Hi,
Ich bin an der Entwicklung eines Inverters für einen PMSM, wobei ich mir
nicht sicher bin, ob die Body Dioden der MOSFETs als Freilaufdioden
geeignet sein werden.
Zu den Spezifikationen: Der Treiber ist für Motoren zwischen 1-200W,
maximaler Strom ist 7A und die PWM Frequenz ist 25kHz.
Geplante
MOSFETs:(https://www.mouser.ch/datasheet/2/196/irfh8334pbf-1227718.pdf)
MOSFET Gate Treiber: (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8304.pdf)
Nun gibt es ja verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Zuerst einmal
muss sicher die "reverse recovery time" der Dioden kleiner sein als die
Totzeit des Gate Treibers, die beim DRV8304 120ns beträgt und bei den
Body Dioden 20ns. Soweit so gut.
Wie sieht es aber nun mit der Totzeit und der Pulsenergie für induktive
Lasten aus? Die Zeitkonstante ist ja
und die Energie in etwa
Wie ist da die Totzeit des Gate Treibers mit der Zeitkonstante
verknüpft? Wie sieht das mit der Puls Energie aus, die die Diode
aufnehmen müssen kann? Steht das irgendwie im Datenblatt?
Ich möchte Schlussendlich berechnen, was die maximale Zeitkonstante L/R
für meinen Motorkontroller ist, damit der Treiber noch ordentlich
funktioniert.
Bert S. schrieb:> wobei ich mir> nicht sicher bin, ob die Body Dioden der MOSFETs als Freilaufdioden> geeignet sein werden.
Schau dir einfach mal einen Mosfet bzw. die gesamte Schaltung an und
überlege, was genau eine Freilaufdiode machen soll. Dann wird dir
schnell klar, warum deine Überlegung überhaupt keine gute Idee ist ;)
M. K. schrieb:> Schau dir einfach mal einen Mosfet bzw. die gesamte Schaltung an und> überlege, was genau eine Freilaufdiode machen soll. Dann wird dir> schnell klar, warum deine Überlegung überhaupt keine gute Idee ist ;)
Wie meinst du das? Bei einem 3-Phase Inverter bilden die Body Dioden ja
einen Freilaufpfad für die Ströme, warum sollte da meine Überlegung
keine gute Idee sein?
M. K. schrieb:> Schau dir einfach mal einen Mosfet bzw. die gesamte Schaltung an und> überlege, was genau eine Freilaufdiode machen soll.
Doch, das ist schon so üblich. In der klassischen Schaltung mit 3
Halbbrücken als 3-Phasenendstufe leiten die Bodydioden die EMK in die
Versorgungsschiene ab, die deswegen gut geblockt mit Elkos sein sollte,
damit die Spitzen geschluckt werden.
Dafür geeignet sind MOSFets (oder IGBT) bei denen die Bodydiode
spezifiziert ist (und nicht nur parasitär da ist)und eben Pulsestrom und
-zeit angegeben ist. Sie muss den Strom des Motors vertragen und gute
Reverse Recovery Zeiten bieten, das ist aber normalerweise immer der
Fall, wenn man den MOSFet nicht schneller ansteuert, als er erlaubt
(Anstiegs- and Abfallzeiten). Da achten die Hersteller schon drauf.
Matthias S. schrieb:> spezifiziert ist (und nicht nur parasitär da ist)und eben Pulsestrom und> -zeit angegeben ist. Sie muss den Strom des Motors vertragen und gute> Reverse Recovery Zeiten bieten, das ist aber normalerweise immer der> Fall, wenn man den MOSFet nicht schneller ansteuert, als er erlaubt> (Anstiegs- and Abfallzeiten). Da achten die Hersteller schon drauf.
So ist es.
Dazu kommt noch: eine gute Steuerung schaltet den FET ein, wenn die
Diode leitend ist. Das verringert die Verluste nicht unerheblich.
Man muss nur drüber nachdenken, was bei der Verringerung der
Geschwindigkeit passiert. Da läuft der Motor nämlich generatorisch, und
irgendwie muss der Strom ja im Zwischenkreis landen ;-)
Den Motor rekuperativ bremsen ist nicht möglich, wenn der Zwischenkreis
keine große Kapazität wie einen Akku besitzt und auch nicht
rückspeisefähig ist. Letzteres zu bauen ist nicht ganz trivial.
Matthias S. schrieb:> Dafür geeignet sind MOSFets (oder IGBT) bei denen die Bodydiode> spezifiziert ist
Überlegen, wieviel Wärme dabei zusätzlich im MOSFET entsteht?
Bert S. schrieb:> Wie meinst du das? Bei einem 3-Phase Inverter bilden die Body Dioden ja> einen Freilaufpfad für die Ströme, warum sollte da meine Überlegung> keine gute Idee sein?
Mir war nicht bewusst, dass du 3-Phasen-Motoren einsetzen wolltest.
200W/7A klang für mich nach simplen DC Motor sein.
Ben B. schrieb:> Letzteres zu bauen ist nicht ganz trivial.
Auch das ist richtig - der steuernde MC muss die Phasenlage beim
Schubbetrieb wissen und kann dann dosiert die MOSFet starten, um den nun
als Generator funktionierenden Motor auf die Zwischenspannung bzw. die
Ladeschaltung zu schalten.
Aber soweit isses hier ja noch nicht. Wenn man auf die Rekuperation
verzichtet aber trotzdem bremsen möchte, kann man einfach die Lowsides
choppern - Hochstrom MOSFets vorausgesetzt. Alte FU haben Anschlüsse für
Bremswiderstände.
Ben B. schrieb:> Den Motor rekuperativ bremsen ist nicht möglich, wenn der Zwischenkreis> keine große Kapazität wie einen Akku besitzt und auch nicht> rückspeisefähig ist.
Doch, dafür gibt es sog. Bremschopper, die die Energie schlicht
verbraten. Sieht man auf jeder Straßenbahn
Ingo L. schrieb:> Ben B. schrieb:>> Den Motor rekuperativ bremsen ist nicht möglich, wenn der Zwischenkreis>> keine große Kapazität wie einen Akku besitzt und auch nicht>> rückspeisefähig ist.> Doch, dafür gibt es sog. Bremschopper, die die Energie schlicht> verbraten. Sieht man auf jeder Straßenbahn
Und ich dachte immer, "rekuperativ" würde etwas mit Energierückgewinnung
zu tun, also eben gerade nicht mit sinnlosem Verheizen ...
Ralf D. schrieb:> Und ich dachte immer, "rekuperativ" würde etwas mit Energierückgewinnung> zu tun, also eben gerade nicht mit sinnlosem Verheizen ...
Wird ja nicht sinnlos verheizt sondern sinnvoll. Mit der Wärme kann man
den Fahrgastraum beheizen... duckundweg
Peter S. schrieb:> Lass dir keinen Blödsinn erzählen. Wenn die Randbedingen stimmen,> ist es> absolut üblich die Body-Dioden für den Freilauf des Motorstroms zu> verwenden.
Die Randbedingungen sind doch genau das, was die meisten Antworten hier
beinhalten. Keiner hat hier gesagt "es ist verboten", sondern es wurden
Einschränkungen genannt (Recovery-Zeit, Ansteuerung der MOSFETs usw...).
Und genau das sind die "Randbedingungen".
Wie kommst du auf "Blödsinn"?
Danke für die vielen Antworten. Nun bin ich aber immer noch nicht sicher
wie ich vorgehen soll. Da der Controller an diversen Versorgungen
betrieben wird, ist Rekuperation eher nicht so sinnvoll, da mit großer
Sicherheit auch Netzteile angeschlossen werden. Die Idee mit dem
choppern der Low Sides ist natürlich schon eine Möglichkeit, aber ich
würde das auch nur wenn nötig implementieren. Doch genau hier stellt
sich mir immer noch die Frage, wann ist das wirklich notwendig, bzw.
wann könnten deswegen die MOSFets drauf gehen? 7A stellt ja für die
MOSFets mit 25A continous kein Problem dar und die Recovery Time ist um
einiges schneller als die Todzeit des Treiber ICs. Wenn nun aber ein
großer Motor mit großer Induktivität angeschlossen wird, man den aber
nur mit 200W betrieben möchte, dann kann sich da ja einiges an Energie
ansammeln, die durch die Body Dioden in Wärme umgewandelt wird. Kann ich
da nicht irgendwie die maximale Induktivität spezifizieren, damit es den
Treiber nicht gleich räumt?
Peter S. schrieb:> Lass dir keinen Blödsinn erzählen. Wenn die Randbedingen stimmen, ist es> absolut üblich die Body-Dioden für den Freilauf des Motorstroms zu> verwenden.
Oft versucht man, die Wärme vom FET wegzukriegen und ihn nicht noch
zusätzlich durch Dioden zu beheizen.
Es kommt also auf die Auslegung an.
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