Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFETs mit kleinen Schaltverlusten


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von MOSFET (Gast)


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Hey Leute,

Vielleicht kann mir ja hier jemand helfen. Ich bin auf der suche nach 
MOSFETs welche sich für eine Halbbrücke mit einigen 100kHz (500kHz wären 
gut) bei einer Betriebsspannung von 100V eignen, Ausgangsstrom aus dem 
Brückenzweig ist 10A. Das Hauptproblem sind dabei natürlich die 
entstehenden Schaltverluste. Kennt jemand zufällig was brauchbares in 
der Richtung?

von THOR (Gast)


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MOSFET schrieb:
> Das Hauptproblem sind dabei natürlich die
> entstehenden Schaltverluste. Kennt jemand zufällig was brauchbares in
> der Richtung?

Zusammenfassung: Du suchst einen MOSFET, der generell geringe 
Schaltverluste hat?
Das gibt es nicht. Schaltverluste sind von Gatekapazität, Ugs und 
fswitching abhängig.

Du kannst nen FET mit geringer Gatekapazität verbauen, aber wenn du die 
nicht zügig umlädst bringt dir das genau gar nichts.

Wie sieht dein Schaltplan bisher aus, falls vorhanden?

von Topsi (Gast)


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THOR schrieb:
> Wie sieht dein Schaltplan bisher aus, falls vorhanden?

Ja, man sollte nämlich auch genaue Topologie und
Betriebsbedingungen kennen, geringe Gateladung
ist nicht der einzige Parameter für FETs.
Viele Hersteller optimieren für bestimmte
Anwendungen auch ganz bestimmte Eigenschaften,
denn oft oder meist ist der Preis dafür eine
Verschlechterung bei anderen solchen.
Deshalb - siehe oben.

von MOSFET (Gast)


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THOR schrieb:
> Zusammenfassung: Du suchst einen MOSFET, der generell geringe
> Schaltverluste hat?
> Das gibt es nicht. Schaltverluste sind von Gatekapazität, Ugs und
> fswitching abhängig.
>
> Du kannst nen FET mit geringer Gatekapazität verbauen, aber wenn du die
> nicht zügig umlädst bringt dir das genau gar nichts.

Natürlich gibt es das. Die Schaltverluste hängen stark von der 
Ausgangskapazität Coss (bzw deren Ladung Qoss) und der Reverse Recovery 
Ladung ab. Eine Verbesserung dieser Parameter geht natürlich oft mit 
einer Verschlechterung des Rds,on einher (grössere Chipfläche -> 
grössere Kapazität und "mehr Querschnitt"). Dementsprechend suche ich 
MOSFETs bei denen diese Grössen klein sind, die aber trotzdem einen 
hinreichend kleinen Rds,on haben damit sie den Laststrom noch aushalten.

Was ich stillschweigend vorausgesetzt habe ist ein hartschaltender 
Betrieb der Brücke (kein ZVS oder ZCS).

Der Gatetreiber wird dann entsprechend dimensioniert dass er die 
geforderten Schaltzeiten auch einhalten kann.

von Harald W. (wilhelms)


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MOSFET schrieb:

> Eine Halbbrücke mit einigen 100kHz (500kHz wären
> gut) bei einer Betriebsspannung von 100V eignen, Ausgangsstrom aus dem
> Brückenzweig ist 10A.

Ein Mittelwellensender mit einem Kilowatt? Da muss man schon
mit Schaltverlusten rechnen. Allgemein wird da wohl auch ein
störarmer Aufbau etwas schwierig.

von THOR (Gast)


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MOSFET schrieb:
> Natürlich gibt es das.

Lesekompetenz: 4,3. Ich sagte:

THOR schrieb:
> Zusammenfassung: Du suchst einen MOSFET, der generell geringe
> Schaltverluste hat?

Nochmal mit Hervorhebung:

THOR schrieb:
> Zusammenfassung: Du suchst einen MOSFET, der GENERELL geringe
> Schaltverluste hat?

https://de.wiktionary.org/wiki/generell

Jetzt klarer?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MOSFET schrieb:
> Kennt jemand zufällig was brauchbares in der Richtung?
Die Anforderungen hören sich schon ein wenig wie SiC an:
http://www.all-electronics.de/siliziumkarbid-halbleiter-auf-der-ueberholspur/#

von MOSFET (Gast)


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SiC ist für die Spannung eigentlich uninteressant, SiC Schalter werden 
im Normalfall für deutlich höhere Spannungen verwendet. Dementsprechend 
haben die meisten SiC Schalter die ich kenne viel zu hohe Leitverluste. 
Zudem kommen die meist im TO-247(4) Gehäuse daher und haben damit sehr 
hohe parasitäre Induktivitäten alleine durch das Gehäuse. Ich lasse mich 
aber gerne eines bessern belehren wenn jemand einen passenden Typen für 
die Spannung kennt.

von Christian K. (Gast)


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Eine 1kW 100V Halbbrücke mit 500kHz. Schon etwas sportlich. Mit GaN 
brichst Du dir mit EMV und der kleinen max. Gatespannung die Ohren. 
Schau mal, was es als neuestes von Infineon gibt. Bei 100V wirst Du 
150-200V Mosfets einsetzen müssen und da siehts dann wieder schlechter 
aus. Geh davon aus, das deine AC Verluste deutlich über den DC Verlusten 
liegen werden. Also lieber höhere RDSon bei kleineren Crr bzw. Gate 
charge auswählen. Sinnvolle Schaltfrequenz wird eher bei 200-300Khz 
liegen da Du beim Induktorvolumen nicht so viel einsparen wirst im 
Vergleich zu 500kHz, die AC Verluste aber direkt proportional mit der 
Frequenz steigen.

von Trollo4711 (Gast)


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Hi,

schau mal bei GANSystems. Die GAN Hemt sind genau für solche Sachen gut. 
Wenn Du allerdings wirklich 100V brauchst, dann musst Du wohl dort nen 
650V Typen nehmen. Wenn allerdings die max. Spannung von 100V reicht, 
dann kannst Du die kleineren nehmen.

Gruß Trollo

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Naja, die SiC Dinger sind offenbar erst im Anlauf...
http://www.rohm.de/web/de/products/-/product/SCT3017AL

: Bearbeitet durch Moderator
von Topsi (Gast)


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Infineon wäre mein (spärlicher) Tip,
da Du Topologie und Betriebsart verschweigst.

von Sascha (Gast)


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Kuck mal bei den FETs vorbei die für Class-D Verstärker entwickelt sind. 
Kräftiger und schneller Treiber ist aber immer Pflicht.

von MOSFET (Gast)


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Wie bereits von einigen erwähnt habe ich mich mal bei Infineon 
umgesehen, die Optimos 5 Reihe scheint wohl das beste zu sein was 
überhaupt verfügbar ist. Wirklich brauchbare Alternativen habe ich nicht 
gefunden (bei Silizium FETs). GaN wäre noch eine Alternative, aber die 
meisten Bauteile sind für 400V oder mehr ausgelegt.
Ich werde mal testen wohin ich mit den Optimos 5 komme - leider gibt es 
die nur im TO220 Gehäuse mit den entsprechenden parasitären 
Induktivitäten oder im SuperSO8 bei dem man die Wärme schlecht loswerden 
kann. Die Verluste sind mir prinzipiell egal, nur muss ich sie irgendwie 
aus dem Chip kriegen.

von Bernd K. (bmk)


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von kk (Gast)


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Ein IPB072N15 reicht nicht?
Der BSC093N15 ist von den Schaltzeiten nochmals schneller. Bei 500 kHz 
habe ich da noch keine Bedenken.
Wenn es schneller werden muss und du nicht nur ein guter Schaltplan 
Designer, sondern auch ein guter layouter bist: EPC2033. Dann musst du 
aber auch wirklich sattelfest sein.

von Tec No Logic (Gast)


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Sieh dir mal die
https://toshiba.semicon-storage.com/info/lookup.jsp?pid=TPW2900ENH&lang=en

An mit dem richtigen die 100V Variante davon schalte ich in 100ns mit 
einem LM5101A um.

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