Hallo, ich habe das Problem, dass ich einen Abwärtswandler mit einem P-Kanal-Mosfet bauen muss, da ich keinen Platz für eine extra Treiberversorgung eines N-Kanal-Mosfet habe. Die Platine soll so klein wie nur irgendwie möglich sein, die Eingangsspannung beträgt 24 V, als Ausgangsleistung brauche ich 5 V, 5 A. Jetzt frage ich mich im Vorraus, wie hoch ich die maximale Schaltfrequenz wählen kann, weil das ja direkt die Größe beeinflusst und auch die Auswahl passender Induktivitäten. Liege ich in der Annahme richtig, dass die maximalen Schaltfrequenzen von P-Kanal-Mosfets unter denen von N-Kanal-Mosfets liegen? Bei Mosfets sind ja im Gegensatz zu IGBTs Majoritätsträger das Entscheidende, bei P-Kanal-Mosfets sind es dann ja die Defektelektronen, welche eine deutlich geringere Leitfähigkeit aufweisen. Also sollten P-Kanal-Mosfets ja nicht viel schneller schalten können als IGBTs bei denen ein PNP-Transistor die Leistung schaltet" ? Grüße Max
was hälst Du davon statt irgendwelchem allgemeinem Ausssagengeschwurbel die Zeit zu nutzen um einfach in den Datenblättern der P-FETs nachzulesen? Da steht das normalerweise drinnen wie schnell sie schalten können... falls sie für diesen Zweck geeignet sind.
Max O. schrieb: > Hallo, > > ich habe das Problem, dass ich einen Abwärtswandler mit einem > P-Kanal-Mosfet bauen muss, da ich keinen Platz für eine extra > Treiberversorgung eines N-Kanal-Mosfet habe. Weswegen mußt Du den bauen? Und warum mußt Du den bauen? (Und nicht einmal den Treiber "extra" zu versorgen muß!/muß! ,) > Die Platine soll so klein wie nur irgendwie möglich sein, die > Eingangsspannung beträgt 24 V, als Ausgangsleistung brauche ich 5 V, 5 > A. > > Jetzt frage ich mich im Vorraus, wie hoch ich die maximale > Schaltfrequenz wählen kann, weil das ja direkt die Größe beeinflusst und > auch die Auswahl passender Induktivitäten. Das ist schon richtig. > Liege ich in der Annahme richtig, dass die maximalen Schaltfrequenzen > von P-Kanal-Mosfets unter denen von N-Kanal-Mosfets liegen? > Bei Mosfets sind ja im Gegensatz zu IGBTs Majoritätsträger das > Entscheidende, bei P-Kanal-Mosfets sind es dann ja die Defektelektronen, > welche eine deutlich geringere Leitfähigkeit aufweisen. > > Also sollten P-Kanal-Mosfets ja nicht viel schneller schalten können als > IGBTs bei denen ein PNP-Transistor die Leistung schaltet" ? Du wirfst da zwei völlig verschiedene Effekte in einen Topf. Wie kommst Du auf den Trichter? Vergiß doch bitte den Unsinn, denn damit liegst Du völlig falsch. Wie schnell ein Mosfet ein- oder ausschaltet, ist im Grunde nur eine Frage passender Ansteuerung - genauer: Des Umladestromes der Gatekapazitäten. Das Gate muß ja - bezogen auf die Source - aufgeladen werden, auf eine (je nach Typ untersch. hohe) Spannung U_GS (o. V_GS), um den Mosfet einzuschalten - ob nun N-Ch oder P-Ch, das ist bei beiden so, nur sind beim P-Ch halt Spannungs- sowie auch Strom-Werte negativ. Anders als Bipolartransistoren braucht Mosfets kein dauernder Strom whrd. der Leitendphase zugeführt werden - es reicht ein Strompuls passender Polarität zum ein- oder ausschalten. Mosfets heißen deswegen auch "spannungsgesteuerte Schalter" - wie auch IGBTs, Ersatzschaltung incl. Fet ist Dir ja bekannt. Diesen Strom kann man auch sehr hoch machen (für MHz Betrieb). Nur dessen Höhe und natürlich Steilheit (Anstiegs- und Abfall- Zeiten) bestimmen die Kürze der Schaltzeiten - und damit auch die maximal mögliche Schaltfrequenz. Ein angenommen Schaltleistungs-äquivalenter Bipolartransistor kann - voll durchgesteuert, wie auch der Mosfet - im Bereich so niedriger Spannung weder bzgl. der Schaltzeiten (riesiger Unterschied) noch bzgl. der Leitverluste mit dem Fet mithalten. Die maximal sinnvolle Schaltfrequenz... ca. 10fach kleiner. Sie sollen ja nicht nur schalten, sondern auch Strom leiten. ,) Und: Der Unterschied zw. N- und P-Kanal-Mosfet ist eben Elektronen- vs. Löcherleitung, P-Ch sind nicht prinzipiell langsamer. Der Unterschied ist der, daß beim P-Ch für vergleichbar niedrigen R_DS(ON) - das ist der Einschaltwiderstand - ca. doppelter Materialaufwand ("Chipfläche"/Die-Größe") nötig ist. Die Folge ist, daß sich hierbei ungewollte (aka "parasitäre") Kapazitäten, die es ja auch beim N-Ch gibt, ebenfalls erhöhen. Und daher muß auch der Ansteuerstromwert für P-Ch höher sein, für angenommen gleichen R_ON. Das alles schließt zwar P-Ch nicht unbedingt als Lösung aus - aber Du solltest jetzt immerhin einige der Konsequenzen kennen. Aber sag' mal: Kennst Du auch keine monolithisch integrierten Konverter, mit denen Dein Projekt klein, billig und auch noch einfach plan- und durchführbar sein könnte? Noch dazu ist bei ca. 5:1 "untersetztem" Übertragungsverhältnis eines nicht synchrongleichgerichteten Tiefsetzstellers (bedeutet also Fang- bzw. Freilauf-Diode statt 2. Fet "revers betrieben") der Leitverlust whrd. der Freilaufphase wirklich pöhse hoch im so niedrigen Kleinpannungsbereich (die Effizienz schlechter, was wiederum "klein" schwerer macht). Ich kann Dir nur empfehlen, lieber einen z.B. TPS56637 als die nahezu bestvorstellbare Lösung hier wenigstens mal anzusehen - und verlinke Dir deshalb mal das Datenblatt (die von Dir recht innig zu vermeiden versuchte "Treiberversorgung" macht hierbei ganz einfach ein sogenannter "C_boost" (alternativ "C_bootstrap" genannt - am Schaltknoten gestützt, eine Ladungspumpe für die Durchsteuerung von N-Ch Highside - "oben" halt - bildend). Das kostet fast keinen Platz, und (vs. isoliert) sehr wenig Geld. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps56637.pdf?ts=1605963548170&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fpower-management%252Fnon-isolated-dc-dc-switching-regulators%252Fstep-down-buck%252Fbuck-converter-integrated-switch%252Fproducts.html Mal kurz durch die TI-Webench (automatisches Konverter-Design- Programm von Texas Instruments) laufen lassen ist das PCB nur um die 50mm x 60mm groß, die Spule nicht mal 10mm x 10mm ... damit Du einen Eindruck gewinnst (PCB hier allerdings 4-lagig, eventuell kennt einer der Schaltregler-Profis hier aber ein IC vergleichbarer Art, das in Datenblatt oder Applikationsschrift mit der Vorlage eines Platinenlayouts für einfach doppelseitig kaschiertes PCB (ohne Innenlagen) glänzt?
Jamie got some fun with a gun schrieb: > Ein angenommen Schaltleistungs-äquivalenter Bipolartransistor > kann - voll durchgesteuert, wie auch der Mosfet - im Bereich > so niedriger Spannung weder bzgl. der Schaltzeiten (riesiger > Unterschied) noch bzgl. der Leitverluste mit dem Fet mithalten. Verflixt - dieser Abschnitt gehört eigentlich gleich unter "Und:".
Hier noch die Doku vom Evaluationsmodul, das aber auf etwas höhere Belastbarkeit ausgelegt ist - 8-28V_in / 5V_out @ 6A. Auch hier ist ein 4-lagiges Layout zu sehen, und das dürfte bei diesem IC mit seinen gut 0,5MHz auch angebracht sein. https://www.ti.com/lit/ug/slvube3a/slvube3a.pdf?ts=1606008431748&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FTPS56637EVM%253FkeyMatch%253DTPS56637%2526tisearch%253DSearch-EN-everything%2526usecase%253DGPN Wie kritisch ist denn Größe/Platzverbrauch wirklich? Ich bin ja fast sicher, daß Dich die Winzigkeit von PCB & auch Komponenten doch eher überrascht. Darfs etwas größer, dann könnte man nämlich mit einem z.B. 150-200kHz Design eher in Richtung zweilagig (fast vollst. GND Plane unten). Noch besser 100kHz, das Layout wäre deutlich unkritischer. Du hast ja diesbezüglich keine konkreten Zahlen genannt, nur so_klein_wie_möglich erbeten - so findet man jedoch schlecht passenden Ansatz, nenn doch mal einen Bereich...
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