Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem gatedriver


von nmos (Gast)


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Hallo,

Ist es möglich mit dem gatedriver IRS25752 zwei in Reihe N-MOSFET´s 
befindliche aber mit jeweils veratuschen Source/Gate zu betrieben (siehe 
bild)?

Das Datenblatt zu dem treiber.
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRS25752L-DS-v01_02-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153567b388b2839


Der Hintergrund ist, weshalb ich zwei verdrehte n-mos nutzen möchte ist:

Ich benötige mehrere parallel geschaltene Highside Schalter. Aufrgund 
der höheren Ströme (2-40A) und PWM (1us .. 1ms, D=0,2 .. 0,9 ) kommen 
eigentlich nur N-mosfets in frage. Nun stelle ich aber im Datenblatt 
fest, dass alle Mosfets eine Body-diode enthalten, welche source zu 
drain in Durchlassrichtung brückt.
Bei parallel geschalten highside Schaltern sind diese Dioden aber sehr 
problematisch, da die Diode Leitfähig wird, sobald die Spannung am 
Source größer wird als am Drain ... Um das Problem zu vermeiden, schalte 
ich jeweils einen weiteren Mosfet S und D vertausch in Reihe zu dem 
anderen, sodass die Body-Diode nicht wirken kann.

von Steffen W. (derwarze)


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So geht die Verschaltung schon mal nicht. Beim antiseriellen 
zusammenschalten musst Du die Sourcen zusammenschalten, wenn die Gates 
zusammen angesteuert werden sollen. Denn die Gates brauchen die 
Steuerspannung in Bezug auf Source.
Dann muss natürlich auch der Pin 4 des Treibers an die gemeinsame 
Source.
Wenn es nur um statisches Schalten geht und keine PWM im Spiel ist nehme 
ich hier gern Photovoltaic Optokopler wie APV 1121.

: Bearbeitet durch User
von nmos (Gast)


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Hallo Steffen, danke für die Antwort.

Also ich müsste sowas aufbauen?

von Steffen W. (derwarze)


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Ja, so müsste es gehen. Habe aber gerade kein Datenblatt vom IRS25752 
da. Hatte mal Probleme mit einem anderen IRS Treiber, der wollte noch 
eine Schutzbeschaltung haben. Also noch mal genau ins Datenblatt sehen 
ob alles beachtet wurde.

von nmos (Gast)


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Vielen Dank steffen.

Das Datenblatt zu dem treiber.
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRS25752L-DS-v01_02-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153567b388b2839

>>Hatte mal Probleme mit einem anderen IRS Treiber, der wollte noch
>>eine Schutzbeschaltung haben. Also noch mal genau ins Datenblatt sehen
>>ob alles beachtet wurde.

Ja leider steht nix im Datenblatt dazu wie groß das R sein soll und das 
C. Ich habe jetzt einfach mal einen uF angenommen und 22R. Bei der Diode 
habe ich eine SCHOTTKY 40V 500MA genommen. Die Betriebsspannung (vcc) 
sind 18V. Und das Ub am transistor 12V .. 24V

von Steffen W. (derwarze)


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Beim Kondensator kann man ruhig höher gehen so 2,2µ-4,7µ, der 
Gatewiderstand kann kleiner werden 4,7 Ohm reichen.
Eins ist aber unbedingt zu beachten der Treiber kann nicht statisch 
ansteuern!
Der ist dafür ausgelegt das die Ansteuerung mit Pulssignal erfolgt. 
Sonst wird kann die Bootstrapschaltung nicht funktionieren, denn der 
Kondensator muss ja ständig nachgeladen werden.
Bein statischen Einschalten, wie bei einem normalen Geräteeinschalter, 
geht  das nur mit einen Treiber mit selbstschwingender Ladungspumpe.
Oder eben mit dem Photovoltaic Optokoppler.
Auf jeden Fall muss ja sichergestellt sein das der Spannungspegel an 
Gate gegenüber Source ausreichend hoch ist auch wenn die FETs 
eingeschaltet sind.
Also muss diese höher sein als Uin.

von nmos (Gast)


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Ja statischer Betrieb bei einem high-side Gate driver, das habe ich 
nicht bedacht.

So wie ich das verstehe, wird die Diode/C kombination nur benötigt, um 
den transistor auf high zu schalten ( nieder ohmig zu machen).
Also auf hochohmig müsste doch immer gehen oder? Das ist das was ich 
zumindest auch brauche, entweder ich nutze PWM oder ich möchte das die 
FET´s hochohmig sind.

Beim statischen betrieb schaue ich mir optokoppler an oder ich baue mir 
einen triber selber, aus z diode, 10k, und einen weiteren transistor.

von hinz (Gast)


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Schau dir TLP520 an.

von hinz (Gast)


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hinz schrieb:
> Schau dir TLP520 an.

Sorry, TLP152.

von Achim S. (Gast)


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nmos schrieb:
> So wie ich das verstehe, wird die Diode/C kombination nur benötigt, um
> den transistor auf high zu schalten ( nieder ohmig zu machen).
> Also auf hochohmig müsste doch immer gehen oder?

Ja: statisch ausschalten geht. Nur beim Einschalten klappt es nicht 
statisch, weil von Zeit zu Zeit der Bootstrap-Kondensator nachgeladen 
werden muss.

Aber kannst du nochmal erklären, warum du einen zweiten, antiseriellen 
FET zu brauchen glaubst? Liefert die "Last" bei dir ggf. eine Spannung, 
die größer als V_in werden kann?

Dann musst du auch aufpassen: der Bootstrap-Treiber funktioniert nur, 
wenn VS bei ausgeschaltetem Transistor von der Last weit genug unter Vcc 
gezogen wird. Wenn die Last das nicht macht (weil z.B. bei der Last ein 
Akku im Spiel ist), dann wird der Bootstrap-Kondensator ggf. auch nicht 
ausreichend aufgeladen.

von Steffen W. (derwarze)


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Na ja von selbst schalten die sich ja nicht ein, die Spannungserhöhung 
brauchst Du schon. Über die Diode wird ja der Kondensator aufgeladen 
wenn pin 4 niedrigeres Potential hat und die Spannung wird dann zum 
Schalten des FETs genutzt. Zum Ausschaltem muss ja die Ladung des Gate 
abgebaut werden also muss die Gate mit Source verbunden werden damit der 
ausgeht.
Nur mit Transistor und Zdiode wirst Du auch nichts entsprechendes 
hinbekommen. Du brauchst in jedem Fall eine Spannung die ausreichend 
höher ist als Uin um die FETs einzuschalten und auch so lang an zu 
lassen wie es gebraucht wird.

von nmos (Gast)


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>Aber kannst du nochmal erklären, warum du einen zweiten, antiseriellen
>FET zu brauchen glaubst? Liefert die "Last" bei dir ggf. eine Spannung,
>die größer als V_in werden kann?

Ja genau das wird passieren.


>Dann musst du auch aufpassen: der Bootstrap-Treiber funktioniert nur,
>wenn VS bei ausgeschaltetem Transistor von der Last weit genug unter Vcc
>gezogen wird. Wenn die Last das nicht macht (weil z.B. bei der Last ein
>Akku im Spiel ist), dann wird der Bootstrap-Kondensator ggf. auch nicht
>ausreichend aufgeladen.

Das hörst sich nach einem Problem für mich an.

Ich hab euch mal ein Bild und eine Simulation einer Teilschaltung 
hochgeladen. Ich benötige im anschluss noch mehr solche schalter, 
allerdings werden die anderen nur statisch geschalten und nicht wie 
diese in der simulation, mit PWM.
Da ich kein treiber-modell hatte, baute ich mir eines simplerweise 
zusammen (ist natürlich kein richtiger treiber, da kann nur gut nach 
unten ziehen aber nicht gut nach oben).

>hinz schrieb:
>> Schau dir TLP520 an.
>
>Sorry, TLP152.

Den TLP152 kann ich leider nicht beutzen, da das IC nur bis 7 Volt kann.


Ich glaube ich benötige einen anderen Treiber oder ich muss mir selbst 
einen Bauen (eine push pull mit bootstrap).

von hinz (Gast)


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nmos schrieb:
> Den TLP152 kann ich leider nicht beutzen, da das IC nur bis 7 Volt kann.

Quatsch!

von Steffen W. (derwarze)


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nmos schrieb:
> Den TLP152 kann ich leider nicht beutzen, da das IC nur bis 7 Volt kann.
>
> Ich glaube ich benötige einen anderen Treiber oder ich muss mir selbst
> einen Bauen (eine push pull mit bootstrap).

Viel einfacher wird es mit dem APV1121 oder wen man SMD nicht kann 
APV1122
 Da braucht man nur die OK-LED anzusteuern da ist es egal welche 
Spannung man zur Verfügung hat. Das Teil gibt es sogar bei C.

von hinz (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Viel einfacher wird es mit dem APV1121 oder wen man SMD nicht kann
> APV1122

Viel zu wenig Ausgangsstrom!

von Steffen W. (derwarze)


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hinz schrieb:
> Viel zu wenig Ausgangsstrom!

Die Erfahrung zeigt was anderes. Es geht ja nicht darum super schnell 
das Gate umzuladen. Zur statischen Ansteuerung reicht es. Hab sogar 
schon mal Einen FET durch der gut 10A schalten musste mit 200 Hz PWM 
angesteuert, funktionierte auch.
Wenn es un normale PWM geht hast Du natürlich recht. Doch darum geht es 
hier ja ganz offenbar nicht.

von nmos (Gast)


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>nmos schrieb:
>> Den TLP152 kann ich leider nicht beutzen, da das IC nur bis 7 Volt kann.
>
>Quatsch!

Hinz, ich habe ins falsche Datenblatt geschaut :) Der TLP152 kann von 10 
is 30V

von hinz (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Zur statischen Ansteuerung reicht es.

Der TE will aber sehr schnelle PWM machen.

nmos schrieb:
> PWM (1us .. 1ms, D=0,2 .. 0,9 )

von Der Chef (Gast)


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nmos schrieb:
> Hallo,
>
> Ist es möglich mit dem gatedriver IRS25752 zwei in Reihe N-MOSFET´s
> befindliche aber mit jeweils veratuschen Source/Gate zu betrieben (siehe
> bild)?
>
> Das Datenblatt zu dem treiber.
> 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRS25752L-DS-v01_02-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153567b388b2839
>
> Der Hintergrund ist, weshalb ich zwei verdrehte n-mos nutzen möchte ist:
>
> Ich benötige mehrere parallel geschaltene Highside Schalter. Aufrgund
> der höheren Ströme (2-40A) und PWM (1us .. 1ms, D=0,2 .. 0,9 ) kommen
> eigentlich nur N-mosfets in frage. Nun stelle ich aber im Datenblatt
> fest, dass alle Mosfets eine Body-diode enthalten, welche source zu
> drain in Durchlassrichtung brückt.
> Bei parallel geschalten highside Schaltern sind diese Dioden aber sehr
> problematisch, da die Diode Leitfähig wird, sobald die Spannung am
> Source größer wird als am Drain ... Um das Problem zu vermeiden, schalte
> ich jeweils einen weiteren Mosfet S und D vertausch in Reihe zu dem
> anderen, sodass die Body-Diode nicht wirken kann.

Irgendwie vestehe ich das Problem gerade nicht. Du möchtest v

nmos schrieb:
> Hallo,
>
> Ist es möglich mit dem gatedriver IRS25752 zwei in Reihe N-MOSFET´s
> befindliche aber mit jeweils veratuschen Source/Gate zu betrieben (siehe
> bild)?
>
> Das Datenblatt zu dem treiber.
> 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRS25752L-DS-v01_02-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153567b388b2839
>
> Der Hintergrund ist, weshalb ich zwei verdrehte n-mos nutzen möchte ist:
>
> Ich benötige mehrere parallel geschaltene Highside Schalter. Aufrgund
> der höheren Ströme (2-40A) und PWM (1us .. 1ms, D=0,2 .. 0,9 ) kommen
> eigentlich nur N-mosfets in frage. Nun stelle ich aber im Datenblatt
> fest, dass alle Mosfets eine Body-diode enthalten, welche source zu
> drain in Durchlassrichtung brückt.
> Bei parallel geschalten highside Schaltern sind diese Dioden aber sehr
> problematisch, da die Diode Leitfähig wird, sobald die Spannung am
> Source größer wird als am Drain ... Um das Problem zu vermeiden, schalte
> ich jeweils einen weiteren Mosfet S und D vertausch in Reihe zu dem
> anderen, sodass die Body-Diode nicht wirken kann.

Hallo,

vielleicht habe ich das Problem nicht ganz verstanden.
Mein Verständnis: Du möchtest verhindern, daß die Body-Diode eines 
High-Side-Fet leitend wird.
Um wieviel V wird sich der Fußpunkt denn erhöhen? Könnte es eine Idee 
sein, jedem MOSFET eine Diode mit entsprechender Sperrpannung "in Serie" 
zu schalten? Man muß dann nur aufpassen, daß auch der Strom in 
Flußrichtung durch alle Dioden fließt (sonst: The diode with lowest 
Flußspannung takes it all).

Ich gehe schon davon aus, daß Du weißt, das die Energie die 
normalerweise durch die Body-Diode "abgebaut" wird (d.h. dort einen 
Strom fließen lässt) irgendwo hin muß. Im  Zweifel wird die Spannung an 
diesem Punkt (source) recht schnell ziemlich hoch.

Vielleicht kannst Du nochmal genauer erklären was Du vorhast, dann kann 
man besser helfen. Oder verstehe nur ich es nicht ganz.

von Steffen W. (derwarze)


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hinz schrieb:
> Der TE will aber sehr schnelle PWM machen.

Ursprünglich nicht die Rede.

von nmos (Gast)


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Nun streitet euch nicht :D
Ihr habt mir beide sehr geholfen.

Den TLP werde ich für die PWM sache benutzen. 250khz sollten mit teil 
drinn sein. Und für die statischen sachen funktioniert auch folgendes -- 
(siehe bild)

nicht wundern der gatewiderstand .. viel zu groß aber geht:D

von hinz (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Der TE will aber sehr schnelle PWM machen.
>
> Ursprünglich nicht die Rede.

Nur im Anfangsposting....

von hinz (Gast)


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nmos schrieb:
> Und für die statischen sachen funktioniert auch folgendes --
> (siehe bild)

Das funktioniert in der Realität aber nicht.

von Achim S. (Gast)


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nmos schrieb:
> Ich hab euch mal ein Bild und eine Simulation einer Teilschaltung
> hochgeladen.

Soll das irgendeine Art Ladungspumpe werden? Wie auch immer: der 
Bootstrap-Kondensator wird nur auf Vcc-Vlast-0,7V aufgeladen. Wenn die 
Spannung an der Last nicht weit genug unter Vcc geht, kannst du den nFET 
nicht sauber einschalten.

nmos schrieb:
> Und für die statischen sachen funktioniert auch folgendes --
> (siehe bild)

Um die n-FETs sauber durchzuschalten funktioniert das ganz bestimmt 
nicht. Wenn es dich nicht stört, dass ein paar V über die FETs abfallen 
und diese aufheizen, dann funktioniert es.

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