Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet Gate - Diode parallel zum Widerstand


von Teddy (Gast)


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Hallo, habe in mehreren englischen Quellen aber auch zum Teils hier 
gesehen, dass eine Diode in Sperrrichtung parallel zum Widerstand zum 
Gate eines Mosfets geschaltet wird.


Laut diesem Beitrag "http://www.edaboard.com/thread239032.html"; unten, 
sagt er Herr, dass diese Diode dafür da ist, damit sich die Kapazität am 
Gate schnell entladen wird, da die Diode einen geringeren Widerstand hat 
im Vergleich zu dem Ohmschen Widerstand.
Hier anscheinend genauso:
http://www.homemade-circuits.com/2013/09/mosfet-protection-basics-explained-is.html
(Mein Englisch ist nicht so gut, also bitte korrigiert mich, falls ich 
falsch liege)

Wenn meine Annahme richtig ist, warum nimmt man nicht einfach einen 
geringeren Widerstand um die Ladung schnell abzubauen?
Welche Vorteile hat es noch so eine Diode aufzubringen?

von Falk B. (falk)


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Damit kann man etwas langsamer/verzögerter einschalten aber schnell 
ausschalten. Das ist wichtig bei Halbbrücken. Break before make.

von Michael B. (laberkopp)


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Teddy schrieb:
> Wenn meine Annahme richtig ist, warum nimmt man nicht einfach einen
> geringeren Widerstand um die Ladung schnell abzubauen?

Man will vor allem in Halbbrücken wo 2 MOSFETs in Reihe plus mit minus 
verbinden langsam einschalten und schnell abschalten, damit nicht aus 
Versehen beide MOSFETs kurz gleichzeitg eingeschaltet sind und die 
Spannungsquelle kurzschliessen - mit entsprechendem shoot thru Strom.

Hat man keine Halbbrücke, braucht man diese Gate-Ansteuerung nicht, hat 
man andere Methoden zur Totzeitsteuerungen, braucht man sie auch nicht.

von Teddy (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Damit kann man etwas langsamer/verzögerter einschalten aber
> schnell
> ausschalten. Das ist wichtig bei Halbbrücken. Break before make.

Danke für die Antwort. Dann war meine Annahme richtig.
Warum gerade bei Halbbrücken?

Um einen Kurzschluss zwischen den beiden Mosfets zu verhindern?
Wenn eine Halbbrücke integriertes Deadtime hat, kann man die Diode dann 
weglassen?

von Michael B. (laberkopp)


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Teddy schrieb:
> Um einen Kurzschluss zwischen den beiden Mosfets zu verhindern?

"Zwischen" den MOSFETs ? Dei sind normalerweise direkt verbunden. Eher 
zweischen plus und minus. Hatte ich das nicht schon geschrieben ?

> Wenn eine Halbbrücke integriertes Deadtime hat, kann man die Diode dann
> weglassen?

Ja, wenn sie passt.

von Al3ko -. (al3ko)


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Hi Teddy,
Teddy schrieb:
> Warum gerade bei Halbbrücken?
ich behaupte, dass die Diode ebenfalls bei anderen Wandlern und 
Anwendungen Sinn ergibt und sich nicht nur auf Halbbrücken beschränkt 
(auch wenn das Argument mit den Halbbrücken gültig bleibt).

Der Hintergrund ist, dass MOSFETs (und IGBTs) unterschiedliche Ein- und 
Ausschaltzeiten (Und entsprechend Energien) haben. Das bedeutet, dass 
Einschaltverluste in einem MOSFET anders sind als die Ausschaltverluste 
in einem MOSFET.

Mit der Diode (oder auch in der Kombination "Diode+Widerstand" parallel 
zum Gatewiderstand) erhält man nun unabhängige Kontrolle über sowohl 
Einschalt- als auch Ausschaltverhalten des entsprechenden MOSFETs.

Das macht auch in simplen DC/DC Wandlern wie Hochsetsteller oder 
Tiefsetzsteller Sinn, in der üblicherweise nur ein einzelner Schalter 
vorhanden ist.

Gruß,

von runout (Gast)


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Richtig...
Unter Inkaufnahme höherer Verlustleistungen am MOSFET
kann man durch langsameres Schalten auch die Störstrahlung
bei Wandlerinduktivitäten und die Spannungsspitzen reduzieren.

von Tany (Gast)


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Teddy schrieb:
> warum nimmt man nicht einfach einen
> geringeren Widerstand um die Ladung schnell abzubauen?

Die Parallelschaltung von Diode hat für mich anderen Grund. Viele 
Controller haben unterschiedlichen Strombelasbarkeit, meinst können sie 
mehr Strom "senken" als "sourcen", deshalb kann der Gatewiderstand nicht 
beliebig klein sein.

von Michael B. (laberkopp)


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Tany schrieb:
> Die Parallelschaltung von Diode hat für mich anderen Grund. Viele
> Controller haben unterschiedlichen Strombelasbarkeit, meinst können sie
> mehr Strom "senken" als "sourcen", deshalb kann der Gatewiderstand nicht
> beliebig klein sein.

Das ist aber nicht der Grund warum man die Diode einbaut.

von THOR (Gast)


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Al3ko -. schrieb:
> Hi Teddy,
> Teddy schrieb:
>> Warum gerade bei Halbbrücken?
> ich behaupte, dass die Diode ebenfalls bei anderen Wandlern und
> Anwendungen Sinn ergibt und sich nicht nur auf Halbbrücken beschränkt
> (auch wenn das Argument mit den Halbbrücken gültig bleibt).
>
> Der Hintergrund ist, dass MOSFETs (und IGBTs) unterschiedliche Ein- und
> Ausschaltzeiten (Und entsprechend Energien) haben. Das bedeutet, dass
> Einschaltverluste in einem MOSFET anders sind als die Ausschaltverluste
> in einem MOSFET.

Die im Datenblatt angegebenen Zeiten beziehen sich auf rechteckförmige 
Spannung am Gate. Da man die in den seltensten Fällen hinbekommt, sind 
für den Ein- und Ausschaltvorgang die Lade-/Entladezeiten des Gates 
ausschlaggebend, nicht die Schaltzeiten des FET selbst.

IRLU024N bspw. 74ns Rise Time, Fall Time 29ns. So schnell muss der 
Gatetreiber erstmal werden, dass diese Zeiten eine Rolle spielen.

Asymmetrische Schaltzeiten per Widerstand/Diode sind einfach nur eine 
Minimallösung zur Shoot-Through Verhinderung. Ich würde da aber 
eigentlich immer nen Class-A BJT spendieren weil man über die Sättigung 
schön den Einschaltzeitpunkt nach hinten verschieben kann, ohne den 
eigentlichen Gate-Ladevorgang unnötig langsam zu machen. Mit dem 
geschickten Einsatz von Induktivitäten kann man da auch in 200ns 
Regionen kommen.

von Tany (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Das ist aber nicht der Grund warum man die Diode einbaut.
aber als DeadtimeContoller?

von HildeK (Gast)


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Tany schrieb:
> Die Parallelschaltung von Diode hat für mich anderen Grund. Viele
> Controller haben unterschiedlichen Strombelasbarkeit, meinst können sie
> mehr Strom "senken" als "sourcen", deshalb kann der Gatewiderstand nicht
> beliebig klein sein.

Viele Controller sicher nicht!
Unabhängig von dem Fragestellung hier ist es zwar richtig, dass ein 
p-Kanal MOSFET etwas schlechter ist als ein n-Kanal MOSFET, aber 
unterschiedliche Angaben bei den Outputspezifikationen habe ich dazu 
noch nicht gesehen.
Das war mal so, vor Urzeiten, als man noch TTL und LSTTL verbaut hat. Da 
war tatsächlich der Sinkstrom wesentlich größer (Faktor 10) als der 
HIGH-Sourcestrom.
Ich denke mal, aus der Zeit kommt diese immer wieder auftretende 
Behauptung.

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