Hallo, aktuell arbeite ich an einem Projekt, bei dem ich 200 V schalten muss. Die Topologie ist eine klassische Halbbrücke. Der Dauerstrom beträgt weniger als 1 A, Spitzenstrom für 2 % der Gesamtzeit liegt bei etwa 10 A. Sicherheitshalber möchte ich beim Prototypen MOSFETs einsetzen, die eine Sperrspannung von mindestens 350 V oder besser 400 V aufweisen. Da alles möglichst billig und klein werden muss, dachte ich daran, eventuell eine SiC-Diode parallel zu den Si-MOSFETs zu schalten. Da eine in frage kommende SiC-Diode schneller sein muss, als die Body-Diode würde ja diese die Umladeverluste abbekommen? Leider scheitere ich aber gerade dran, mir den Einfluss der Body-Diode in dieser Konstellation richtig vorzustellen. Die Flussspannungen sind ja auch deutlich andere. Was haltet ihr von der Idee? Grüße Bernhard
Bernhard schrieb: > in dieser Konstellation richtig vorzustellen. In welcher Konstellation denn überhaupt? Und mit welcher Last? > bei dem ich 200 V schalten muss. Wie schnell und wie oft? > Da eine in frage kommende SiC-Diode schneller sein muss, als die > Body-Diode würde ja diese die Umladeverluste abbekommen? Welchen "Umladeverluste" meinst du da? > Da alles möglichst billig und klein werden muss, dachte ich daran, > eventuell eine SiC-Diode parallel zu den Si-MOSFETs zu schalten. Wenn alles klein und billig sein muss, dann baut man nicht noch zusätzliche Bauteile ein. Und manchmal ist "billig" auch noch das schlichte Gegenteil von "klein". Deshalb must du hier gewichten, was dir wichtiger ist.
:
Bearbeitet durch Moderator
Bernhard schrieb: > Was haltet ihr von der Idee? Die parallele Diode muss schneller sein und eine niedrigere Forwärtspannung (Kennlinie) aufweisen. Zur Entlastung der Mosfet-Body-Diode ist das ein üblicher weg, wenn es sich nicht um einen Mosfet mit bereits entsprechend verbesserten internen Bodydiode handelt. Aber um das genauer zu sagen, mußt Du Dir die vier Extremfälle der Stromverläufe heraussuchen, diese Skizzieren und die Verluste für die Phasen Einschaltflanke, On-Time, Ausschaltflanke, Freilaufphase (Zeiten der Ausräumung der Ladungsträger beachten) berechnen.
Bernhard schrieb: > dachte ich daran, > eventuell eine SiC-Diode parallel zu den Si-MOSFETs zu schalten. Ob das überhaupt einen Effekt hat, hängt davon ab, wie hoch die Induktivität der Last ist und wie hoch die Schaltfrequenz.
Hallo, die Schaltfrequenz beträgt etwa 100 kHz bis 200 kHz. Die Induktivität beträgt zwischen 3 uH und 10 uH. Mein bisheriger Favourit ist dieser MOSFET hier: STB45N40DM2AG Viele Grüßé Bernhard
Wozu genau wird die Diode notwendig werden? Die SIC-Dioden haben eigentlich nur einen Vorteil, keine Reverse-Recovery-Zeit zu haben, und die hohe Sperrspannung. Die Vf-Charakteristik ist jetzt nicht so prickelnd. Die Reverse-Recovery-Problematik schlägt aber nur zu, wenn die Diode auch einmal leitend wird. Die Diode des STB45N40DM2AG hat max. 1,6V bei 38A, da ist eine SIC nicht viel besser. Beispiel: https://www.mouser.de/datasheet/2/90/Cree-08-02-2019-E4D10120A-1624902.pdf Eigentlich ist die SIC sogar viel schlechter...
Bernhard schrieb: > Mein bisheriger Favourit ist dieser MOSFET hier: > STB45N40DM2AG Dieser hat eine "Fast-recovery body diode". Zitat Beschreibung: "This high-voltage N-channel Power MOSFET is part of the MDmesh™ DM2 fastrecovery diode series. It offers very low recovery charge (Qrr) and time (trr) combined with low RDS(on), rendering it suitable for the most demanding high-efficiency converters and ideal for bridge topologies and ZVS phase-shift converters." Auf Seite 4 im DaBla stehen noch deren exakte Charakteristika: -o V_SD(=V_Fluß) = o.g. 1,6V -bei- I_D (@25°C) = 38A; -o t_rr (@25°C) = 95ns ...unter 100 Nanosekunden ist gut - allerdings steigt sie bis auf fast das doppelte bei 150°C; was aber immer noch im Rahmen ist (Periode/>50). Nicht nur sind also, wie @yakman bemerkte, die Leitverluste einer SiC Schottky viel höher, sondern die t_rr von rund 100ns ist da locker für 100kHz passend. Bloß hast Du nicht das Gesamtkonstrukt (genaue Konverter-Art bzw. alle aktiven und passiven BE + Regelkonzept + Last) konkretisiert, wodurch man Deinen "Favoriten" nicht weiter beurteilen kann. Wenn Du aber mit der erhaltenen Hilfe glücklich bist, dann sei es eben so - nur könnte das Forum weit mehr, als Dir zu sagen, daß man für 200V/200kHz diesen Mosfet wohl auch so wie er ist nutzen kann. (Solltest Du mal eine solche Freilaufdiode brauchen, könntest Du eine "normale" Schottky benutzen - denn die gibt es bis zu 250V (von wenigen Herstellern sogar bis 300V) Sperrspannung zu kaufen. Und deutlich oberhalb der Betriebsspannung liegt die nötige Sperrspannung von Schaltern - ob nun Ts oder Ds - nur bei ganz anderen Topologien (Sperrwandler, Parallel Push-Pull, Royer...), wobei man normalerweise auch nur dann entspr. dimensioniert. Sind die 200V ausreichend stabil (und gut abgeblockt), gehen 300V Dioden ohne weiteres, und auch 250V Dioden durchaus noch, als Zusatz-Freilaufdioden in (von selbst auf U_B geklemmten) Brückenschaltungen wie Halb- und Voll- (bzw. H-) Brücken. Gut, bei Schaltnetzteilen haben sich trotz "nur" rund 400VDC nach PFC die 600V- bzw. sogar 650V- Superjunction-Mosfets als Standard etabliert - und wo es eben geht, nimmt der geneigte Entwickler gern rund "1,5 mal U_Betrieb... oder mehr" als eine ohne Aufwand erreichbare Sicherheitsmarge mit - aber doppelt wird eher selten gemacht. Kannst natürlich tun, wie und was Du willst, wollte nur ein paar Sachen klar(er) darlegen, die mir etwas unklar schienen.)
FREDFET schrieb: > nur bei ganz anderen Topologien (Sperrwandler Autsch - mir war der Halbbrücken Sperrwandler entfallen. (Aber darum wird es wohl vermutlich nicht gehen, oder?)
Hallo wie FREDFET geschrieben hat hängt es von der Art des Wandlers ab. Bernhard schrieb: > Die Topologie ist eine klassische Halbbrücke. D.h. was ist für Dich eine klassische Halbbrücke? Wenn es ein Halbbrücken DC/DC Wandler (PWM Ansteuerung) und Gleichrichter auf der Sekundärseite, der vom Buck Converter/Abwärtswandler abgeleitet ist, dann leitet die Body Diode im Normalfall gar nicht. Wenn es ein Halbbrückenwechselrichter ist, mit induktiver Last, dann schon. Im ersten Fall ist oft sogar ein normaler MOSFET ohne fast recovery diode ausreichend. Im Zweiten Fall nicht mehr. So oder so wird es schwierig, da normalerweise die Flussspannung von SiC (Schottky) Dioden höher ist, als die Flussspannung der Body Diode des MOSFETs und wenn diese nicht leitet, dann bringt das auch nicht viel. Gruß DC/DC
Wie gesagt wurden "mit knapper Not" die Parameter für eine ca. Beurteilung "Zusatz-Freilaufdiode wohl unnötig" geliefert. Sonst aber eben nichts. Könnte wie Du sagtest auch sein, daß man keinen Fet mit integr. Fast recovery diode brauchen würde - nichts davon steht fest. (Obwohl "ist besser als nötig" nicht so tragisch ist.) DCDC schrieb: > ... hängt es von der Art des Wandlers ab Und da "L 3µH bis 10µH" rein theoretisch alles mögliche sein kann (L_prim eines Trafos oder Buck-Drossel oder Resonanzdrossel (reales BE vor_dem_ oder über L_streu _integriert_im Trafo) v. isol. Soft-Switching Topologie, oder ...) kann man nicht mal brauchbare Rückschlüsse ziehen, ob bzgl. Strom passend. (Wer weiß, vielleicht ist er für den Strom zu schwach?) Schon wenige weitere Infos würden wesentlich was ausmachen hier, daher würde ich dringend empfehlen, noch welche nachzureichen.
Jedenfalls wird SiC beim gewählten Mosfet und bei 1-10A kaum Wirkung haben aufgrund höherer Flußspannung im Vergleich zur body Diode. Beispiele https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/datasheet/discrete/sic/sbd/scs308am-e.pdf oder https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A400/STPSC1006D.pdf
(Also im Vergleich mit der hier exzellenten Bodydiode.)
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.