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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochspannungsverstärker mit MOSFETs, hoher Ruhestrom


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Autor: Fl K. (nxeaon)
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Liebe Forengemeinde,

ich habe einen Class-D Hochspannungsverstärker aufgebaut (aktuell bis 
1200V), welcher auf dem SI8244 Gate-Treiber basiert und auch 
entsprechend dem Datenblatt realisiert wurde (s.Bild). Der High-Side 
Mosfet (C2M0160120D) wird mit einer Bootstrap-Schaltung gespeist und es 
gibt sonst keine Rückkopplung zum Eingang. Die Schaltung funktioniert 
soweit auch einwandfrei, hat jedoch einen relativ hohen Ruhestrom! Bei 
1200V Versorgung komme ich mit 50% duty cycle PWM Input, 160 kHz PWM und 
leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA, bei 200V sind es etwa 8mA. Was 
ich bisher versucht habe:

- Wird der SI8244 disabled, fließt kein Ruhestrom mehr
- Die Schaltsignale der Mosfets sehen am Oszi gut aus (12V VGS, 
Rechteck, steile Flanken) und sind entsprechend der Deadtime versetzt
- Die Deadtime hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom, ist also hoch 
genug
- Die Schaltfrequenz beeinflusst den Ruhestrom massiv (höhere Frequenz, 
höherer Ruhestrom)
- Die Bootstrap-Diode hatte anfangs eine hohe reverse-time, durch das 
Ersetzen konnte ich den Ruhestrom deutlich senken. Die schnellste Diode, 
die ich in dem Spannungsbereich finden konnte liegt aber bei ca. 50ns 
und ist jetzt verbaut
- Der Bootstrap Kondensator hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom
- Der Mosfet hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom, auch bei anderen 
Typen vergleichbar

Hat jemand noch eine Idee, woran es liegen könnte, oder ob das sogar 
normal ist?

: Verschoben durch Moderator
Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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Naja, Cb muss bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden, ohne Strom 
klappt das nicht :-)
Wie gross ist der?

Autor: Michael K. (Firma: Knoelke Elektronik) (knoelke)
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H.Joachim S. schrieb:
> Cb muss bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden,

Wieso umgeladen?
Der speist die Gate Kapazität + den HS Treiber und wird nur nachgeladen.

Fl K. schrieb:
> Die Schaltfrequenz beeinflusst den Ruhestrom massiv
Zeig mal Deine Schaltung mit Typbezeichnungen und Dein Layout.
Wo misst Du den Strom und womit?
Zeig Oszi Bilder.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Da muss halt die Frequenz erniedrigt werden und/oder es müssen Mosfets 
mit kleinerer Gateladung(Qg) eingesetzt werden. Welcher Mosfet ist denn 
jetzt drin?

Autor: Falk B. (falk)
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Fl K. schrieb:
> Liebe Forengemeinde,
>
> ich habe einen Class-D Hochspannungsverstärker aufgebaut (aktuell bis
> 1200V), welcher auf dem SI8244 Gate-Treiber basiert und auch
> entsprechend dem Datenblatt realisiert wurde (s.Bild). Der High-Side
> Mosfet (C2M0160120D) wird mit einer Bootstrap-Schaltung gespeist und es
> gibt sonst keine Rückkopplung zum Eingang. Die Schaltung funktioniert
> soweit auch einwandfrei, hat jedoch einen relativ hohen Ruhestrom!

Von welchem Strom redest du denn hier? Der Ruhestrom im Lastkreis oder 
die Stromaufnahme vom Treiber?

> Bei
> 1200V Versorgung komme ich mit 50% duty cycle PWM Input, 160 kHz PWM und
> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,

Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und 
Frequenzen.

> - Die Schaltfrequenz beeinflusst den Ruhestrom massiv (höhere Frequenz,
> höherer Ruhestrom)

Eben weil du auch ohne explizite Last am Ausgang eine recht ordentliche 
kapazitive Last hast, nämlich die Ausgangskapazität der MOSFETs.

> - Die Bootstrap-Diode hatte anfangs eine hohe reverse-time,

Wieviel denn?

> durch das
> Ersetzen konnte ich den Ruhestrom deutlich senken. Die schnellste Diode,
> die ich in dem Spannungsbereich finden konnte liegt aber bei ca. 50ns
> und ist jetzt verbaut

Das ist schon sehr flink.

> - Der Bootstrap Kondensator hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom

Logisch, der ist ja nur ein Puffer.

> - Der Mosfet hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom, auch bei anderen
> Typen vergleichbar

Naja.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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Falk B. schrieb:
> Fl K. schrieb:
>> Liebe Forengemeinde,
>>
>> ich habe einen Class-D Hochspannungsverstärker aufgebaut (aktuell bis
>> 1200V), welcher auf dem SI8244 Gate-Treiber basiert und auch
>> entsprechend dem Datenblatt realisiert wurde (s.Bild). Der High-Side
>> Mosfet (C2M0160120D) wird mit einer Bootstrap-Schaltung gespeist und es
>> gibt sonst keine Rückkopplung zum Eingang. Die Schaltung funktioniert
>> soweit auch einwandfrei, hat jedoch einen relativ hohen Ruhestrom!
>
> Von welchem Strom redest du denn hier? Der Ruhestrom im Lastkreis oder
> die Stromaufnahme vom Treiber?

Es geht um den Strom im Lastkreis (jedoch im Leerlauf ohne 
angeschlossene Last). Die Strmaufnahme vom Treiber ist nicht von 
Interesse.

>> Bei
>> 1200V Versorgung komme ich mit 50% duty cycle PWM Input, 160 kHz PWM und
>> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,
>
> Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und
> Frequenzen.

Bei 1200V und 30mA ist das gerade für die Auslegung des Netzteils schon 
doof.

>> - Die Schaltfrequenz beeinflusst den Ruhestrom massiv (höhere Frequenz,
>> höherer Ruhestrom)
>
> Eben weil du auch ohne explizite Last am Ausgang eine recht ordentliche
> kapazitive Last hast, nämlich die Ausgangskapazität der MOSFETs.

Die liegt im Bereich von 50pF. Das wäre zwar nicht schön, aber wenn es 
daran liegt wüsste ich wenigstens, dass es nicht zu ändern ist!

>> - Die Bootstrap-Diode hatte anfangs eine hohe reverse-time,
>
> Wieviel denn?

Ich glaube um 500ns, da war der Strom so hoch, dass ein Betrieb bei 
1200V nicht möglich war. Deshalb vermute ich ja auch, dass es noch eine 
andere Erklärung als die Ausgangskapazität des MOSFETs gibt...

>> durch das
>> Ersetzen konnte ich den Ruhestrom deutlich senken. Die schnellste Diode,
>> die ich in dem Spannungsbereich finden konnte liegt aber bei ca. 50ns
>> und ist jetzt verbaut
>
> Das ist schon sehr flink.
>
>> - Der Bootstrap Kondensator hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom
>
> Logisch, der ist ja nur ein Puffer.
>
>> - Der Mosfet hat keinen Einfluss auf den Ruhestrom, auch bei anderen
>> Typen vergleichbar
>
> Naja.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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Helmut S. schrieb:
> Da muss halt die Frequenz erniedrigt werden und/oder es müssen Mosfets
> mit kleinerer Gateladung(Qg) eingesetzt werden. Welcher Mosfet ist denn
> jetzt drin?

Wie geschrieben, es sind zwei C2M0160120D verbaut. Die Gateladung sollte 
aber doch keinen Einfluss auf den Strom im Lastkreis haben?!

Autor: Fl K. (nxeaon)
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Michael K. schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> Cb muss bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden,
>
> Wieso umgeladen?
> Der speist die Gate Kapazität + den HS Treiber und wird nur nachgeladen.
>
> Fl K. schrieb:
>> Die Schaltfrequenz beeinflusst den Ruhestrom massiv
> Zeig mal Deine Schaltung mit Typbezeichnungen und Dein Layout.
> Wo misst Du den Strom und womit?
> Zeig Oszi Bilder.

Anbei der entsprechende Ausschnitt aus Schaltplan und Board. Den Strom 
greife ich von einem TREK Hochspannungsverstärker ab, der zum Testen als 
variable Spannungsversorgung dient und Ausgänge für Strom- und 
Spannungsmessung bereitstellt. Oszi-Bilder wovon genau?

Autor: Peter D. (peda)
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Falk B. schrieb:
>> Bei
>> 1200V Versorgung komme ich mit 50% duty cycle PWM Input, 160 kHz PWM und
>> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,
>
> Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und
> Frequenzen.

Sehe ich auch so.
Hast Du mal mit der Totzeit rumgespielt?
Stelle sie kurz bevor der Strom stark ansteigt, d.h. bevor beide 
Transistoren leiten.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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Peter D. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>>> Bei
>>> 1200V Versorgung komme ich mit 50% duty cycle PWM Input, 160 kHz PWM und
>>> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,
>>
>> Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und
>> Frequenzen.
>
> Sehe ich auch so.
> Hast Du mal mit der Totzeit rumgespielt?
> Stelle sie kurz bevor der Strom stark ansteigt, d.h. bevor beide
> Transistoren leiten.

Ich habe noch nicht den minimalen Wert erprobt, aber ich hatte anfangs 
100ns Totzeit eingestellt und habe sie dann auf 30ns reduziert. Auf den 
Strom hatte das genau null Einfluss.

Autor: hool (Gast)
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Deine Schaltung besteht aus wesentlich mehr Bauteilen als die in Deinem 
Schaltplan eingezeichneten. Es kommen noch einige parasitäre Kapazitäten 
(bis in den nF-Bereich hinein, z.B. Miller-Kapazität) und parasitäre 
Induktivitäten hinzu. Es fließen somit schon einige Ströme, die in Summe 
Deinen beobachteten Ruhestrom ergeben können.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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hool schrieb:
> Deine Schaltung besteht aus wesentlich mehr Bauteilen als die in Deinem
> Schaltplan eingezeichneten. Es kommen noch einige parasitäre Kapazitäten
> (bis in den nF-Bereich hinein, z.B. Miller-Kapazität) und parasitäre
> Induktivitäten hinzu. Es fließen somit schon einige Ströme, die in Summe
> Deinen beobachteten Ruhestrom ergeben können.

Danke für deine Einschätzung! Meine Last hat mit 6nF kaum noch einen 
Einfluss auf den Strom, daher dachte ich, dass vielleicht irgendwas mit 
der Schaltung an sich noch nicht ganz stimmt.

Autor: Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Bricht eventuell schon zu Beginn der High-Phase der Spannung über C18 so 
weit ein, dass der Treiber am Ende der High-Phase es nicht mehr schafft, 
die Gate-Source-Spannung am MOSFET hinreichend weit und schnell auf null 
Volt zu ziehen?

Ggf. könnte es etwas bringen, C18 drastisch zu erhöhen, z.B. auf 10 uF, 
und D1 ggf. einen kleinen Vorwiderstand zu spendieren, z.B. 10 Ohm.

Autor: Michael K. (Firma: Knoelke Elektronik) (knoelke)
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Fl K. schrieb:
> Die liegt im Bereich von 50pF.
Also ein Xc von 20K bei 160Khz.
Das wären aber 60mA bei 1200V.
Dann bist Du mit 30mA doch gut bedient.

Dein Layout sieht okay aus, auch wenn man nicht sieht was da am Ausgang 
getrieben wird. Jedes pF zählt ...

Fl K. schrieb:
> Den Strom
> greife ich von einem TREK Hochspannungsverstärker ab, der zum Testen als
> variable Spannungsversorgung dient und Ausgänge für Strom- und
> Spannungsmessung bereitstellt.
Ich traue nur eigenen Oszi Messungen.
Mit Pulsströmen haben so einige Geräte ihre liebe Not.
Klemm mal einen Widerstand mit niedriger Impedanz zur Messung in den 
Pfad.

>Oszi-Bilder wovon genau?
Von der Strommessung.

Die Kapazität der Fets zum (geerdeten) Kühlkörper läßt sich noch 
beeinflussen. Dickere Isolierscheiben z.B.

Hohe Spannung + hohe Frequenz ist halt nicht schön.

Fl K. schrieb:
> Die schnellste Diode,
> die ich in dem Spannungsbereich finden konnte liegt aber bei ca. 50ns
> und ist jetzt verbaut

Dann nehm auch da einen SiC Halbleiter. Z.B. C4D02120E

Autor: hauspapa (Gast)
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Ein paar Anmerkungen:

Ruhestrom kommt doch ganz gut hin: 2x Kapazität vom Fet + Kapazität der 
Bootstrap Diode + ein bisschen Kapazität zum Kühlkörper, schon passt 
das.

Die 47pF bei 1000V im Datenblatt sind auch nur die halbe Wahrheit. Bild 
17 zeigt das unter 50V Coss auf mehrere hundert pF ansteigt. Bedeutet: 
Du musst um das Drain von 0 auf 100V zu bringen 3x mehr Elektronen 
spendieren als von 900V auf 1000V. Die gesamte Ladungsmenge von 0 auf 
1000V ist darum deutlich grösser als dich die 47pF erwarten lassen.

Spulen haben parasitäre Kapazitäten, die darfst du dann im nächsten 
Schritt auch mit umladen. Im Schema ist keine gezeichnet aber irgendwas 
musst du an deine Halbbrücke ja anschliessen und im Layout ist sie auch 
schon da. Oder doch schon mit gemessen?

Zum Layout noch:
Mach HV und HV_GND breiter und platziere einen Abblockkondensator 
(Folie) so dicht wie möglich zu den Endstufentransistoren. Das muss 
halbwegs HF tauglich werden.

Hast Du mal die Flankensteilheit gemessen? Besser: Hast Du Messequipment 
das dafür geeignet ist? SiC Fets können sauschnell. Das schafft manchmal 
mehr Probleme als einem lieb ist.

Mit Schaltfrequenzen pflegt man unter 148kHz oder deutlich drüber zu 
sein. Ab 150kHz (Minus halbe Messbandbreite) wird EMV gemessen 
(Sonderfälle wie Militär mal aussen vor). Gibt genug Scherereien mit den 
Oberwellen, wenn möglich hält man sich wenigstens die Grundwelle vom 
Hals.

Viel Erfolg
hauspapa

Autor: Falk B. (falk)
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Fl K. schrieb:
>>> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,
>>
>> Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und
>> Frequenzen.
>
> Bei 1200V und 30mA ist das gerade für die Auslegung des Netzteils schon
> doof.

Wo willst du den am Ende hin? Wieviel Ausgangsstrom soll der Verstärker 
bringen?

>> Eben weil du auch ohne explizite Last am Ausgang eine recht ordentliche
>> kapazitive Last hast, nämlich die Ausgangskapazität der MOSFETs.
>
> Die liegt im Bereich von 50pF. Das wäre zwar nicht schön, aber wenn es
> daran liegt wüsste ich wenigstens, dass es nicht zu ändern ist!

Vorsicht, die Kapazität ist nichtlinear und gerade bei eher kleinen 
Spannungen deutlich größer!

Das kann man grob messen. Wenn der Strom linear proportional zur 
PWM-Frequenz ist, deutet es auf eine Kapazität hin.

>>> - Die Bootstrap-Diode hatte anfangs eine hohe reverse-time,
>>
>> Wieviel denn?
>
> Ich glaube um 500ns, da war der Strom so hoch, dass ein Betrieb bei
> 1200V nicht möglich war.

OK, das ist WIRKLICH langsam. Schnelle Dioden haben 200ns und weniger.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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Falk B. schrieb:
> Fl K. schrieb:
>>>> leeren Ausgangsklemmen auf ca. 20-30mA,
>>>
>>> Klingt jetzt nicht wirklich viel, schon gar nicht bei DEN Spannungen und
>>> Frequenzen.
>>
>> Bei 1200V und 30mA ist das gerade für die Auslegung des Netzteils schon
>> doof.
>
> Wo willst du den am Ende hin? Wieviel Ausgangsstrom soll der Verstärker
> bringen?

Der Verstärker soll eine kleine kapazitive Last treiben (das klappt auch 
schon wunderbar). Jedoch hatte ich gehofft den gesamten Strom zu 
reduzieren, um Netzteil/Kühlkörper/etc. verkleinern zu können.

>>> Eben weil du auch ohne explizite Last am Ausgang eine recht ordentliche
>>> kapazitive Last hast, nämlich die Ausgangskapazität der MOSFETs.
>>
>> Die liegt im Bereich von 50pF. Das wäre zwar nicht schön, aber wenn es
>> daran liegt wüsste ich wenigstens, dass es nicht zu ändern ist!
>
> Vorsicht, die Kapazität ist nichtlinear und gerade bei eher kleinen
> Spannungen deutlich größer!
>
> Das kann man grob messen. Wenn der Strom linear proportional zur
> PWM-Frequenz ist, deutet es auf eine Kapazität hin.

Ja das scheint der Fall zu sein, danke!

>>>> - Die Bootstrap-Diode hatte anfangs eine hohe reverse-time,
>>>
>>> Wieviel denn?
>>
>> Ich glaube um 500ns, da war der Strom so hoch, dass ein Betrieb bei
>> 1200V nicht möglich war.
>
> OK, das ist WIRKLICH langsam. Schnelle Dioden haben 200ns und weniger.

Mittlerweile ist ja eine mit 50ns verbaut.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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hauspapa schrieb:
> Ein paar Anmerkungen:
>
> Ruhestrom kommt doch ganz gut hin: 2x Kapazität vom Fet + Kapazität der
> Bootstrap Diode + ein bisschen Kapazität zum Kühlkörper, schon passt
> das.
>
> Die 47pF bei 1000V im Datenblatt sind auch nur die halbe Wahrheit. Bild
> 17 zeigt das unter 50V Coss auf mehrere hundert pF ansteigt. Bedeutet:
> Du musst um das Drain von 0 auf 100V zu bringen 3x mehr Elektronen
> spendieren als von 900V auf 1000V. Die gesamte Ladungsmenge von 0 auf
> 1000V ist darum deutlich grösser als dich die 47pF erwarten lassen.

Super, danke für die Erklärungen!

> Spulen haben parasitäre Kapazitäten, die darfst du dann im nächsten
> Schritt auch mit umladen. Im Schema ist keine gezeichnet aber irgendwas
> musst du an deine Halbbrücke ja anschliessen und im Layout ist sie auch
> schon da. Oder doch schon mit gemessen?

Den Ruhestrom habe ich mit offenen Klemmen gemessen, im Betrieb hängt 
ein LC-Glied am Ausgang - das funktioniert soweit auch wunderbar und der 
Laststrom ist deutlich kleiner als der Ruhestrom. Deshalb hatte ich 
gehofft diesen noch reduzieren zu können!

> Zum Layout noch:
> Mach HV und HV_GND breiter und platziere einen Abblockkondensator
> (Folie) so dicht wie möglich zu den Endstufentransistoren. Das muss
> halbwegs HF tauglich werden.
>
> Hast Du mal die Flankensteilheit gemessen? Besser: Hast Du Messequipment
> das dafür geeignet ist? SiC Fets können sauschnell. Das schafft manchmal
> mehr Probleme als einem lieb ist.

Flankensteilheit habe ich gemessen, habe den Wert aber nicht mehr im 
Kopf. Hatte zunächst ohne Gate-Widerstände extrem steile Flanken, mit 
Gate Widerstand wars immernoch schnell genug aber nicht mehr so extrem.

> Mit Schaltfrequenzen pflegt man unter 148kHz oder deutlich drüber zu
> sein. Ab 150kHz (Minus halbe Messbandbreite) wird EMV gemessen
> (Sonderfälle wie Militär mal aussen vor). Gibt genug Scherereien mit den
> Oberwellen, wenn möglich hält man sich wenigstens die Grundwelle vom
> Hals.

Eigentlich soll es für 0.6-20kHz Eingangssignal geeignet sein, daher 
hatte ich >250kHz angepeilt. Scheinbar werde ich das aber mit dem 
Ruhestrom und 1200V nicht erreichen und muss mich ggf. auf 0.6-10kHz 
beschränken. Danke für die Hinweise zum Layout etc.!

> Viel Erfolg
> hauspapa

Autor: was für Dinger? (Gast)
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Fl K. schrieb:
> der
> Laststrom ist deutlich kleiner als der Ruhestrom

Damit das umgekehrt ist, nimmt man i.A. keine Schalter für viele
Ampere, um damit wenige mA zu schalten. Klingt irrsinnig, sorry.

Autor: Mark S. (voltwide)
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was für Dinger? schrieb:
> Fl K. schrieb:
>> der
>> Laststrom ist deutlich kleiner als der Ruhestrom
>
> Damit das umgekehrt ist, nimmt man i.A. keine Schalter für viele
> Ampere, um damit wenige mA zu schalten. Klingt irrsinnig, sorry.

Der Ruhestrom kann mit unbelastetem LC-Filter durchaus kleiner ausfallen 
als ohne - Stichwort Zero Voltage Switching.

Autor: Falk B. (falk)
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Fl K. schrieb:
> Eigentlich soll es für 0.6-20kHz Eingangssignal geeignet sein, daher
> hatte ich >250kHz angepeilt. Scheinbar werde ich das aber mit dem
> Ruhestrom und 1200V nicht erreichen und muss mich ggf. auf 0.6-10kHz
> beschränken. Danke für die Hinweise zum Layout etc.!

Vielleicht ist auch der Ansatz des Class-D Verstärkers hier eher 
unsinnig? Ein klassischer AB-Verstärker braucht hier vielleicht 1-2mA 
Ruhestrom . Deine 6nF Last an 1200V machen bei 20kHz aber ~1A, das kann 
sicher nicht der Dauerzustand sein sondern bestenfalls Pulse mit kleinen 
Tastverhältnissen.

Autor: Fl K. (nxeaon)
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was für Dinger? schrieb:
> Fl K. schrieb:
>> der
>> Laststrom ist deutlich kleiner als der Ruhestrom
>
> Damit das umgekehrt ist, nimmt man i.A. keine Schalter für viele
> Ampere, um damit wenige mA zu schalten. Klingt irrsinnig, sorry.

In dem Spannungsbereich ist die Auswahl an MOSFETs leider begrenzt. Über 
sachdienliche Hinweise bin ich aber dankbar! :)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Helmut S. schrieb:
> Da muss halt die Frequenz erniedrigt werden und/oder es müssen Mosfets
> mit kleinerer Gateladung(Qg) eingesetzt werden. Welcher Mosfet ist denn
> jetzt drin?

Ich hatte übersehen, dass du den Typ C2M0160120D ja schon erwähnt hast.

Qg=25nC
I = Qg*f
I = 4mA

Der Strom kam mir aber sehr klein vor.

Dann habe ich das mal mit LTspiceXVII simuliert.
Strombedarf 25mA/18mA für den oberen/unteren Mosfet.

Die "recovery time" der Diode hat in der Tat (überraschender Weise) 
wenig Einfluss auf den Strombedarf.

Wundere dich nicht über die Last. Ich hatte angenommen das Ganze soll 
einen Elektro-Motor mit vielen kW antreiben - Automotive.

: Bearbeitet durch User
Autor: Robert (Gast)
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1200V FETs an 1200V ist eh nicht so der Hit...

Für wenig Last reicht doch auch ein C2M1000170J locker? Noch viel 
kleiner wird tatsächlich schwer.
Mehr Spannungsreserve, deutlich weniger Kapazität (wobei weniger die 
Kapazität als die Eon/Eoff/Qoss zählt).

Die Boostdiode tut davon abgesehen böse weh, auch bei nur 50ns. Zumal 
1,2kV auch hier zu knapp ist.
GAP3SLT33-214  ist vllt. ne Notlösung mit 4nC. Kleine 1,7kV SiC gibts 
wohl nicht wirklich. Eine Kette aus 3 oder 4 600V 25ns Si-Dioden wäre 
Murks und eher schlechter.
Ich würd da lieber eine kapazitätsarme, trafobasierte Highsideversorgung 
bauen, Bootstrap ist bei den Spannungen nicht mehr schön (schon allein 
wegen Über/Unterschwingern). Ringkern, möglichst wenige Windungen TEX-E 
sekundär durch und so kompakt wie möglich aufbauen.

Autor: was für Dinger? (Gast)
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Autor: was für Dinger? (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Vielleicht ist auch der Ansatz des Class-D Verstärkers hier eher
> unsinnig? Ein klassischer AB-Verstärker braucht hier vielleicht 1-2mA
> Ruhestrom .

Linearverstaerker waere auch denkbar. Sogar ansteuerseitig mit 
Vorteilen,
wenn nur geringste Stroeme fließen sollen - sogar mit den vorh. 
Kloppern.
Die muessen im Moment ja trotz alledem immer voll EIN/AUS, viel Aufwand.

Dringend ueberdenken, das.

Autor: Robert (Gast)
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was für Dinger? schrieb:
> 
https://www.mouser.de/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistors/MOSFET/_/N-ax1sf?P=1yw78ggZ1yw78gvZ1yw78fiZ1yw78e2Z1yw78flZ1yw75dsZ1yw7035Z1yr0pq4Z1yw7404Z1yw8ndiZ1yw8pibZ1yt89bt
>
>>= 1,7kV; <= 2A IDcont.

Alles nur Silizium mit indiskutabel schlechtem Schaltverhalten.
Selbst der 0,1A 100Ohm 1,5kV Typ hat nicht wirklich weniger C (~10pF 
gegen ~12pF) als der 1Ohm 1,7kV SiC. Dazu aber eine indiskutabel 
unbrauchbare Bodydiode (mehrere uS Erholzeit vs. 20nS), was ein hartes 
Schalten der Brücke bei induktiver Last unmöglich macht.

Autor: MOSFET (Gast)
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Fl K. schrieb:
> Hat jemand noch eine Idee, woran es liegen könnte, oder ob das sogar
> normal ist?

Mach mal eine Abschätzung, da bei 1200V die Energie EOSS nicht gegeben 
ist, rechne ich mal mit den 50pF.

WC=1/2*C*U^2=1/2*(50*10^-12 F)*(1200V)^2=36*10^-6 J

diese Energie wird zweimal verheizt (2 MOSFETs) daher Wges=72*10^-6 J

Damit ist die Verlustleistung bei 1200V:

P=f*Wges=(160*10^3 Hz)*(72*10^-6 J)=23W

I=P/U=23W/1200V=19 mA

Zumindest grob abgeschätzt, tatsächlich hängt es von der gespeichertern 
Energie Eoss (nicht für 1200V angegeben) und dem ggfs. Schaltungsaufbau.

Aber die Größenordnung von 10..30 mA passt.

Gruß MOSFET

Autor: was für Dinger? (Gast)
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Robert schrieb:
> Alles nur Silizium mit indiskutabel schlechtem Schaltverhalten.
> Selbst der 0,1A 100Ohm 1,5kV Typ hat nicht wirklich weniger C
> (~10pF gegen ~12pF) als der 1Ohm 1,7kV SiC.

Ach, der da, vom Post zuvor...

Robert schrieb:
> C2M1000170J

Sorry, nicht gesehen/gewußt. Ich dachte ja, so kleine gibt es gar
nicht - und lag mit meiner Annahme insgesamt daneben. Verzeiht.

> Dazu aber eine indiskutabel unbrauchbare
> Bodydiode (mehrere uS Erholzeit vs. 20nS), was ein hartes
> Schalten der Brücke bei induktiver Last unmöglich macht.

Ist das Einzige, was man umgehen könnte (FD parallel schalten).


Bitte m. o. Posts ignorieren. Würde jetzt den C2M1000170J nehmen,
wenn das Konzept beibehalten werden soll (allerdings die FS auf
etwas unter 150kHz reduziert, wie @hauspapa oben geraten hatte).

Mit Roberts Empfehlung sollte deutliche Besserung drin sein.


Ruhestrom prinzipiell: Ein Mindestmaß an Grundverbrauch einer
Schaltung auch ohne aufgeschaltete Last kann evtl. nützlich für
die erleichterte Auslegung der Versorgung sein. Ich meine damit,
daß wenigstens der kontinuierliche Betrieb leichter beibehalten
werden kann, wenn die Schaltung einen gewissen minimalen Strom
auch ohne Last aufnimmt. (Evtl. eine kleinere Drossel/weniger L
und/oder einf. Regelung.) Nur, um Dich evtl. zu trösten - aber
vermutlich wirst Du die Versorgung gar nicht selbst entwickeln.

Autor: Robert (Gast)
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was für Dinger? schrieb:
> Ist das Einzige, was man umgehen könnte (FD parallel schalten).

Denken viele, machen in der Praxis auch einige, hilft aber leider nich.
Der Strom fließt lieber trotzdem über die Bodydiode (v.a. weil die 
externe Diode über deren unvermeidbare Induktivität "weiter weg" am 
schon fließenden Strom ist), und so hat man nix gewonnen ausser mehr 
Kapazität parallelgeschaltet. Die Kommutierung von einer auf die andere 
Diode, gebremst durch die Induktivität der Bauteile, wird nur von der 
Differenz der Vf getrieben, dauert folglich meist deutlich länger als 
die Totzeit. Dann ist da noch die Vf einer schnellen Diode deutlich 
größer als die der großflächigen Bodydiode, so dass da gar nichts 
passiert.
Wenn dann braucht man noch eine zweite Diode in Durchlassrichtung in 
Reihe mit den FET, und über beides dann die schnelle (SiC) 
Freilaufdiode. Macht aber erheblich Verluste und führt durch die vielen 
Bauteile zu großer Induktivität im Kommutierungskreis, sowas findet man 
daher in der Praxis nur sehr selten.

SiC Bauteile sind wirklich enorm leistungsfähig, spätestens ab 1kV ist 
das leicht so signifikant wie damals Ge -> Si.
Man bekommt mit SiC echte Shottkydioden mit 3kV, wo bei Si schon bei 
100V Shottkys Minoritätsladungsträger eine Rolle spielen und eine 
Rekombinationszeit auftritt.

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