Hallo Forum, zum schnellen Abschalten eines Mosfets in einem Schaltnetzteil bin ich auf die Schaltung im Anhang gestossen. Eine ähnliche Schaltung findet sich auch bei Basso. Dieser empfielt den PNP 2N2907. Wird der Mosfet abgeschaltet schließt der PNP die Spannung am Gate gegen Erde kurz und es fließt ein hoher Strom. Diesen Strom muß der PNP auch abkönnen. Im DB des 2N2907 finde ich die Angabe Collector Cut Off Current = 20A. Fürs Layout hätte ich gern einen SMD Transistor. Leider habe ich den 2N2907 nur bedrahtet gefunden. Kennt jemand einen PNP der SMD ist und einen ähnlich hohen Strom ab kann? Übrigens, ich habe natürlich schon bei Digikey gesucht, nur leider gestaltet sich die Suche schwierig, da der maximale Strom da nicht angegeben ist. Bei einigen Herstellern war ich auch schon. Peer
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Peer schrieb: > Im DB des 2N2907 finde ich die Angabe Collector Cut Off > Current = 20A. Das muss ja ein lustiges Datenblatt sein. Und Bild als TIF ist hier nicht so praktisch.
Peer schrieb: > Im DB des 2N2907 finde ich die Angabe Collector Cut Off Current = 20A. Das kann nicht sein, cut off ist der Reststrom bei gesperrtem Transistor. Absolute Maximum Rating für Ic ist 0,6A.
Aktuelles Datenblatt: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N2907A-D.PDF Ansonsten: Für den Job sollte jeder PNP-Transistor mit ausreichender Spannungsfestigkeit tun. Ich werfe mal BC847 in die Runde. Spaßhalber BCP52. Außer: Du hast einen MOSFET (Typ?) mit monstermäßiger Gateladung. Was sind denn so die Betriebsdaten? Detailliertere Antworten ggf. gegen Schaltplan. ;)
Marcus H. schrieb: > Ich werfe mal BC847 in die Runde. Er will ja PNP, also BC857. > Spaßhalber BCP52. Dazwischen dann BC807.
hinz schrieb: > Marcus H. schrieb: >> Ich werfe mal BC847 in die Runde. > > Er will ja PNP, also BC857. > > >> Spaßhalber BCP52. > > > > Dazwischen dann BC807. Oh Mann, danke, sorry -> sollte BC857 werden.
Peer schrieb: > zum schnellen Abschalten eines Mosfets in einem Schaltnetzteil bin ich > auf die Schaltung im Anhang gestossen. Eine ähnliche Schaltung findet > sich auch bei Basso. Dieser empfielt den PNP 2N2907. Basso ist natürlich ein guter Name. T1 schaltet sicher schnell ab. Kann er denn danach auch wieder schnell genug auf ON gehen?
Wer wirklich stromstarke Transistoren in kleinen Gehäusen suchte, wurde in der Vergangenheit bei Zetex fündig. Mittlerweise heissen die Diodes Inc. Dieser z.B. könnte dein Gefallen finden: http://www.diodes.com/_files/datasheets/FMMT717.pdf
Naja, als die noch Ferranti hießen waren die Angaben zu den Maximalströmen gelegentlich grenzwertig. Ich erinnere mich an Transistoren im ZX80 die gerne mal den Hut abgehoben haben.
hinz schrieb: > Das muss ja ein lustiges Datenblatt sein. Dieter W. schrieb: > Das kann nicht sein, cut off ist der Reststrom bei gesperrtem > Transistor. ich habe den Wert aus diesem DB: http://www.farnell.com/datasheets/1673669.pdf Dieter W. schrieb: > Absolute Maximum Rating für Ic ist 0,6A. Na immerhin hat Basso den 2N2907 empfohlen. Also muß der PNP gar nicht so einen hohen Collectorstrom können? Mein Gedanke war, dass der Gatekondensator ja über den PNP entladen wird und da ein sehr hoher Strompeak ensteht. Ciss = 2500pF und Gatespannung sind 12V. Wäre jetzt in Reihe ein Widerstand von 1 Ohm würden immerhin 12A fliessen. Deshalb dachte ich der Cut off current wäre der maximale Peakstrom, den der Transistor kann. Aber wie legt man den PNP nun richtig aus? Den BC807-16 hab ich am Start.
Peer schrieb: > Aber wie legt man den PNP nun richtig aus? Den BC807-16 hab ich am > Start. Mit LTspice? Der BC807 ist von Haus aus mit dabei. mfg klaus
Also mit einem BC327/337 Pärchen im Gegentakt habe ich zwei IRF3205 parallel mit 20kHz geschaltet, ohne jegliche Vorwiderstände. Also rund 7nF. Die wurden nur leicht warm, und haben jahrelang gelebt. Letztendlich müssen die Treiber nur ganz kurz den Gatestrom liefern können, was diese in der Regel dann ohnehin nur begrenzt können, wegen der begrenzten Stromverstärkung bei höheren Strömen. Auf 12A wirst Du damit also ohnehin nicht kommen.
Peer schrieb: > http://www.farnell.com/datasheets/1673669.pdf Da hat man halt ein n vergessen. > Na immerhin hat Basso den 2N2907 empfohlen. Wer ist Basso?
Peer schrieb: > Ciss = 2500pF und Gatespannung sind > 12V. Wäre jetzt in Reihe ein Widerstand von 1 Ohm würden immerhin 12A > fliessen. Aber nur wenn man einiges parasitäres unter den Tisch kehrt.
Peer schrieb: > Den BC807-16 hab ich am > Start. Also ist von 10A Impulsstrom keine Rede mehr? Der BC807 (gleicher Chip wie im BC327) ist zwar etwas besser wie der uralte 2N2907, aber auch nur bis 1A spezifiziert, wobei die Stromverstärkung da schon nur noch 30 beträgt. Vergleichsweise hat der oben verlinkte FMMT717 unter vergleichbaren Bedingungen eine Verstärkung von über 200.
Peer schrieb: > Also muß der PNP gar nicht so einen hohen Collectorstrom können? Mein > Gedanke war, dass der Gatekondensator ja über den PNP entladen wird und > da ein sehr hoher Strompeak ensteht. Ciss = 2500pF und Gatespannung sind > 12V. Wäre jetzt in Reihe ein Widerstand von 1 Ohm würden immerhin 12A > fliessen. Deshalb dachte ich der Cut off current wäre der maximale > Peakstrom, den der Transistor kann. Leg doch bitte noch ein paar Scheibchen Salami auf die Waage. Z.B. Schaltplan, inkl. Impedanz der Ansteuerung und zumindest MOSFET-Typ. Manche Leute hier könnten aus einen Datenblatt richtig Informationen rausziehen. Es gibt tatsächlich verschiedene Auslegungsziele. Zunächst möchte man, dass die Schaltung den Einsatz erfolgreich überlebt. Danach kommen aber noch so spannende Dinger wie Verlustleistungsoptimierung, EMV, Kosten, ... Letztes Jahr hat sich jemand von mir geregelte 0..12V/0..110A bei passiver Kühlung gewünscht. Wir waren dann nach etwas Rechnerei bei <5W Verlustleistung in der Endstufe, inkl. EMV-Optimierung.
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Irgendwie scheine ich mich schwer verständlich auszudrücken. Muss an mir liegen, keine Ahnung. Da ich den Schaltplan nicht posten darf habe ich den Scan erweitert. Fasse nochmal zusammen: Es geht um die Ansteuerung eines Leistungsmosfet in einem Flyback. PWM Regler ist der MIC38HC42 von Micrel. Der Ausgangstreiber kann 1A liefern. Die Versorgungsspannung ist 12V. Der Schaltfet ist der IRFP250PBF von Vishay. Da der Fet zu warm wird, war ich auf der Suche nach einer Schaltung, die ihn schneller abschaltet und bin auf die Möglichkeit mit dem PNP Transistor gekommen. Bei der Auslegung von T1 habe ich mich gefragt, welche Stromspitzen muss der können, da man ja einen aufgeladenen Kondensator gegen Masse zieht und der empfohlene 2N2907 schien mir zu klein. Aber scheinbar habe ich da noch ein Verständnissproblem. Jens G. schrieb: > Also mit einem BC327/337 Pärchen im Gegentakt habe ich zwei IRF3205 > parallel mit 20kHz geschaltet, ohne jegliche Vorwiderstände. Also rund > 7nF. Die wurden nur leicht warm, und haben jahrelang gelebt. Nachdem was Jens G. schreibt, scheint es auch mit kleinen PNP zu funktionieren. Als Auswahl habe ich: BC807-16; BCP53-16 oder BCX42. D1 will ich durch 15R ersetzen, da bei 12V Versorgung dann 0.8A Spitzenstrom ins Gate fliessen. Beim Ausschalten würde das zu lange dauern. Deshalb der PNP. Was sagt Ihr dazu? Marcus H. schrieb: > Es gibt tatsächlich verschiedene Auslegungsziele. > Zunächst möchte man, dass die Schaltung den Einsatz erfolgreich > überlebt. > Danach kommen aber noch so spannende Dinger wie > Verlustleistungsoptimierung, EMV, Kosten, ... Ich bin gerade am 1. Punkt. Die Schaltung soll erstmal überleben.
Also auch 12V Versorgung für den Gate-Treiber? Schaltfrequenz Tastverhältnis Spitzenstrom?
Marcus H. schrieb: > Also auch 12V Versorgung für den Gate-Treiber? > Schaltfrequenz Tastverhältnis Spitzenstrom? Hi Marcus, der MIC38HC42 hat einen interne Push Pull Stufe. http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/mic38hc42.pdf Fsw 80kHz, Dmax 0.7 Ipeak 7A.
OK, so langsam bekommen wir ein Bild. Verzeih mir bitte die Frage: Layout: Steckbrett/Lochraster/PCB? Wie sehen Deine Signalverläufe so aus? Gibt's die Spannungen Ugs / Uds auch als Bild? Hast Du einen Messwiderstand, an dem Du uns Ids zeigen kannst?
Hi Marcus, die ursprüngliche Frage war ja die nach der Auslegung des PNP Transistors. In meiner naiven Art dachte ich immer das Laden und Entladen von Ciss ist unabhängig von den Primären Grössen. Deswegen war ich auch sparsam mit Informationen. Hast du was mit SNT zu tun?
leider sieht man dem MOSFET ja nicht gleich an, zu welchem Zeitpunkt die Hitze entsteht. Zur gate-Ansteuerung: Ein BC807 zum raschen Abschalten sollte genügen, ansonsten gibt es da noch schnelle Schalttransistoren bei Diodes/Zetex oder auch NXP. Ein andere Baustelle ist aber Avalanche-Durchbruch in der drain-source-Strecke, bedingt durch die Überspannungsspitzen der Primärwicklung - Stichworte "Streuinduktivität" und "snubber". Sehr viel Erkenntnis kann man gewinnen aus einem 2-kanaligen Scope-plot: Kanal 1 = Vgs Kanal 2 = Vds Das solltest Du mal hier als nächstes posten. Es kommt durchaus vor, dass der PowerMOSFET die Überspannungsspitzen begrenzt und dabei aufheizt - MOSFETs mit einem ordentlichen avalanche-rating können das unbeschadet im Dauerbetrieb. Aber natürlich wüßte man schon gerne, wo die Verluste eigentlich herkommen. Die Geheimniskrämerei um ein simplen Sperrwandler finde ich übrigens ziemlich albern. Sowas ist prior art seit 50 Jahren. Just my 2c
Sagen wir, ich habe im Rahmen meiner freiberuflichen Ingenieurstätigkeit schonmal einen Schaltwandler in der Hand gehabt. Wobei man hier im Forum mit 12V, 110A, 0..100% regelbar kaum jemanden beeindrucken kann. Aber Du hast bereits bemerkt, dass ich versuche, Dich durch die Auslegung Deiner Baugruppe zu führen? Aufgrund der bisher vorhandenen Informationen habe ich theoretisch erreichbare Leistungsdaten ermittelt. Details behalte ich aber erstmal für mich, um Dich nicht zu beeinflussen. Um rauszufinden, was die ganze Aktion maximal bringen kann, habe ich Rdson-Verlustleistung und Schaltverlustleistung überschlagen. Angenommen du hättest am MIC38HC42 2,5W P-rds und 4W P_switch und Dein Kühlkörper ist ausreichend dimensioniert, dann wären wir schon fast fertig. P_switch kann bei diesem Transistor aber mit anderen Treibern und optimalem Aufbau ggf. noch auf ca. 0,5W reduziert werden. Ich habe diesen Frageblock losgeschoben, um rauszubekommen, wo Du aktuell stehst: - Layout: Steckbrett/Lochraster/PCB? - generelle Schaltungsqualität, Klingeln und so -> Wie sehen Deine Signalverläufe so aus? - haben Deine Schaltzeiten eine gewisse Ähnlichkeit mit der Theorie -> Gibt's die Spannungen Ugs / Uds auch als Bild? Detailinfo zur Verlustleistung -> Hast Du einen Messwiderstand, an dem Du uns Ids zeigen kannst? Die IRFP250 Datenblatt ist in Deinem Arbeitsbereich seeeehr sparsam mit Info - das kommt davon, wenn man einen 200V-Transistor bei 12V einsetzt. Vergleiche das nur spaßhalber mit dem Datenblatt eines BSC028N06NS: http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BSC028N06NS-DS-v02_01-en.pdf?fileId=db3a3043345a30bc013465d221bd62f9 Daher muss man in Deiner Anwendung extrapolieren und mit Erfahrungswerten spielen, leider. >In meiner naiven Art dachte ich immer das Laden und >Entladen von Ciss ist unabhängig von den Primären Grössen. Und von dem schmalen Brett versuchen wir Dich gerade ganz vorsichtig runterzulotsen... ;) P.S.: wie wäre es mit einer Anmeldung im Forum?
voltwide schrieb: >Die Geheimniskrämerei um ein simplen Sperrwandler finde ich übrigens >ziemlich albern. Sowas ist prior art seit 50 Jahren. Just my 2c Klassisches Problem als Entwickungsdienstleister. Jemand will Dir nur unter NDA seine neue hyper-duper-Schaltung zeigen. Und ist dann ganz enttäuscht, wenn der externe Elektronikentwickler das aus dem Stand analysiert, drei Fehler findet und eine bessere/billigere Standardschaltung mit Standardbauteilen auf den Tisch legt. Aber ich denke das ist normal - an meiner Diplomarbeit habe ich ein halbes Jahr geschraubt, mittlerweile würde ich mich nichtmal trauen, 4 Wochen dafür anzusetzen.
voltwide schrieb: > Die Geheimniskrämerei um ein simplen Sperrwandler finde ich übrigens > ziemlich albern. Sowas ist prior art seit 50 Jahren. Just my 2c Marcus H. schrieb: > Klassisches Problem als Entwickungsdienstleister. Jemand will Dir nur > unter NDA seine neue hyper-duper-Schaltung zeigen. > Und ist dann ganz enttäuscht, wenn der externe Elektronikentwickler das > aus dem Stand analysiert, drei Fehler findet und eine bessere/billigere > Standardschaltung mit Standardbauteilen auf den Tisch legt. Es ist auch albern und wie man sieht auch ziemlich hinderlich manchmal, aber unabhängig davon was es ist, ich darf es schlichtweg nicht. Davon mal abgesehen, unser Flyback ist "hyper-duper". Woher wusstest du dass? ... Ah verstehe, es gibt diese Glaskugel also doch und deine funktioniert auch noch. Respekt man. ;-) Marcus H. schrieb: > Ich habe diesen Frageblock losgeschoben, um rauszubekommen, wo Du > aktuell stehst: Die gesamte Historie dieses Netzteils will ich hier echt nicht ausbreiten. Gut, ihr könnt das ja nicht wissen, aber ich sage nur Redesign, alte Entwicklung externer Dienstleister, damaliger betreuender Entwickler im Ruhestand, usw... Da können manche Fragen nur schwer beantwortet werden. Zurück zu Thema. Die maximale Sperrspannung des Fets wird nicht überschritten. Siehe Bilder. Einen Snubber gibt es auch und dieser wird nicht zu heiß. An dem alten PCB habe ich die Schaltung mit dem PNP mal getestet. Der Effekt war erstaunlich. Der Wirkungsgrad hat sich um mindestens 2.5% verbessert. Natürlich stehen EMV Messungen noch aus. Das ist dann die andere Seite. Marcus H. schrieb: > P_switch kann bei diesem Transistor aber mit anderen Treibern und > optimalem Aufbau ggf. noch auf ca. 0,5W reduziert werden. Wie groß wäre den dann toff? Optimaler Aufbau heißt möglichst kompakt Layoutet, niederinduktiv, ....? Und wie ist dann die EMV in den Griff zu kriegen wenn die Gatekapazität in 2 femto Sekunden leer geräumt wird? Was die Auslegung des PNP angeht habe ich aber das Gefühl, dass das ehr so probiert wird. Jens G. schrieb: > Also mit einem BC327/337 Pärchen im Gegentakt habe ich zwei IRF3205 > parallel mit 20kHz geschaltet, ohne jegliche Vorwiderstände. Also rund > 7nF. Die wurden nur leicht warm, und haben jahrelang gelebt. voltwide schrieb: > Zur gate-Ansteuerung: Ein BC807 zum raschen Abschalten sollte genügen Bestimmt täusche ich mich da. Oder? ;-)
Peer schrieb: >> Zur gate-Ansteuerung: Ein BC807 zum raschen Abschalten sollte genügen > > Bestimmt täusche ich mich da. Oder? ;-) Wieso, traust Du dem die Stromspitzen nicht zu? Das ScopePlot Nr1 interpretiere ich so, dass während der drain-Abschaltflanke die gate-Spannung bereits auf Null ist. In diesem Falle würde ich von verlustlosem Abschalten ausgehen. Allerdings sind hier deutliche Störungen überlagert. Um die gate-Spannung genauer zu erfassen, mußt Du den Tastkopf extrem kurz anschließen oder eine differential-probe einsetzen- Erdung über den Erdclip geht hier garnicht, da die Magnetfelder in diesem Bereich in die Leiterschleife einkoppeln. Zum Thema EMV: Das kann schon noch schwierig werden. Eine drain-Abschaltflanke innerhalb weniger ns mit einer Amplitude um 150V ist kein Spaß. Eine Ferritperle, aufgesteckt auf das drain-Anschlußbeinchen, kann helfen. Allerdings kann selbige im Lastbetrieb durchaus mal kochen aufgrund der darin verheizten HF.
Das 3.plot zeigt einen typische "harten" Einschaltvorgang: Ein sicheres Indiz hierfür ist das kurze Millerplateau der gate-Spannung, und die drain-Spannung fällt erst bei signifikanter gate-Ansteuerung. Dies ist typisch für einen Wandler im kontinuierlichen Betrieb. Es handelt sich also um verlust-behaftetes Einschalten, je schneller, desto verlustärmer. EMV-mäßig ist das problematisch, da hierbei auch noch beträchtliche Stromraten dI/dt auftreten können. Das fordert ein sorgfältiges PCB-layout, die Leiterschleife PowerMOSFET - Stützkondensator sollte so klein wie möglich gehalten werden. Auch hier kann die Ferritperle auf dem Drain-Anschluß weiter helfen.
Die Schaltung stammt aus den Achtzigern (Siemens?) und ist m.E. sinnvoll bei Ansteuerung mit Übertragern. Übrigens dürften sich die Entwickler was dabei gedacht haben, eine Diode zu verwenden und keinen Widerstand. Bei einem Re-Design kannst du durchaus Bauelemente einsetzen, die damals noch nicht verfügbar waren. Die AN zu den MOSFET-Treibern bieten da genug Lesestoff. Arno
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