Gatewiderstände kühlen, Verlustleistung abführen

Johannes O. schrieb:

ich versuche gerade für eine Projektarbeit Gatewiderstände flächenmäßig zu verkleinern, da ich Platz auf der Platine sparen muss.

Hintergrund: Ich muss Gates von Hochleistungsigbts mit 200kHz umladen. Gatekapazität beträgt ca. 30nF. Als Faustformel habe ich die 5 fach Gatekapazität angenommen, um auch Effekte wie Miller einzuschließen.

Jetzt kommt ich auf mit 5 C U^2 * fsw ca. 12 Watt Verlustleistung, welche an den Widerständen verbraten werden (Der Treiber ist ziemlich niederohmig, U ca. 20Volt).

AUTSCH! Ist das WIRKLICH SO? Ich mein, 30nF sind schon FETT, aber x5 ist irre. Und das bei 200kHz? Das ist nur 5us. Wenn man GROßZÜGIG 50ns als Schaltzeit ansetzt, sind das schlappe 60A Strom! Das kann ich mir schwer vorstellen. Aber kann schon sein, daß es solche Killertreiber gibt. Aber wenn man schon 60A in den IGBT pumpen muss, was schaltet der dann? Bei 200kHz muss das wohl eher resonant erfolgen. Ich würde die vereinfachte Rechnung x5 stark anzweifeln und versuchen, die WIRKLICH Gateladung zu ermitteln. Und auch an den 20V drehen. Reichen nicht auch 12V?

Im Moment setzte ich 20 x MELF 0207 Widerstände ein.

Naja, Kühlung braucht Fläche. Oder einen Lüfter.

Wie wird das bei großen Treibern gemacht? Macht es Sinn bedrahtete Widerstände einzubauen

NEIN!

(habe ein bisschen "Angst" vor der Induktivität)?

EBEN!

Ist es sinnvoll hochleistungschip Widerstände zuverbauen und dann diese mit Platinenkühlkörpern (z.B. D2PAK KK) zu entwärmen? Ziel wäre es die Fläche im Layout klein zu halten.

Dann musst du mit Flüssigkeit kühlen, dann wird es klein. Tunke die Platine in passendes Öl oder nichtleitende Flüssigkeit und wälze leicht um ;-)

H. H. schrieb:

Du hast dich da wohl deutlich verrechnet.

Eher nicht.
Simuliert: mit idealer Quelle (Ri=0), Serienwiderstand 0.1Ω-5Ω, 1-10ns Rise- und Falltime und 150nF (5fach Gatekapazität) kommt man schon nahe an die 12W - mit fetten Spitzenlasten. Mit höheren Serienwiderständen wird nicht mehr vollständig umgeladen.

Aber korrekt, wir wissen nichts über die Schaltungswerte und den Innenwiderstand des Treibers - und ich weiß sowieso nichts über IGBTs und deren typ. Treiberschaltungen 😀.

Falk B. schrieb:

Ich würde die vereinfachte Rechnung x5 stark anzweifeln und versuchen, die WIRKLICH Gateladung zu ermitteln. Und auch an den 20V drehen. Reichen nicht auch 12V?

Mit 12V und 30nF sind's nur noch weniger als 1W.

Klaus H. schrieb:

Falk B. schrieb:

Ich würde die vereinfachte Rechnung x5 stark anzweifeln und versuchen, die WIRKLICH Gateladung zu ermitteln. Und auch an den 20V drehen. Reichen nicht auch 12V?

Mit 12V und 30nF sind's nur noch weniger als 1W.

Eben. Die Wahrheit liegt wohl irgendwo dazwischen.

SMD Leistung auf der Platine braucht Fläche. Wenn man Fläche sparen will, nimmt man am besten bedrahtete Widerstände, hochkant bestückt. Z.B. 4*3 W Metalloxid, Drahtwiderstände eher nicht. 200 kHz mit IGBTs zu machen ist aber sehr sportlich! Ich hätte da am ehesten Angst, das die durch die Schaltverluste wegglühen. Was soll das werden? Bei 200 kHz würde ich viel eher SiCs nehmen, die haben viel weniger Schaltverluste und brauchen auch deutlich weniger Ansteuerleistung.