Hallo, ich will mir meine eigene BLDC Motor Treiberstufe aufbauen. Open Source Stromlaufplan (VESC) findet sich ja im WWW. Als Fet will ich diesen verwenden. IAUT150N10S5N035 Der nominale Strom wird so bei 20A liegen. Spannung nominal 48V Sehr sehr kurzzeitige max. Ströme bis 60A und Spannungsspitzen bis 70V möglich. Bezüglich Rdson wird es bessere geben. Denke der Fet ist aber nicht verkehrt. Mich wundert nun, dass all die VESC Stromlaufpläne keine Schutzdioden (Freilaufdioden) an den Leistungstransistoren haben. Die Entwickler dieser Stromlaufpläne verstehen ihr Fach. Werden sich was dabei gedacht haben. Der IAUT150N10S5N035 (100V) hat auch eine Body Diode mit diesen Parameterwerten. Diode continous forward current Is 150A Diode pulse current Is_pulse 600A Diode forward voltage Vsd 1,3V Reverse recovery time trr 63ns Reverse recovery charge Qrr 120nC Meine Fragen sind nun: *Wieso hat man in diesen Schaltplänen keine externe Freilaufdiode am Fet? *Macht es Sinn eine vorzusehen und sollte diese dann bessere oder max. gleiche Parameterwerte haben .... Also Is 150A, trr 63ns ...? Oder auf die interne Body Diode vertrauen. Die Notwendigkeit solcher Body Dioden bei induktiven Lasten ist mir klar. Ich suche nur die richtige und frage mich wieso diese in manchen Stromlaufplänen nicht vorgesehen sind. Ist eine 70V ZDiode (hier von Udd nach N im Schaubild) auch Sinnvoll?
Angehängte Dateien:
-
ESEnW.png
73 KB
:
Verschoben durch Admin
Andreas schrieb: > Der IAUT150N10S5N035 (100V) hat auch eine Body > Diode mit diesen Parameterwerten. Genau das sind die Freilaufdioden. Die leiten die Gegen-EMK in die Betriebsspannung ab, die deswegen bestens abgeblockt werden sollte. Da fehlen also noch ein paar dicke Elkos - am besten mindestens einer pro Halbbrücke.
Alternativ gibts noch active freewheeling/, da wird der FET, dessen Bodydiode gerade leitend wäre, aktiv vom Controller geschalten um die Verlustleistung zu minimieren.
Andreas schrieb: > *Macht es Sinn eine vorzusehen und sollte diese dann bessere oder max. > gleiche Parameterwerte haben .... Also Is 150A, trr 63ns ...? > Oder auf die interne Body Diode vertrauen. Die interne Body Diode von MOSFETs ist von den dynamischen Eigenschaften nicht so gut wie eine richtige Diode. Da die Freilaufdiode bei Raumzeigermodulation lediglich in der Dead time zum Vorschein kommt, also einer kurzen Zeit im Vergleich zur Pulsdauer, genügt sie meist für die Anwendung. Ob die Freilaufdiode bei dir ausreicht, wird sich zeigen. Wenn Platz und Geld für 6 extra Dioden vorhanden sind, würde ich sie im Design berücksichtigen. Gruß,
Das mit den Elkos ist klar. Dahingehend auch die Frage bezüglich Zdiode um Spannungsspitzen größer 70V zu kappen. Die an dieser Versorgung liegenden Bauteile könnten alle 100V abhaben. Dann werde ich mal Freilaufdioden vorsehen. Wie ist es mit den Parameterwerten. Muss die Diode (Schottky) annähernd den gleichen Strom abkönnen wie die Bodi Diode im Fet? Beide Dioden sehen ja nur kurzzeitig den Strom wenn die Induktivität als Energiespeicher diesen weitertreiben will. Oder der Motor als generator arbeitet. Was er nicht wird. Die reverse recovery time trr sollte wohl besser oder gleich sein wie die vom Fet?
Alex schrieb: > Die interne Body Diode von MOSFETs ist von den dynamischen Eigenschaften > nicht so gut wie eine richtige Diode. Das lässt sich nicht verallgemeinern. Es gibt MOSFets, bei denen die Bodydiode exakt spezifiziert ist, und aus Platz- und Kostengründen werden solche MOSFet gerne in Controllern verbaut.
Matthias S. schrieb: >lässt sich nicht verallgemeinern. Es kommt auch auf den Aufbau an. Außerdem würde ich ungern auf Freilaufdioden verzichten weil zusätzliche Wärmeentwicklung im MOSFET auch kein Vorteil sein wird. person schrieb: > Alternativ gibts noch active freewheeling Nicht alles was auf dem Papier steht, muß immer zuverlässig funktionieren. Ein kleiner Logik- od. Softwarefehler kann auch lustige Effekte haben. Da ist mir eine HW-Lösung lieber.
oszi40 schrieb: > Nicht alles was auf dem Papier steht, muß immer zuverlässig > funktionieren. Ein kleiner Logik- od. Softwarefehler kann auch lustige > Effekte haben. Ja, das ist grundsätzlich der Bereich, in dem die Software die Hardware ins Jenseits befördern kann. Aber sauber programmiert funktioniert das schon zuverlässig. Eine zusätzliche Sicherheitsschicht, z.B.: durch einen Gatetreiber, der Brückenkurzschlüsse vermeidet schadet natürlich nicht...
Und wie muss die Freilaufdiode dimensioniert sein? Also bezüglich Strom und Reverse recovery time trr? Sollte sie den Strom (Dauerstrom) abkönnen, den auch der Motor sieht? Ihre Pulsstrombelastung ist da ja nochmal einiges höher. Strom und Reverse recovery time trr sollte wohl <= der von der Fet Body Diode sein.
Andreas schrieb: > Und wie muss die Freilaufdiode dimensioniert sein? > Also bezüglich Strom und Reverse recovery time trr? Passend zu dem Motorstrom natürlich. Der Strom der vor dem Abschalten durch den FET geflossen ist, muss hinterher durch die Freilaufdiode durchpassen.
Andreas schrieb: > Sollte sie den Strom (Dauerstrom) abkönnen, den auch der Motor sieht? > Ihre Pulsstrombelastung ist da ja nochmal einiges höher. Prinzipiell kann nur beim Freilauf mehr Energie aus dem Motor rauskommen, als man reinsteckt. D.h., im Normalbetrieb liegt als Freilaufenergie weniger als das dran, was man reinsteckt. Die Diode muss also den Motorstrom vertragen und eine Sperrspannung, die der Betriebsspannung entspricht - in der Praxis wird man die Diode grosszügig für grössere Sperrspannung auslegen.
Wolfgang schrieb: > Passend zu dem Motorstrom natürlich. Der Strom der vor dem Abschalten > durch den FET geflossen ist, muss hinterher durch die Freilaufdiode > durchpassen. Das verstehe ich. Dieser Strom fließt aber nur sehr kurz durch die Freilaufdiode. Das wird nicht ihr Dauerstrom sein. Wenn also durch den Motor 30A fließen, dann fließen die bei Abschaltung durch die Freilaufdiode aber nur sehr kurz... paar Nanosekunden. Wären hier für die Freilaufdiode 3A Dauerstrom und 100A Pulsstrom nicht auch OK?
>Wenn also durch den Motor 30A fließen, dann fließen die bei Abschaltung >durch die Freilaufdiode aber nur sehr kurz... paar Nanosekunden. Nix mit paar ns. Eher so lange, wie der Stromimpuls vorher gerade geflossen ist.
:
Bearbeitet durch User
Na dann verstehe ich auch warum in den oben genannten Stromlaufplänen auf zusätzliche externe Freilaufdiode verzichtet wurde. Da nimmt man lieber 2 dieser FETs parallel und hat dann die Verlustleistung geteilt und einen niedrigeren Rdson. Und so schlecht sind die Body Dioden Parameter hier jetzt nicht nach meiner Beurteilung. Aber ich habe da ja keine große Erfahrung. Sonst hätte ich nicht hier nachgefragt. Diode continous forward current Is 150A Diode pulse current Is_pulse 600A Diode forward voltage Vsd 1,3V Reverse recovery time trr 63ns Reverse recovery charge Qrr 120nC
Beitrag #6419018 wurde von einem Moderator gelöscht.
Matthias S. schrieb: > Das lässt sich nicht verallgemeinern. Es gibt MOSFets, bei denen die > Bodydiode exakt spezifiziert ist Exakt spezifiziert bedeutet nicht unbedingt, dass die Eigenschaften der Bodydiode an die Eigenschaften einer externen Freilaufdiode rankommen. Da die Bodydiode nur ein Beiprodukt zum eigentlichen MOSFET ist, ist der MOSFET sicherlich hinsichtlich des MOSFETs optimiert und nicht hinsichtlich der Bodydiode. Ich gebe dir aber in diesem Punkt recht: Matthias S. schrieb: > und aus Platz- und Kostengründen > werden solche MOSFet gerne in Controllern verbaut. Wenn der FET inklusive Bodydiode für die Anwendung ausreicht, dann kann man es so machen. Spart Platz und Geld. Jens G. schrieb: > Eher so lange, wie der Stromimpuls vorher gerade > geflossen ist. Nö. So lange, wie die Totzeit zwischen Highside und Lowside MOSFET eingestellt ist. Andreas schrieb: > Dieser Strom fließt aber nur sehr kurz durch die Freilaufdiode. Das wird > nicht ihr Dauerstrom sein. Das hast du richtig verstanden. Durch die Freilaufdiode fließt der Strom nur in der Totzeit, und dieses Zeitintervall ist sehr viel kleiner als deine eigentliche Pulsbreite. Wenn du eine externe Freilaufdiode aussuchst, würde ich neben den dynamischen Eigenschaften auf die nötige Spannung (gleich mit der Spannungsangabe des MOSFETs) und auf den repetiven Spitzenstrom (Pulsstrom) achten. Der Dauerstrom ist völlig uninteressant bei einer Freilaufdiode. Gruß,
Alex schrieb: > Der Dauerstrom ist völlig uninteressant bei einer Freilaufdiode. Das Wort "völlig" würde ich weglassen. Sonst nimmt einer die KLEINSTE. Alex schrieb: > wenn dieses Zeitintervall ist sehr viel kleiner als > deine eigentliche Pulsbreite DAS stimmt nur bis zur nächsten Änderung aus irgendwelchen Gründen. Bei einer Hobbyanwendung mag das unkritisch sein. Bei einer Serie von 100 Stück könnte ein Rückruf oder Service-Einsatz viele €€€€ kosten.
oszi40 schrieb: > Alex schrieb: >> Der Dauerstrom ist völlig uninteressant bei einer Freilaufdiode. > Das Wort "völlig" würde ich weglassen. Sonst nimmt einer die KLEINSTE. ICH wähle die KLEINSTE, die in der Kategorie Strom den PULSstrom verträgt. Bei einer Schaltfrequenz von 48kHz hat man eine Schaltperiode von 1/48kHz=20,8us. Wir sprechen hier von einer 48V Anwendung, bei der Leistungsmosfets verwendet werden, die entsprechend schnell schalten. Nehmen wir für diese Anwendung an, dass die Schaltgeschwindigkeit so hoch ist, dass der MOSFET innerhalb von 50ns eingeschaltet ist und den Strom vollständig kommutiert hat (wir sprechen schließlich von MOSFETs und nicht IGBTs, die einen Tail current haben), dann beträgt die Totzeit von 50ns weit weniger als 1%, wenn man das ins Verhältnis der gesamten Schaltperiode setzt. In anderen Worten: Der volle Motorstrom (Beispiel: 30Arms=42,4Apeak) fließt also für 1% der gesamten Schaltperiode durch diese eine Freilaufdiode. Wählt ihr eure FREIlaufdiode entsprechend so, dass die einen DAUERstrom von 30Arms abkann, obwohl diese Diode nur 1% der Zeit leitet? Meiner Ansicht nach ist der repetive PULSstrom wesentlich interessanter, ob die Diode auch tatsächlich diese 42,4Apeak für 1% der Schaltperiod führen kann, ohne dabei thermisch in die Knie zu gehen. > Alex schrieb: >> wenn dieses Zeitintervall ist sehr viel kleiner als >> deine eigentliche Pulsbreite > > DAS stimmt nur bis zur nächsten Änderung aus irgendwelchen Gründen. Bei > einer Hobbyanwendung mag das unkritisch sein. Bei einer Serie von 100 > Stück könnte ein Rückruf oder Service-Einsatz viele €€€€ kosten. Welche Änderung kann bitte dazu führen, dass die Freilaufdiode nicht mehr als Freilauf dient, so dass die Totzeit plötzlich ein dominierender Faktor ist? Vielleicht liegt es an meinem mangelnden Vorstellungsvermögen, aber zu was setzt man sonst einen Dreiphasenwechselrichter ein, wenn nicht zu einem Dreiphasenbetrieb (Motoranwendung, Inverter etc)? Die beruhen allesamt auf denselben Modulationsverfahren (Raumzeigermodulation), und genau DORT hat die Freilaufdiode den Zweck des Freilaufs. Gruß,
Alex schrieb: > Die interne Body Diode von MOSFETs ist von den dynamischen Eigenschaften > nicht so gut wie eine richtige Diode. Vor allem geht die Verlustleistung beim freewheeling auf die Art ins Transistorgehäuse und muss von dort weggekühlt werden, bei externer Freilaufdiode verteilen sich die Verluste auf 2 Gehäuse. Alex schrieb: > Wählt ihr eure FREIlaufdiode entsprechend so, dass die einen DAUERstrom > von 30Arms abkann, obwohl diese Diode nur 1% der Zeit leitet? Bei PWM leitet sie 50% der Zeit.
MaWin schrieb: > Alex schrieb: >> Wählt ihr eure FREIlaufdiode entsprechend so, dass die einen DAUERstrom >> von 30Arms abkann, obwohl diese Diode nur 1% der Zeit leitet? > > Bei PWM leitet sie 50% der Zeit. Nö. Siehe beigefügtes Bild. Sobald die Totzeit vorbei ist, bekommt der entsprechende MOSFET ein positives Gate Signal und fängt an zu leiten. Da fließt der Strom durch den MOSFET Kanal und nicht durch die Bodydiode. Bei IGBTs ist das anders, die können nur in eine Richtung leiten. MOSFETs können in beide Richtungen leiten, weshalb die Bodydiode ausschließlich während der Totzeit relevant ist. Gruß,
Angehängte Dateien:
-
Totzeit.PNG
41 KB
Bild entnommen aus: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=210893.0
Angehängte Dateien:
Vielen dank soweit. Mir ist einiges klarer geworden. Paar Fragen hätte ich noch. Vorab: Den BLDC 3 Phasenmotor kann man ja unterschiedlichst ansteuern. Trapez, Sinusoidal, FOC. Ich will FOC nutzen. Die Ansteuerung der Fets ist hier so, dass der Phasenstrom einem Sinus sehr nahe kommt. So prinzipiell. Bei der FOC Ansteuerung wird zumindest einer der Phasen Fets ... ich vermute Highside.... entsprechend ein und ausgeschaltet..... modeliert. Bedeutet, der Phasenstrom ist beim Aus unterbrochen und die entsprechende Motorwicklung bekommt durch das zusammenfallende Magnetfeld Spannung induziert und will den Strom weitertreiben und hier komnen wohl die Fet Bodydioden oder externe Fet Freilaufdioden ins Spiel. Gäbe es diese Dioden nicht würde die so erzeugte Spannung den Fet zerstören. Ich nehme an, es ist das Ziel diesen Strom, den die Motorinduktivität weitertreibt über die Body Dioden oder Freilaufdioden zurück zum ... negativen Pol.. dieser Motorinduktivität zu führen. Ich will damit sagen, das vermutlich bei der FOC Ansteuerung diese Dioden stärker beansprucht werden als bei z.B. der Trapez Ansteuerung. Da hier öfters ein und ausgeschaltet wird. Die Body Diode oder Freilaufdiode ist sogesehen eine Funktions und keine reine Schutzkomponente ... oder? Wenn ich das soweit richtig verstehe, dann müssen die Dioden schon einen gewissen Strom abkönnen, da sie hier in Durchlaßrichtung im Strompfad von Induktivität Pluspol zu Induktivität Minuspol liegen. Beziehe mich hier auf Bild im Anhang Stage1 und Stage2. In Stage3 wird vermutlich der Fet nach einhalten der Totzeit eingeschaltet um die Body Diode zu entlasten. In Stage4 wird der Lowside Fet ausgeschaltet wegen der Totzeit, da in Stage5 das erneute Einschalten von dem Highside Fet ansteht. Ob die Software das so macht oder Stage3 überspringt, was schlecht für die Bodidiode wäre, weiß ich nicht. Die Body Diode von meinem Fet kann das. Diode continous forward current Is 150A Diode pulse current Is_pulse 600A Diode forward voltage Vsd 1,3V Reverse recovery time trr 63ns Reverse recovery charge Qrr 120nC Ob nun hier eine parallele Freilaufdiode 3A Forward current, pulse current >100A und Reverse recovery time trr <= 63ns was bringt, weiß ich nicht. Ich sehe jetzt keinen Nutzen. Gibt es Argumente für eine Freilaufdiode in dem Fall?
Alex schrieb: > Nö. Siehe beigefügtes Bild. Sobald die Totzeit vorbei ist, bekommt der > entsprechende MOSFET ein positives Gate Signal und fängt an zu leiten Nur bei slow decay. Warum sollte man aber immer auf die Art bremsen und nicht auch mit fast decay ?
Eure Diskussionen sind interessant. Ich tendiere jetzt aber eher dazu den Fet etwas robuster mit guter Body Diode auszulegen als eine externe Freilaufdiode zu nutzen. Denke der von mir ausgesuchte Fet ist ok. Meine nom Spannung liegt bei 48V und der nom Strom bei 20A. Da sollte der Fet ohne Freilaufdiode mehr als OK sein. IAUT150N10S5N035
Angehängte Dateien:
-
slow_fast_decay.png
93 KB
MaWin schrieb: > Alex schrieb: >> Nö. Siehe beigefügtes Bild. Sobald die Totzeit vorbei ist, bekommt der >> entsprechende MOSFET ein positives Gate Signal und fängt an zu leiten > > Nur bei slow decay. Warum sollte man aber immer auf die Art bremsen und > nicht auch mit fast decay ? Ich glaube, ich bin zu doof euch zu verstehen, oder ich mache etwas grundlegend verkehrt (ich hoffe nicht, denn sonst müsste ich meine Doktorarbeit wieder abgeben). Bei gewöhnlichen Dreiphasenanwendungen verwende ich immer digitale Regelung und moduliere meine FETs IMMER komplementär, soll heißen, sobald Low side FET ausschaltet, schaltet High side FET nach einer kurzen Totzeit automatisch ein. Ob der Strom in die eine oder andere Richtung fließt, spielt dann keine Rolle mehr, weil der FET in beide Richtungen leiten kann. Dann erübrigt sich auch, ob slow oder fast decay verwendet wird, siehe beigefügtes Bild, entnommen aus TI App Note SLVA321. Ich klinke mich hier aber aus, glaube ich, da wir wahrscheinlich nicht auf einen gemeinsamen Nenner kommen :) Gruß,
Die Totzeit in der Software muss ich mir noch ansehen. Der Motor macht vielleicht max. 20U pro Minute. Ist also relativ langsam. Wie ist das im Fehlerfall? Also wenn der Fet nicht geschaltet wird und die Body Diode nicht nur in der Totzeit den ganzen zur Induktivität zurückfließenden Strom führen muss? Ich denke, das kann die Body Diode in dem von mir ausgesuchten Fet mit 150A auch locker ab. Ich verzichte also auf externe Freilaufdioden. Da der Fet das alles mitbringt und die Ströme und Spannungen weit unterhalb von dem sind, wofür der Fet ausgelegt ist.
Andreas schrieb: > Wie ist das im Fehlerfall? In dem Falle ist das Pech. Aus diesem Grunde habe die besseren fertigen Motorsteuerungschips eines hiesigen Herstellers im Chip vor den Ausgängen noch ein festes Logikarray, dass Kurzschlüsse verhindert durch die logischen Verriegelungen. Im Internet gab es früher eine Seite zu BLDC-Motoren aber dessen Eigentümer nahm diese Seiten vom Netz, weil er so viel angegriffen wurde. Die Inhalten waren sehr gut und richtig. Nur ein paar Begriffe waren etwas unsauber verwendet und da geilten sich wohl einige auf, obwohl ich eher glaube, dass man gutes kritisches Wissen beseitigen wollte. Der hatte das mit der internen Verriegelung gut beschrieben gehabt. Hätte ich mir mal das als pdf gesichert. Aber die Empfehlung noch etwas Platz zu lassen auf der Platine für Freilaufdioden würde ich beherzigen. Du hast damit immerhin noch eine Reserve um eventuell fast 1/3 an Verlustleistung von den Mosfet weg zu verlagern. Es gibt Designs, da sind diese Dioden vorgesehen auf der Platine nach den Mosfet vor dem ersten Filter bis es zum Ausgang zu dem Motoranschlussen geht.
Alex schrieb: > Bei gewöhnlichen Dreiphasenanwendungen verwende ich immer digitale > Regelung und moduliere meine FETs IMMER komplementär, soll heißen, > sobald Low side FET ausschaltet, schaltet High side FET nach einer > kurzen Totzeit automatisch ein. Richtig. MaWin schrieb: > Bei PWM leitet sie 50% der Zeit. Dann ist die Software bescheiden. Die Bodydioden sind bei der Auslegung einer 3-Phasenbrücke mehr oder weniger irrelevant, da bei vernünftiger Ansteuerung immer einer der beiden FETs leitet. Sie müssen nur während dem Totzeitintervall den Strom kurzzeitig übernehmen. Praktischerweise denken die Hersteller der FETs etwas mit, man wird also bei einem "vernünftig" gewählten FET auch fast immer eine ausreichende Bodydiode auf dem Chip finden. Alles andere wäre auch doof, da man das Parallelschalten von zusätzlichen externen Dioden vergessen kann. Durch die Gehäuse der Halbleiter kommen nämlich schnell ein paar 10 nH parasitärer Induktivität zusammen. Die Totzeit ist aber sehr kurz (im Bereich um die 20 ns - 50 ns) - das reicht bei der geringen Spanningsdifferenz zwischen Bodydiode und externer Schottky kaum, den Strom von der Bodydiode in die externe Diode umzukommutieren. Das externe Bauteilnwürd den Grossteil des Laststroms also ohnehin nie sehen.
Dabei handelt es sich um den Mercedes/Bentley der Ansteuerungen. Bei diesen wird der Mosfet bereits so verzögert ausgeschaltet, dass er zum Großteil der Zeit, der Strom durch die Freilaufdiode fließen wuerde, noch mitgenommen wird. Jene die das nicht so machen, da ist nicht nur die Software bescheiden, sondern auch sehr bescheiden mit Sensoren ausgestattet.
Alex schrieb: > ICH wähle die KLEINSTE, die in der Kategorie Strom den PULSstrom > verträgt. Na dann vielen Dank soweit an alle. Die Auslegung dieser ext. Freilaufdiode ist mir nun prinzipiell klarer. Da sie bei entsprechender Ansteuerung nur in den Totzeiten den Strom führen sollte, sieht sie eigentlich nicht viel Leistung. Mich irritiert nur etwas die Angabe von 1/3 der Verlustleistung der Fets was die Freilaufdiode können soll, aus obigem Post. Mein gewählter Fet hat einen Ron von 3,5mOhm. Macht bei 20A nominal 1,4W was ich wohl noch durch 3 teilen kann, da es 3 Phasen gibt und der Fet somit nicht permanent leitet. Mit Schaltverlusten und berücksichtigung der 3 Phasen, komme ich so grob abgeschätzt wohl nicht über 2W Verlustleistung am Fet selbst. Die Freilaufdiode auf 1/3 also 0,7W davon auszulegen sollte gut möglich sein, sofern die überhaupt so viel sieht. Ich weiß nun noch nicht wie die Software FOC die Fets ansteuert. Aber es erscheint mir logisch das die Freilaufdioden nur während der Totzeit den Strom führen. Die Totzeit wird weit kleiner als die On Zeit sein. 1% wurde oben gesagt. Ich werde parallel zu jedem Fet eine Freilaufdiode vorsehen und den Pulsstrom dieser Diode berücksichtigen. Reverse recovery der Freilaufdiode um die 63ns sollte OK sein. Forward Voltage Vf werde ich im niedrigeren Bereich suchen. Freilaufdiode so um 0,7W.
Andreas schrieb: > Ich weiß nun noch nicht wie die Software FOC die Fets ansteuert. Das solltest du dir unbedingt VOR der Auslegung der Brücke überlegen. Ich schätze mal mit "FOC" meinst du "field oriented control"? Ich gehe schwer davon aus, dass Stromsensoren für die Phasenströme vorhanden sind? Andreas schrieb: > Ich werde parallel zu jedem Fet eine Freilaufdiode vorsehen und den > Pulsstrom dieser Diode berücksichtigen. Ich würde davon abraten wenn du nicht explizit ein Modulationsschema verwendest bei dem sie gebraucht werden. Ansonsten werden sie das Layout sicher nicht verbessern (Stichwort Kommutierungsinduktivität) und sind obenfrauf noch nutzlos (da so gut wie stromlos, siehe mein Kommentar oben zur Package Induktivität). Andreas schrieb: > Reverse recovery der Freilaufdiode um die 63ns sollte OK sein. > Forward Voltage Vf werde ich im niedrigeren Bereich suchen. > Freilaufdiode so um 0,7W. Solltest du WIRKLICH Dioden benötigen: du hast weniger als 100 V im DC-link. Verwende also Schottky Dioden, diese haben weniger Vf und vor allem keinen Reverse Recovery Effekt.
di/dt schrieb: > Alles andere wäre auch doof, da man das Parallelschalten von > zusätzlichen externen Dioden vergessen kann. Durch die Gehäuse der > Halbleiter kommen nämlich schnell ein paar 10 nH parasitärer > Induktivität zusammen. Die Totzeit ist aber sehr kurz (im Bereich um die > 20 ns - 50 ns) - das reicht bei der geringen Spanningsdifferenz zwischen > Bodydiode und externer Schottky kaum, den Strom von der Bodydiode in die > externe Diode umzukommutieren. Sowas hatte ich auch schon wo anders gelesen. Und ich frage mich ja schon seit gestern ob da nun eine Freilaufdiode Sinn macht, bei Fets, die für Motortreiber gedacht sind, oder eben nicht. Hier streiten sich die Geister. Wenn nach deiner Meinung in entsprechenden Fets die Body Dioden entsprechend ausgelegt sind und die Freilaufdioden nicht viel Strom sehen, dann könnte ich die auch weglassen. Ein Blick ins Datenblatt, das man interpretieren können muss, hilft da sehr. Der Fet, den ich verwenden will ist ein OptiMos von Infineon und wenn dem seine Body Diode was taugt, bräuchte ich die externe Freilaufdiode nicht. Taugt die was??? Aber wie gesagt, man sieht und hört das und jenes. Und da ich in dem Bereich keine Erfahrung habe, fragt man hier, was andere da so denken. Beim VESC 4.12 hatte ich mir zwar schon mal den drv von Texas Instruments zerschossen aber noch nie einen Fet und da gibt es diese Freilaufdioden auch nicht. Da steh' ich nun, ich armer Tor, und bin so klug als wie zuvor!
Andreas schrieb: > Mich irritiert nur etwas die Angabe von 1/3 der Verlustleistung der > Fets was die Freilaufdiode können soll, aus obigem Post. Dieter D. schrieb: > Dabei handelt es sich um den Mercedes/Bentley der Ansteuerungen. Die groben 1/3 der Verlustleistung gelten nicht für solche luxoriöse Steuerungen, sondern für die Quick & Dirty billige Massenware. Mosfet 3.5mΩ*20A=70mW Diode 20A*0.7V=14W Mosfet/Diode Off/On-Rampe 50V 20A 50V*20A*0.5=1kW Zum Beispiel 1 Zyklus: P=(100ns*1kW+50µs*70mW+200ns*1kW+100ns*1kW+10µs*14W+400ns*1kW)/(100ns+50 µs+200ns+10µs+400ns) Das spiele man sich in Ruhe für die Betriebsfälle durch.
:
Bearbeitet durch User
Wenn ich Diode oder Freilaufdiode schreibe meinte ich entsprechend schnelle Dioden. (Schottky). Ich denke, ich lasse das mit den ext. Freilaufdioden, da diese in den Stromlaufplänen, an denen ich mich für meine Bastelei orientiere, auch nicht vorgesehen sind. Um hier gescheite Modelle aufzusetzen, fehlt mir doch das know how und die Zeit um mich da reinzuwühlen. Ich will ja kein Hardwareentwickler für Motortreiber werden. Ist kein triviales Gebiet. Aber die ganze Diskussion hier war für mein Verständnis hilfreich und danke soweit.
Dieter D. schrieb: > Das spiele man sich in Ruhe für die Betriebsfälle durch. Und finde darin noch einen simplen Fehler. ;)
Andreas schrieb: > Ich denke, ich lasse das mit den ext. Freilaufdioden, da diese in den > Stromlaufplänen, an denen ich mich für meine Bastelei orientiere, auch > nicht vorgesehen sind. Das hängt am Ende von deiner Ansteuerung ab. Daher musst du dir dein Modulationsschema vorher überlegen. So jede sinnvolle Motorregelung die mir so in den Sinn kommt wird aber ohne auskommen. Andreas schrieb: > Wenn nach deiner Meinung in entsprechenden Fets die Body Dioden > entsprechend ausgelegt sind und die Freilaufdioden nicht viel Strom > sehen, dann könnte ich die auch weglassen. Sieh dir mal diverse Schaltungen von synchronen Buckwandlern an, auch entsprechende Datenblätter wo externe FETs verwendet werden. Die haben auch alle keine Freilaufdiode. Vom Prinzip her ist das das selbe, ne Halbbrücke ist immer ne Halbbrücke. Andreas schrieb: > Ich will ja kein Hardwareentwickler für Motortreiber werden. Ist kein > triviales Gebiet. Ich mach sowas beruflich ;)
Andreas schrieb: > Bei der FOC Ansteuerung wird zumindest einer der Phasen Fets ... ich > vermute Highside.... entsprechend ein und ausgeschaltet..... modeliert. Nein, wie Alex schon sagt, werden beide FETs (mit einer Totzeit dazwischen) so geschaltet, das sie am Ausgang gemittelt, die gewünschte Spannung liefern. Die Mittelung wird vom Motor gemacht. Für einen 3-Phasen Motor werden also 3 PWM Ausgänge und 3 dazu komplementäre Ausgänge benötigt. Ein Beispiel zur Erzeugung von diesen 3 Phasen findest du z.B. in meinem Projekt: https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR Das ist kein BLDC Antrieb, aber bis auf die Sensoren in der Schaltung praktisch identisch. Ein Beispiel zur Sinusansteuerung eines BLDC findest du in der Application Note AN_8010 von Microchip, früher AVR447 von Atmel: https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en591447 Der Sinuswert wird hier wie bei meinem Projekt aus einer Tabelle geholt und mit den Sensoren sektorweise synchronisiert. Mit einer grosszügig erweiterten Version dieser Software habe ich schon 4kW/48V Hubmotoren angesteuert. Als Endstufe dienten dabei 18 Stück IRFB3207, die Treiber sind IRF2110. Auch hier gibt es keine zusätzlichen Freilaufdioden, aber eine schöne Bank von Bufferkondensatoren.
:
Bearbeitet durch User
Na vielleicht ist denen, die in dem Thema mehr Erfahrung haben das VESC open source Projekt schon mal begegnet. Ich finde das nicht schlecht und will mir da meine eigene Platine erstellen. In den Foren vom VESC liest man auch, dass eben die Kondensatoren und die Länge der Versorgungszuleitung nicht unkritisch sind. Wenn man das weiß, kann man da ja entsprechend viele Elkos und Kerkos mit niedrigem ESR randesignen. Um mögliche Spannungsspitzen zu kappen, wäre wohl eine Supressordiode parallel zu der Elko Bank nicht verkehrt. Nur habe ich die auch noch nicht so gesehen. Also meine Komponenten die Vcc 48V Akkuspannung sehen, haben alle eine Spannungsfestigkeit von 100V. Hilft da eine Supressor Diode die so bei 70V leitend wird um Transienten Überspannungen zu kappen oder kann man das bei dem Spannungsabstand von Betriebsspannung zu ausgelegter Spannungsfestigkeit getrost vergessen?
Die Frage wäre doch, woher so eine hohe Überspannung kommen sollte. Eine niederohmige Speisung wird die Ausgangsspannung einfach halten. Wenn das ein 48V Akku ist, kann die Spannung nicht gross darüber steigen. So eine Supressordiode wäre jedenfalls ein dickes, teures Bauteil mit zweifelhaftem Wert.
:
Bearbeitet durch User
Andreas schrieb: > Also meine Komponenten die Vcc 48V Akkuspannung sehen, haben alle eine > Spannungsfestigkeit von 100V. Das ist für 48 V DC-link ok. Andreas schrieb: > Um mögliche Spannungsspitzen zu kappen, wäre wohl eine Supressordiode > parallel zu der Elko Bank nicht verkehrt. > Nur habe ich die auch noch nicht so gesehen. Andreas schrieb: > Hilft da eine Supressor Diode die so bei 70V leitend wird um Transienten > Überspannungen zu kappen oder kann man das bei dem Spannungsabstand von > Betriebsspannung zu ausgelegter Spannungsfestigkeit getrost vergessen? Eine Supressor Diode am DC-link wird nicht benötigt bzw. wenn doch, dann hast du irgendwo an einer anderen Stelle versagt. Kurze Spannungsspitzen die eine solche Diode abfangen könnte sollten am DC-link nicht auftreten da die Kapazität die Spannung stützt. Dazu muss die Kommutierungsschleife natürlich entsprechend niederinduktiv aufgebaute sein und man muss sich gut überlegen, wo man überhaupt was misst. Gröbere Überspannungen die die Spannung des DC-link signifikant ändern (die Kapazität aufladen) kann eine solche Diode nicht abfangen ohne immense Verluste zu erzeugen. Ausserdem sind dies eher Fälle eines nichtfunktionierenden Reglers oder dass man versucht Energie zurückzuspeisen und der DC-link kann sie nicht mehr aufnehmen (z.B. wenn keine Rückspeisfähigkeit der Spannungsversorgung). Diese Spannungsänderungen sind aber üblicherweise so langsam dass die Steuerung die Spannung überwachen und notfalls abschalten kann.
di/dt schrieb: > Eine Supressor Diode am DC-link wird nicht benötigt bzw. wenn doch, dann > hast du irgendwo an einer anderen Stelle versagt. Kurze Spannungsspitzen ... Wenn davon ausgegangen werden kann, dass der Motor nicht ohne Ansteuerung über 50% schneller als die höchste Drehzahl der Steuerung von extern gedreht wird.
Vor 11 Jahren geschrieben: Beitrag "H-Brücke für stepper - so beschaltbar?" komplett lesen und verstehen. Auch die verlinkten Dokumente. Damit die DC-Spannung steigt, muss nicht mit hoher Drehzahl gedreht werden. Aktives Abbremsen (Drehfeld wird langsamer) speist ebenfalls zurück, die Spannung wird "hinauftransformiert".
eProfi schrieb: > aktives Abbremsen (Drehfeld wird langsamer) speist ebenfalls zurück, Da ist eine Umschreibung für Rekuperation oder Nutzbremsung. Wenn diese Funktion auch realisiert wuerde und dann das nicht berücksichtigt, wäre man wieder bei dem Satz angelangt: di/dt schrieb: > dann hast du irgendwo an einer anderen Stelle versagt.
I. A. schadet es nicht, noch ein paar weitere Elkos (für höhere Gesamt-Kapazität) in noch verfügbares Gehäuse-Volumen zu packen. Zumindest bin ich mit der Vorgehensweise immer gut gefahren. (Wo Rückspeisefähigkeit nötig ist, hilft das natürlich nichts.) Andreas schrieb: > Die Body Diode oder Freilaufdiode ist sogesehen eine Funktions > und keine reine Schutzkomponente ... oder? Der Freilauf ist - wie von Dir selbst (teils?) beschrieben - ein fester Teil der Funktion. Der Freilaufpfad (und die beteiligten Leistungsbauteile - welche währenddessen vom Strom durchflossen) also unverzichtbar. Folglich entsteht der Schutz "nebenbei"... > Gäbe es diese Dioden nicht würde die so erzeugte Spannung den > Fet zerstören. Sofern die zugeführte Energie die wirkliche (ein Quentchen mehr als die im DB "minimal"-spezifizierte) Avalanche-Festigkeit seiner Bodydiode überschreitet, geht er natürlich kaputt. (Anfangs kann nur Energie zugeführt werden, indem die anliegende Spannung die wirkliche (...>Datenblatt) Spannungsfestigkeit des Fets überschreitet, wozu erst mal so hohe Spannung (und das auch lange genug, um...) an V_DS anliegen muß - was normalerweise nur schwerlich zu erreichen ist (C niederinduktiv über HB etc., siehe nochmal gründlich @di/dts ausführlich beschriebenen Ratschlag). Aber wenn mal V_DS im Sperrzustand < V_DD ist (schon teildefekt - "halb durchlegiert"), kann sogar sein, daß, was beim Ausschalten (des Gesamtgeräts) noch funktionierte, beim nächsten Einschalten durchbrennt (könnte man "Vorschädigung" nennen - mir passiert, bei Schaltungsanalyse dann Fehldimensionierung festgestellt).) Matthias S. schrieb: > Alex schrieb: >> Die interne Body Diode von MOSFETs ist von den dynamischen Eigenschaften >> nicht so gut wie eine richtige Diode. > > Das lässt sich nicht verallgemeinern. Es gibt MOSFets, bei denen die > Bodydiode exakt spezifiziert ist, und aus Platz- und Kostengründen > werden solche MOSFet gerne in Controllern verbaut. Diese Spezifikation wird übrigens nicht nur im DB festgehalten - die Parameter der Bodydiode können bei der Herstellung auf diverse Weise beeinflußt werden (sie sind je nach genauem Herstellungsprozeß des Mosfets eh schon ziemlich unterschiedlich - und es geht noch mehr). Es gibt deshalb sogar Bodydioden, welche in einem (oder auch mehreren) Parameter(n) mancher "richtigen" Diode überlegen sind.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.