Neuer BLDC Treiber - braucht es Freilaufdioden und Snubber?

[Borstie (Gast)]

Hallo Leute,

da ich eine spezielle Geometrie eines Reglers brauche, kreiere ich ich 
gerade einen BLDC-Treiber (oder ESC wie er in letzter zeit gerne benannt 
wird) passend auf meine Bedürfnisse der sehr dicht an den Motor 
"geflanscht" wird.

Jetzt stellt sich mir aber die Frage, ob man Freilaufdioden und 
Snubberglieder vorsehen sollte?

Der Treiber und der eigentliche Motor sind nur wenige cm voneinander 
getrennt. Der Motor hat etwa 350Wnenn/800Wpeak @ 42V (also grob gerundet 
10Anenn/20Apeak) und wird mit 20-30kHz angesteuert.

Wenn ich das richtig verstehe, übernehmen die Freilaufdioden nur in der 
Totzeit der FETs das leiten - also nur sehr kurze Zeiten. Sprich ich 
kann da, wenn ich sie benutze mit den Peakzeiten anstatt der 
Dauerflussleistung rechnen, oder? Ich habe aktuell eine 5Anenn/125Apeak 
schnellsperrende 100V Schottky mit einer niedrigen Flusspannung 
vorgesehen (namentlich: STPS5H100AF). Wenn die Regelung und die damit 
verbundene Totzeiteinstellung stimmt und die Totzeiten auf die 
FETs/FET-Treiber optimal angepasst ist, sollte das doch passen, oder?

Bei einem Snubber hingegen bin ich mir weniger sicher. Der soll ja das 
Avalance-Durchgehen der FETs verhindern. Da habe ich bei 42Vdc aktuell 
min. 80, vielleicht auch 100V FETs vorgesehen. Brauche ich dann noch 
Snubber? Falls "ja" nimmt man dann RCD-Typen und parallel zur High, als 
auch zur Lowside oder reicht die Lowside?
Ich habe Angst, das die Snubber kontraproduktiv wären und einfach nur 
Wärme erzeugen :-/

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Die Freilaufdioden wirst du gar nicht vermeiden können, denn die sind in 
MOSFets in der Form der Bodydiode immer vorhanden. Eine etwaige 
Gegen-EMK wird also durch die Bodydioden in die Betriebsspannung 
abgeleitet und sollten dort anständig abgeblockt werden durch 
Reservoirelkos.

Snubber können bei hochfrequenten Abstrahlungen sinnvoll sein, aber, wie 
du schon sagst, verbraten Energie. Als Option kannst du welche vorsehen, 
aber bestücken würde ich da erst was, wenn du Messungen vorgenommen 
hast.

[Klaus (Gast)]

http://vocke.tv/lib/exe/fetch.php?media=20150722_hoverboard_sch.pdf

Hier ist die Schaltung eines Hoverboards. Das entspricht deinen 
Anforderungen. Da kannst du sehen, was man braucht. Ich würde aber statt 
der Transistoren fertige Gatetreiber nehmen.

MfG Klaus

[Borstie (Gast)]

Matthias S. schrieb:
> Die Freilaufdioden wirst du gar nicht vermeiden können, denn die sind in
> MOSFets in der Form der Bodydiode immer vorhanden. Eine etwaige
> Gegen-EMK wird also durch die Bodydioden in die Betriebsspannung
> abgeleitet und sollten dort anständig abgeblockt werden durch
> Reservoirelkos.

Das ist mir wohl klar. Ich habe aber meine Frage etwas ungeschickt 
ausgedrückt - entschuldige dies bitte. Daher würde ich Fragen um, ob ich 
"externe" Schottkys vorsehen sollte, erweitern und ob meine Wahl 
dahingehend der ausgesuchten Diode okay wäre. Die Bodydioden im FET sind 
halt nicht so gut. Sie sind zumeist recht langsam und haben nicht selten 
Flussspannungen über 1,3V.

Matthias S. schrieb:
> Snubber können bei hochfrequenten Abstrahlungen sinnvoll sein, aber, wie
> du schon sagst, verbraten Energie. Als Option kannst du welche vorsehen,
> aber bestücken würde ich da erst was, wenn du Messungen vorgenommen
> hast.

Ja, so dachte ich mir das auch. Ich plane einen RCD Über jede Highside 
und Lowside ein und bestücke sie einfach nicht - bzw. erst dann, wenn 
ich mal richtig zeit zum testen und messen habe.

Klaus schrieb:
> Hier ist die Schaltung eines Hoverboards. Das entspricht deinen
> Anforderungen. Da kannst du sehen, was man braucht. Ich würde aber statt
> der Transistoren fertige Gatetreiber nehmen.

Danke Klaus, aber da scheint mir nicht mehr drin zu sein als minimal 
nötig - darum wird da sicherlich auch nicht unbedingt EMV-Optimiert 
gearbeitet, wie mir scheint.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Borstie schrieb:
> Die Bodydioden im FET sind
> halt nicht so gut. Sie sind zumeist recht langsam und haben nicht selten
> Flussspannungen über 1,3V.

Das ist allgemein nicht zu sagen. Es gibt durchaus MOSFets, bei denen 
auf die Bodydiode extra Wert gelegt wird. Ich habe den Eindruck, das die 
Bodydiode in den meisten MOSFet durchaus zum Anwendungsbereich passt.

Ich habe jedenfalls in meinen Projekten keine extra Freilaufdioden, 
obwohl es sich teilweise durchaus um stärkere Motoransteuerungen 
handelt. (z.B. 18 Stck. IRFB3207, 4kW/48V Maschine).
Auch sonst sieht man das an so gut wie keinem ESC. Und was stört dich an 
1,3V Flussspannung? Das ist bei von hohen Strömen durchflossenen Dioden 
normal.

[Borstie (Gast)]

Matthias S. schrieb:
> Auch sonst sieht man das an so gut wie keinem ESC.

Ich habe nur die Vermutung, das die "meisten" ESCs nur dem Minimum, 
sowohl technisch als auch finanziell ausgelegt sind - zumindest die, die 
man öffentlich sieht. Mir würde aber die technisch bessere Variante 
interessieren. - Nur zu guten Treiber bekommt man nicht so detaillierte 
Unterlagen - die funktionieren einfach ;)