ließe beliebige Duty-Cycle-Verhältnisse zu. Sascha schrieb: > Deine angestrebte PWM Frequenz liegt im hörbaren Bereich. Das dürfte ihm/ihr klar sein.
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Du kannst Dir auch den IRFB3077 anschauen. Ich hab mal einen Fahrregler mit 48V und 4x4 dieser FETs gebaut. Wenn schon Strom, dann richtig! Die IR2110/IR2113 werden so schnell nicht aussterben, die sind in soooo vielen Designs verwendet worden... was Conrad da noch auf Lager hat würde ich nicht als Maßstab nehmen. Versuch mit Deiner Schaltfrequenz unter 500 Hz zu bleiben. Alles darüber erzeugt einen sehr ekligen Pfeifton, auf den niemand Lust hast. Wenn Du dauerhaftes Einschalten der high-side brauchst, leg das Netzteil für die 5V so aus, daß es Dir zusätzlich 2x 12..15V potentialfrei als Hilfsspannung dafür liefert.
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Der Fremderregte Gleichstrommotor ist ein Fahrmotor und diesmal ist Sound erwünscht. ;-) Die PWM Frequenz soll später im Betrieb fest sein. Im Testbetrieb werden verschiedene Werte ausprobiert. Gibts da eine Informationen zur Auslegung des Bootstrap Kondensators bei den IR21..., gerne auch eine Näherungsweiße Formel? Guter Hinweis mit dem Duty-ciyle, Tastgrad. Ich habe die Schaltung in LTspice mal simultiert. 100% Tastverhältnis am Eingang ist möglich. Dabei entlädt sich der Kondesator, bei unterschreiten einer Schwellspannung schaltet der High-Side MosFET kurz aus und der Kondensator wird automatisch neu aufgeladen. siehe Anhang grauer Graph Wie gut oder schlecht das für den jeweiligen MosFET zwecks Verlustleistung ist, müsste man noch untersuchen.
Sascha schrieb: > 3 Stück parallel brauchst du nicht, einer allein kann schon 110A. Nö. Das Gehäuse limitiert den max. Strom auf 75A (Fussnote lesen!). Da ein 55A Motor beim Anlaufen auch gerne mal 200A aufnehmen kann, sind 3 Stück gerade richtig. Ich nehme gerne den IR2110 mit seinem hohen Treiberstrom und rüste ihn mit 100µF/50V Bootstrap Kondensator bei 12V Vcc aus. Daran hängen dann 3 IRFB3207/3205 mit jeweils 12 Ohm Gatevorwiderstand. Das funktioniert hervorragend mit unseren 48V/4kW BLDCs. HeadyCS schrieb: > Gibts da eine Informationen zur Auslegung des Bootstrap Kondensators bei > den IR21..., gerne auch eine Näherungsweiße Formel? IR hat da irgendwo eine Application Note dazu. Als Regel gilt, das der Bootstrap Kondensator ohne grossen Spannungseinbruch die Gates der MOSFet aufladen kann, selber also deutlich grösser sein sollte, als die kombinierte Gateladung der angeschlossenen MOSFet. 100µF sind sicher übertrieben, funktionieren aber so gut, das ich mir da keine weiteren Gedanken mache.
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Eine Schottky Diode würde ich wegen dem Leckstrom (Ich habe was von 2mA gelesen) wahrscheinlich eher nicht nehmen, sondern was schnelleres bipolares UF400x oder BYV27? https://www.reichelt.de/BY-BYX-EM-ER-Dioden/BYV-27-200/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2989&ARTICLE=6376&OFFSET=16&;
100µF Bootstrap? Der Kondensator muss das Gate laden können und dann musst du noch bischen Ladung draufrechnen für die Leckströme. Aber da reichen auch 100nF und wenn das kein Elko ist fällt da ein Teil des Leckstroms gleich mit weg. Guck mal ins Datenblatt vom Mosfet, was du da für nen Leckstrom erwarten kannst. Selbst bei mehreren Sekunden Einschaltzeit vom Highside FET sind 100nF ausreichend, 1µF maximal. Und wo siehst du bitte die Begrenzung auf 75A. Das ist die thermische Begrenzung im Linearbetrieb bei einer Junction Temp. von 175°C. Die wird doch bei ner PWM mit vernünftigen Schaltzeiten nie erreicht. Und kurzzeitig gehen bis 390°C, das ist der Wärmewiderstand Junction to Case. Wenn der Motor natürlich jetzt von 0 auf 100% PWM Duty hochgefahren wird und dann der Highside FET nach mehreren Sekunden aus der Sättigung kommt und dann im Linearbetrieb massive Verlustleistung entwickelt...dann ist nicht der Mangel an FETs Schuld wenn die Schaltung stirbt. Dann sterben 3 parallel auch.
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Matthias S. schrieb: >> Gibts da eine Informationen zur Auslegung des Bootstrap Kondensators bei >> den IR21..., gerne auch eine Näherungsweiße Formel? > > IR hat da irgendwo eine Application Note dazu. Auszug aus IR´s Design Tip DT04-4 als Anhang. Also leider - wie man sieht - ohne Berücksichtigung des Duty-Cycle. Sascha schrieb: > Linearbetrieb Das habe ich anders verstanden: (5) Calculated continuous current based on maximum allowable junction temperature. Package limitation current is 75A. ...heißt doch einfach nur, der erlaubte Dauerstrom (im durchgeschalteten Zustand) ist auf 75A reduziert.
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HeadyCS schrieb: > Der Fremderregte Gleichstrommotor ist ein Fahrmotor und diesmal ist > Sound erwünscht. ;-) > > Die PWM Frequenz soll später im Betrieb fest sein. Im Testbetrieb werden > verschiedene Werte ausprobiert. Den "Soundspaß" also nur für die Testphase? (Denn eine feste Frequenz wird keinen besonderen Spaß bereiten. Obwohl echten Spaß wohl eh erst eine "Imitation" eines Sportwagens mit Schaltgetriebe machen würde. Nicht unmöglich, nur schwierig...) HeadyCS schrieb: > 100% Tastverhältnis am Eingang ist möglich. Dabei entlädt sich der > Kondesator, bei unterschreiten einer Schwellspannung schaltet der > High-Side MosFET kurz aus und der Kondensator wird automatisch neu > aufgeladen. > > siehe Anhang grauer Graph > > Wie gut oder schlecht das für den jeweiligen MosFET zwecks > Verlustleistung ist, müsste man noch untersuchen. Wenn´s Dir egal ist, ob Du diese Einbußen allgemein (ohne stärkere Auswirkungen) hast, wäre evtl. noch abzuklären, ob es nicht doch zu unerwünschten Einflüssen aufs Beschleunigungs- und Bremsverhalten führt. Oder nicht? Wie gesagt - keinen Schimmer...;-) Deshalb hätte ich (und scheinbar auch Ben B.) eine extra Spannungsversorgung der Highside für gut befunden.
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Alfred B. schrieb: > Matthias S. schrieb: > > Das habe ich anders verstanden: > > (5) Calculated continuous current based on maximum allowable > junction temperature. Package limitation current is 75A. > > ...heißt doch einfach nur, der erlaubte Dauerstrom (im durchgeschalteten > Zustand) ist auf 75A reduziert. Nein, das heisst dass der Dauerstrom auf 75A reduziert ist, wenn die Temperatur gleichzeitig ihr Maximum hat. Solange der FET noch nicht 175°C hat, darf er 110A Dauerstrom leiten. Und wie lange das ist, hängt von der Wärmekapazität des Packages und der Kühlung ab. Duty Cycle ist für den Bootstrap irrelevant, vorrausgesetzt in der low side Leitphase kann der Bootstrap Kondensator wieder voll werden. Da gibts bei Si Dioden natürlich ne Mindestzeit bis die leiten. Deswegen sind Schottky vorzuziehen, die haben nur ihren ohmschen Widerstand der die Ladezeit bestimmt. Relevant ist die Dauer der High Side ON Phase. Durch die Leckströme darf die nicht beliebig lang werden. Leckstrom der Schottky Diode ist an der Stelle das kleinere Übel, man erkauft sich weniger lange HighON-Zeit mit deutlich kürzerer LowON-Zeit was letztlich den Duty Cycle näher an 100% schiebt. Da es ja laut TE scheinbar möglich ist, jeweils kurz die low Side einzuschalten um den Bootstrap Kondensator wieder zu laden, ist das ne legitime Möglichkeit um die High Side FAST 100% der Zeit eingeschaltet zu lassen.
Sascha schrieb: > Solange der FET noch nicht 175°C hat, darf er 110A Dauerstrom leiten. > Und wie lange das ist, hängt von der Wärmekapazität des Packages und der > Kühlung ab. Das wird hier kaum jemand bestreiten. Aber das: Sascha schrieb: > Und wo siehst du bitte die Begrenzung auf 75A. Das ist die thermische > Begrenzung im Linearbetrieb ...schon. Denn das Limit bezieht sich auf den durchgeschalteten Zustand. (Natürlich wird bei höherer Temperatur der R_DS(ON) größer, aber wie Du sicher weißt, hat das ... nix zu tun.) Nicht ablenken, erwischt! ;-) Nicht böse sein. Mehr oder weniger kleine Fehler mache auch ich sehr oft, davon geht die Welt nicht unter. (Also nicht als persönlichen Angriff verstehen. Oder daß ich mir einbilden würde, schlauer zu sein.) Aber diese Fehler sollte man dann halt - soweit sachdienlich / nötig - bei Gelegenheit aufdecken (selbst, oder halt andere), denn den Lesern sollte man (nach bestem Wissen und Ge-Wissen natürlich) "die Wahrheit" sagen. Sonst merken die sich Unsinn. Und wir "sind schuld"... O.O
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Sascha schrieb: > Solange der FET noch nicht 175°C hat, darf er 110A Dauerstrom leiten. > Und wie lange das ist, hängt von der Wärmekapazität des Packages und der > Kühlung ab. Der Chip ja, aber die Pins doch nicht. Schau dir bitte mal den Querschnitt eines Sourcepins beim TO220 an, da schickst du keine 110A drüber, wenn das einigermassen sicher designed werden soll. Selbst 75A sind höchstens dann akzeptabel, wenn da genügend Erholungszeit zwischen ist. Die Drain lässt sich über die Kühlfahne kontaktieren, aber die Source eben nicht.
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Matthias S. schrieb: > Die Drain lässt sich über die Kühlfahne kontaktieren, aber die > Source eben nicht. Stimmt... die Anschlußbeine sind nicht gerade dick. Wenn mich nicht alles täuscht, sind bezüglich des Widerstandes durch die Pins sogar manchmal die Achtbeiner-Mosfets leicht im Vorteil gegenüber der kleineren der TO-Packages. (Je nach dem, an welchem Ende der Toleranzbreite der einzuhaltenden Maße.) Das hätt ich anfangs nicht gedacht...
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