Umschaltstromspitzen in parasitäre Kapazität dämpfen

[Dussel (Gast)]

Moin,

im Bild wird eine Spule geschaltet. Grün ist der Stromverlauf, rot die 
Gatespannung und C2 ist die parasitäre Kapazität. Die parasitäre 
Kapazität halte  ich für realistisch. Oder ist die um Größenordnungen 
falsch?
Durch die parasitäre Kapazität entstehen im Schaltmoment relativ hohe 
Stromspitzen. Die kann man zwar durch langsamere Umschaltzeiten 
verringern, aber auch mit deutlich abgerundeten Schaltflanken gibt es 
immer noch deutliche Spitzen.
Allgemein gefragt (nicht nur auf die dargestellte Schaltung bezogen), 
wie würde man, außer durch langsamere Flanken, solche Spitzen durch die 
Spule in der Realität dämpfen und wie würde man das simulieren? Zum Test 
habe ich mal L2 eingebaut, das aber erwartungsgemäß mit C2 einen schönen 
Schwingkreis bildet.
Ich nehme an, man würde Funkentstördrosseln nehmen, aber wie simuliert 
man die in LTSpice? Oder gibt es andere Wege?

[Achim S. (Gast)]

Dussel schrieb:
> Die parasitäre
> Kapazität halte  ich für realistisch. Oder ist die um Größenordnungen
> falsch?

Wenn deine Spule eine Resonanzfrequenz von 166kHz hat, dann ist die 
parasitäre Kapazität realistisch. Wenn die Resonanfrequenz bei einer 
völlig anderen Frequenz liegt, dann ist sie unrealisitsch. Da gibt es 
bei den einzelnen konkreten Bausteinen ziemlich große Unterschiede. Und 
wenn eine f_res für die Spule angegeben ist, wäre das eine gute Quelle, 
um C_par abzuschätzen.

Dussel schrieb:
> Zum Test
> habe ich mal L2 eingebaut,

schon ein paar mm Leiterbahn haben Größenordnungen mehr an parasitärer 
Induktivität als L2.

[Elliot (Gast)]

Die Schottky-Diode hat etwa 110pF (bei Ur=4V). Die solltest du nicht 
vergessen. Eine normale Si-Diode hat da um Faktor ~10 weniger Kapazität.

[Dussel (Gast)]

Achim S. schrieb:
> schon ein paar mm Leiterbahn haben Größenordnungen mehr an parasitärer
> Induktivität als L2.
Den Wert habe ich so niedrig gesetzt, um die Spule für das Bild 
(praktisch) wirkungslos zu machen. Getestet hatte ich mit bis zu 1 µH. 
Da schwingt es schön bei jedem Umschalten.

Elliot schrieb:
> Die Schottky-Diode hat etwa 110pF (bei Ur=4V). Die solltest du nicht
> vergessen. Eine normale Si-Diode hat da um Faktor ~10 weniger Kapazität.
Da müsste ich nochmal ausprobieren, ob das daher kommt.

Danke schonmal.

[Dussel (Gast)]

Ich habe den Gatewiderstand mal wieder auf 10 Ohm gesetzt.

Elliot schrieb:
> Die Schottky-Diode hat etwa 110pF (bei Ur=4V). Die solltest du nicht
> vergessen. Eine normale Si-Diode hat da um Faktor ~10 weniger Kapazität.
Bei Gleichrichterdioden bekomme ich im Einschaltmoment Spitzen von 
mehreren 100 A, mit Fast-Recovery 'nur' noch so 15 A und mit Schottky 
deutlich unter 1 A.

Die Diode scheint auch Teil des Problems zu sein, aber nicht alleine.
Im Bild habe ich Spulenstorm in grün, Drainstrom in rot und invertierten 
und verschobenen Diodenstrom in gelb im Einschaltmoment. Man erkennt, 
dass die Diode einen Teil des Peaks ausmacht, aber ein anderer Teil über 
den Spulenkreis fließt. Das ist ja auch nachvollziehbar, weil da die 
parasitäre Kapazität sitzt.
Wie würde man die Spitze im Spulenstrom verringern (wie geschrieben, 
ohne die Umschaltzeit zu verändern)?

[Achim S. (Gast)]

Dussel schrieb:
> Bei Gleichrichterdioden bekomme ich im Einschaltmoment Spitzen von
> mehreren 100 A, mit Fast-Recovery 'nur' noch so 15 A und mit Schottky
> deutlich unter 1 A.

Jetzt betrachtest du den Storm durch M1: da siehst du die Umladung der 
Diode. Zu Beginn des Threads war es der Strom durch R4: da sieht man nur 
den Entladestrom von C2.

Aber: 100A, 15A und 1A? Da liegst du um ein paar Größenordnungen 
daneben, oder?

Dussel schrieb:
> Wie würde man die Spitze im Spulenstrom verringern (wie geschrieben,
> ohne die Umschaltzeit zu verändern)?

Oft: gar nicht. Man wählt die passende Spule aus (mit ausreichend großer 
Resonanzfrequenz). Dass dabei tatsächlich die Wicklungskapazität 
umgeladen werden muss, ist nicht zu vermeiden und - bei passender 
Bauteilauswahl - auch kein Problem. In der Simu sind die Peaks oft höher 
und schmaler als in der Realität. Weil z.B. deine Last ein idealer 
10mOhm-Widerstand ist. In der Realität gibt es das nicht. Die parasitäre 
Induktivität des Widerstand bremst schon mal den Umlade-Peak.

[Dussel (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Jetzt betrachtest du den Storm durch M1: da siehst du die Umladung der
> Diode. Zu Beginn des Threads war es der Strom durch R4: da sieht man nur
> den Entladestrom von C2.
Mir ging es bei der Frage um C2. Ich wollte nur vergleichen, wie viel 
die Diode ausmacht.

Achim S. schrieb:
> Aber: 100A, 15A und 1A? Da liegst du um ein paar Größenordnungen
> daneben, oder?
Ich weiß es nicht. Die Dioden haben ja eine "Reverse Recovery"-Zeit in 
der sie auch in Gegenrichtung leiten. Bei 12 V an dem Innenwiderstand 
einer Diode würde ich hohe Ströme jetzt nicht grundsätzlich 
ausschließen.
Ok, aktuell wird in unter 400 ns umgeschaltet (vielleicht doch etwas 
schnell...). Eine willkürlich ausgewählte Diode BY500 hat eine 
Reverse-Recovery-Time von bis zu 200 ns.

Achim S. schrieb:
> Oft: gar nicht.
Ok.

Achim S. schrieb:
> Dass dabei tatsächlich die Wicklungskapazität
> umgeladen werden muss, ist nicht zu vermeiden
Das ist klar. Man könnte die Ladung über mehr Zeit verteilen, um den 
Spitzenstrom zu senken.

Achim S. schrieb:
> In der Simu sind die Peaks oft höher
> und schmaler als in der Realität.
Ok. Also einfach mal ausprobieren.

Danke für die Antworten.

[Achim S. (Gast)]

Dussel schrieb:
> Achim S. schrieb:
>> Aber: 100A, 15A und 1A? Da liegst du um ein paar Größenordnungen
>> daneben, oder?
> Ich weiß es nicht. Die Dioden haben ja eine "Reverse Recovery"-Zeit in
> der sie auch in Gegenrichtung leiten.

Wie kommst du denn überhaupt auf den Wert "100A"? In deiner Simu sehe 
ich nichts, was in den Bereich 1A käme (für den Strom der parasitären 
Kapazität).

[Dussel (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Wie kommst du denn überhaupt auf den Wert "100A"? In deiner Simu sehe
> ich nichts, was in den Bereich 1A käme (für den Strom der parasitären
> Kapazität).
Du hast recht. Ich habe gerade nochmal probiert und die Werte sind 
deutlich niedriger als ich vorher geschrieben habe. Das war wohl ein 
Fehler. Ich frage mich nur gerade ob ich zweimal zu blöd zum Ablesen war 
oder ob die Simulation irgendwie hing. 100 A und 1 A kann man ja 
eigentlich kaum verwechseln...