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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Abschalten IGBT


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Autor: carpc (Gast)
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Ich möchte folgenden IGBT: IHW15N120R3FKSA1 als High Side PWM benutzen. 
Als Treiber IC hab ich folgenden gewält: 1EDI40I12AHXUMA1
Gatewiderstände wurden wie im Datenblatt 10R und 3R3 gewählt. Die 
Testschaltung wurde mit 1khz betrieben. Später soll die Schaltung mit 62 
kHz betrieben werden.
Gatespannung habe ich mit unipolar 15V als auch mit Pipolar 15/-9V 
versucht. Leider ist die fallende Flanke nicht steil sondern fällt in 
einer Kurve ab (ca 70µS). Ich weiß nicht was ich falsch mache. Wirkt es 
sich negativ aus, dass im meinem Prototyp Aufbau der Gate Anschluss 
nicht direkt am Gatetreiber sonder mit einen Leitung mit wenigen cm 
dazwischen?

: Verschoben durch Moderator
Autor: Teo D. (teoderix)
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Kenn den Treiber nich, is auch schon spät....
Also hier noch ein Schnellschuss.
Deine 1µF(?) Kerkos könnten bei 15V nur noch 100nF haben?!
Aufbau, ja eher suboptimal, aber das erklärt's nich wirklich. Lötstellen 
sicher schon x-mal geprüft....

Autor: MiWi (Gast)
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carpc schrieb:
> Ich möchte folgenden IGBT: IHW15N120R3FKSA1 als High Side PWM
> benutzen.
> Als Treiber IC hab ich folgenden gewält: 1EDI40I12AHXUMA1
> Gatewiderstände wurden wie im Datenblatt 10R und 3R3 gewählt. Die
> Testschaltung wurde mit 1khz betrieben. Später soll die Schaltung mit 62
> kHz betrieben werden.
> Gatespannung habe ich mit unipolar 15V als auch mit Pipolar 15/-9V
> versucht. Leider ist die fallende Flanke nicht steil sondern fällt in
> einer Kurve ab (ca 70µS). Ich weiß nicht was ich falsch mache. Wirkt es
> sich negativ aus, dass im meinem Prototyp Aufbau der Gate Anschluss
> nicht direkt am Gatetreiber sonder mit einen Leitung mit wenigen cm
> dazwischen?

Zeig mal das Gatesignal - am IGBT und am Out+ Ausgang vom Treiberchip.

Falschen Widerstandswert genommen - 100 Ohm statt 10 Ohm?

btw: Warum verwendest Du zur Evaluierung andere Werte als im 
IGBT-Datenblatt angegeben? Der Treiber schupft 4A, da brauchst Du keine 
unnötige Drosselung mit 10Ohm... 3E9 sind angesagt.

Autor: Falk B. (falk)
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carpc schrieb:
> Ich möchte folgenden IGBT: IHW15N120R3FKSA1 als High Side PWM benutzen.
> Als Treiber IC hab ich folgenden gewält: 1EDI40I12AHXUMA1
> Gatewiderstände wurden wie im Datenblatt 10R und 3R3 gewählt. Die
> Testschaltung wurde mit 1khz betrieben. Später soll die Schaltung mit 62
> kHz betrieben werden.

Soweit OK.

> Gatespannung habe ich mit unipolar 15V als auch mit Pipolar 15/-9V
> versucht. Leider ist die fallende Flanke nicht steil sondern fällt in
> einer Kurve ab (ca 70µS).

Zu langsam, zumal du 180 Ohm Lastwiderstand hast.

> Ich weiß nicht was ich falsch mache. Wirkt es
> sich negativ aus, dass im meinem Prototyp Aufbau der Gate Anschluss
> nicht direkt am Gatetreiber sonder mit einen Leitung mit wenigen cm
> dazwischen?

Das ist OK. Aber woher kommt deine sekundäre Stromversorgung des 
Treibers (VCC2)? Ist diese Quelle potentialfrei? Vielleicht gibt es dort 
große Kapazitäten gegen GND?

Autor: carpc (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Das ist OK. Aber woher kommt deine sekundäre Stromversorgung des
> Treibers (VCC2)? Ist diese Quelle potentialfrei? Vielleicht gibt es dort
> große Kapazitäten gegen GND?

Alle Spannungen kommen aus Labornetzgeräten. Potentialfrei müssten die 
sein, ob es da Kapazitäten gegen GND gibt bin ich überfragt.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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carpc schrieb:
> Pipolar
Schönes neues Wort. Werde ich mir merken...  ;-)

> Gatewiderstände wurden wie im Datenblatt 10R und 3R3 gewählt.
Und die sind beide noch heil? Insbesondere der zum Out- ist hier 
interessant. Miss mal zwischen dem Gatepin und dem Out- Pin.

Autor: Falk B. (falk)
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Hmm, bei der bipolaren Versorgung sollte (muss?) die Masse vom 
Labornetzteil an die Masse zwischen den Kondensatoren angeschlossen 
werden. Nur +15 und -9V reichen IMO nicht!

An der Eingangsseite deines Treibers fehlt der Entkoppelkondensator! 
(100nF an VCC1)

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Lothar M. schrieb:
> carpc schrieb:
>> Pipolar
> Schönes neues Wort. Werde ich mir merken...  ;-)

Kommt von Pipola:
https://pipola.ch/ueber-uns/

Autor: Michael B. (laberkopp)
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carpc schrieb:
> High Side PWM
> Gatespannung habe ich mit unipolar 15V als auch mit Pipolar 15/-9V

Meinst du bipolar ?

Für high side brauchst du Spannungen relativ zum Emitter des IGBT.

carpc schrieb:
> Potentialfrei müssten die sein,

GND mit Emitter des IGBT verbunden ? Wo ist IN- angeschlossen ?

Beim Ausschalten einer hohe Spannung steigt die Spannung am Kollektor 
schnell. Das schlägt durch kapazitive Kopplung CCG durch auf das Gate 
und kann so dem Entladen entgegenwirken. Mir kommt dein Oszillogramm 
aber nicht so vor.

Autor: Falk B. (falk)
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Michael B. schrieb:

> Für high side brauchst du Spannungen relativ zum Emitter des IGBT.

Das hat er.

> GND mit Emitter des IGBT verbunden ? Wo ist IN- angeschlossen ?

An GND vom Eingang, sieht man im Schaltplan und auf dem realen Aufbau.

Autor: Sven S. (schrecklicher_sven)
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So wie das hier aussieht, ist der Emitter nur kapazitiv gekoppelt.
So kann der IGBT natürlich nicht richtig schalten.

Autor: Falk B. (falk)
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Sven S. schrieb:
> So wie das hier aussieht, ist der Emitter nur kapazitiv gekoppelt.
> So kann der IGBT natürlich nicht richtig schalten.

Sagte ich bereits, es fehlt die Masseverbindung zum Netzteil auf der 
Sekundärseite. Die ist im Schaltplan des Datenblatts natürlich nicht 
direkt sichtbar 8-0

Beitrag "Re: Abschalten IGBT"

Autor: carpc (Gast)
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Nein, das ist schon alles richtig. Ich habe die Masse direkt am Emitter 
mit der Krokodilklemme angeschlossen.

Ich habe nochmals Versuche gemacht und dabei meinen Fehler festgestellt. 
Die Erdung des Oszis war das Problem. Mit Kabel ohne Schutzleiter hat es 
dann geklappt.

Wiederstand am Collector sieht es gut aus.



Widerstand am Emitter noch nicht ganz gut.



Für meine Spätere Anwendung brauche ich unbedingt ein High Side Swich. 
Daher Widerstand am Emitter.

Ich hoffe, dass der restliche Fehler bei der fallenden Flanke auf den 
mangelhaften Aufbau zurückzuführen ist. Das heißt wenn ich ein Platine 
anfertige, dann müsste es gut sein? Was denkt ihr?

Autor: hinz (Gast)
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carpc schrieb:
> Die Erdung des Oszis war das Problem. Mit Kabel ohne Schutzleiter hat es
> dann geklappt.

Einen Fehler durch einen weiteren vertuscht.


> Was denkt ihr?

Dass du den eigentlichen Fehler suchen solltest.

Autor: MiWi (Gast)
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carpc schrieb:




> Ich hoffe, dass der restliche Fehler bei der fallenden Flanke auf den
> mangelhaften Aufbau zurückzuführen ist. Das heißt wenn ich ein Platine
> anfertige, dann müsste es gut sein? Was denkt ihr?

Das "Hoffen" eine schlechte Basis ist um Platinen anfertigen zu lassen.

Autor: IH (Gast)
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Michael B. schrieb:
> high side brauchst du Spannungen relativ zum Emitter des IGBT.

Für Lowside auch. Des IGBTs V_GE (beim Fet V_GS) ist halt die
Steuerspannung. ("Auch, wenn man sich auf den Kopf stellt...")

@carpc:

Die Lösung wirst Du übrigens nur finden, wenn Du auch suchst.
Fehler, die man gemacht hat, obwohl man versucht hat, auf alles
nötige zu achten, eröffnen sich meist nicht durch nachdenken...

Autor: carpc (Gast)
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Ich bin einen Schritt weitergekommen. Es lag am Netztteil. Ich habe 
jetzt einen potentialtrennenden DC DC Wandler verwendet. Mit 1k sieht es 
nun perfekt aus.
Allerdings mit 62k Herz beim Abschalten nicht mehr obwohl das Gatesignal 
bei der fallenden Flanke sauber aussieht. Wenn das Gatesignal passt 
müsste doch auch der ITGBT ein sauberes Rechtecksignal liefern !?

Autor: Falk B. (falk)
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google IGBT tail current

Die Abschaltflanke ist so schon OK für einen größeren IGBT. Wenn es 
deutlich schneller gehen soll, muss man einen MOSFET nehmen.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wann_setzt_man_einen_MOSFET.2C_Bipolartransistor.2C_IGBT_oder_Thyristor_ein.3F

Autor: Falk B. (falk)
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carpc schrieb:
> Ich bin einen Schritt weitergekommen. Es lag am Netztteil.

Welches Netzteil? Das für die Gateversorgung? Was für eins war es?

> jetzt einen potentialtrennenden DC DC Wandler verwendet.

Welchen? Für die Gateversorgung braucht man einen mit sehr geringer 
Koppelkapazität (<100pF) und auch einen, der die hohen Schaltfrequenzen 
dauerhaft verkraftet. Das tun nicht alle.

Autor: carpc (Gast)
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Falk B. schrieb:
> carpc schrieb:
>> Ich bin einen Schritt weitergekommen. Es lag am Netztteil.
>
> Welches Netzteil? Das für die Gateversorgung? Was für eins war es?

Labornetzteil. Da hatte ich Masseprobleme.

>
>> jetzt einen potentialtrennenden DC DC Wandler verwendet.
>
> Welchen? Für die Gateversorgung braucht man einen mit sehr geringer
> Koppelkapazität (<100pF) und auch einen, der die hohen Schaltfrequenzen
> dauerhaft verkraftet. Das tun nicht alle.

Von Recoom (RP-xx1509D) für IGBT Treiber ausgelegt. (15/-9V)

Autor: carpc (Gast)
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Mit höherem Strom wird die Abschaltflanke steiler. Allerdings gibt einen 
Peak mit negativer Spannung.

Je höher der Strom desto schlechter die Einschaltflanke. Dies könnte mit 
dem unsauberen Gatesignal zu tun haben?. Die Spannungsversorgung des 
Gatetreiber ist konstant. Ich frage mich ob ich den Gatewiderstand 
verändern sollte oder es mit dem Versuchsaufbau zu tun hat!?

Autor: Dieter (Gast)
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carpc schrieb:
> Je höher der Strom desto schlechter die Einschaltflanke.

Bei gleicher Spannung, aber mehr Strom wirken sich auch die parasitären 
Induktivitäten stärker aus.

Autor: Carpc (Gast)
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Dieter schrieb:
> carpc schrieb:
> Je höher der Strom desto schlechter die Einschaltflanke.
>
> Bei gleicher Spannung, aber mehr Strom wirken sich auch die parasitären
> Induktivitäten stärker aus.

Die  parasitären Induktivitäten kommen vom schlechten Aufbau ? Die wären 
durch eine Platine minimiert?

Autor: IH (Gast)
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carpc schrieb:
> Ich frage mich ob ich den Gatewiderstand
> verändern sollte oder es mit dem Versuchsaufbau zu tun hat!?

Experimentell könntest Du ja den R im positiven Treiberzweig
mal deutlich kleiner machen als 10 Ohm - so, wie MiWi sagte.


Der IGBT ist ja eine interessante Wahl für hartes Schalten.
Soll's etwa ein Buck-Converter vor einem Resonanzwandler für
gleichgerichtete 3 Phasen werden, und Du willst die Schalter
des Resonanzwandlers auch dafür benutzen, oder so etwas?

(Integrierte Diode ist auf kleinstmögliche V_F optimiert, hat
wohl gerade deswegen ziemlich hohe Werte bei der sog. Reverse
Recovery Ladung... der Wert ist im Datenblatt nicht mal drin. :)

Diese Diode könnte (!) Dir also ebenfalls Probleme machen hier.
(Obwohl es weit unter 100kHz evtl. noch ohne solche gehen mag.)

Hattest Du die Topologie / Last Deiner "High Side PWM" genannt?
(Nicht unwichtig.) Ich scheine da nichts zu entdecken dazu.

Autor: carpc (Gast)
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IH schrieb:
> carpc schrieb:
>> Ich frage mich ob ich den Gatewiderstand
>> verändern sollte oder es mit dem Versuchsaufbau zu tun hat!?
>
> Experimentell könntest Du ja den R im positiven Treiberzweig
> mal deutlich kleiner machen als 10 Ohm - so, wie MiWi sagte.
>
> Der IGBT ist ja eine interessante Wahl für hartes Schalten.

Die Auswahl war von folgenden Faktoren abhängig:
Frequenz: 62khz
Spannung: >800V
Strom: > 15A
Da findet man nicht viele Typen mit diesen Parametern.


> Soll's etwa ein Buck-Converter vor einem Resonanzwandler für
> gleichgerichtete 3 Phasen werden, und Du willst die Schalter
> des Resonanzwandlers auch dafür benutzen, oder so etwas?

Ja es wird ein Buck Converter. Die Schaltung dient als DC/DC Laderegler.
(Eingangsspannung bis 800V und Batteriespannung etwa 150V.

In dem bisherigen Testaufbau habe ich mit Lastwiderständen gearbeitet.

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