Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ansteuerung SiC-MOSFET, Arbeitsspannung >= 2kV/DC


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von Mathias H. (mathias)


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Hallo,
suche eine Ansteuerung für einen SiC-MOSFET.
Es soll ca. 1mal am Tag geschaltet werden.
ca. 10 Minuten aus, den Rest des Tages ein.
Die Arbeitsspannung sollte >= 2kV/DC betragen.

Hätte gerne nach Möglichkeit eine Lösung mit Standardbauteilen.
Mouser, RS, Farnell, usw.
Hat jemand eine Idee wie man den MOSFET sicher ein und wieder aus 
bekommt?

Bei Klein-DC/DC-Wandlern und MOSFET-Ausgangsoptokoppler wird's wegen der 
Arbeitsspannung schon schwierig.

Danke

Datenblatt SiC-MOSFET, IMYH200R075M1H
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IMYH200R075M1H-DataSheet-v01_10-EN.pdf?fileId=8ac78c8c85c5e5aa0185c6eeee2c111a

Gruß
     Mathias

von Peter M. (Gast)


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Warum kein "normaler" Optokoppler?
Die gibt es mit Isolationsspannungen im hohen Bereich.
Bspw. hat der CNY17F 5,3 kVAC.

von Wolf17 (wolf17)


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Wie schnell muss geschaltet werden?
Das Gate braucht doch keinen Strom. Fünf Lithiumprimärzellen in Reihe, + 
über 15k auf das Gate, - an Source. G-S mit Optokoppler, der einige kV 
abkann, täglich die 10 Minuten kurzschließen. Die 1mA sind im Jahr 
50mAh.

Oder 1M Rgs und die 15V über den Optokoppler auf das Gate schalten. Die 
15µA sind im Jahr 130mAh. Ist abgeschaltet bei Ansteuerungsausfall.

Wenn es schneller sein muss:
EIN: die 15V mit Optokoppler1 über 100R auf das Gate schalten
AUS: mit Optokoppler2 das Gate kurzschließen, während Optokoppler1 
abgeschaltet wird. Einige Megaohm Angstwiderstand Rgs zur Sicherheit bei 
Ansteuerungsausfall.

Ggf noch Batteriespannungsüberwachung mit Optoausgang.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Mathias H. schrieb:
> Datenblatt SiC-MOSFET, IMYH200R075M1H

Das Datenblatt ist großer Mist, da fehlt die Kennlinie für das Safe 
Operating Area.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Uiii, ein interessantes Projekt.
Tut zwar nix zur Sache, aber wozu bitte muss man 1x täglich für 10 
Minuten 1,5kV bei 1A abschalten?
Und warum keine Ansteuerung der Lowside? Das wäre um Größenordnungen 
einfacher...

von Bernd K. (bmk)


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Da fällt mir diese Schaltung ein, die ich mir gemerkt habe.
Mal nach 'MURATA MGJ2' suchen.

Ist sicherlich etwas überqualifiziert für die Anwendung des TO.
Immerhin eine interessante Lösung, wie ich finde.

von Mathias H. (mathias)


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@ Peter M.
Isolationsspannung bezieht sich auf die maximale Spannung, bei der das 
Netzteil für kurze Zeit gefährliche Spannungen verhindert
Arbeitsspannung beschreibt die empfohlenen Betriebsbedingungen für die 
Stromversorgung über einen längeren Zeitraum
https://www.de.cui.com/blog/insulation-isolation-and-working-voltage

@ Wolf17
Es sollte so schnell geschaltet werden, daß der MOSFET überlebt.
Also, recht flott.
Unter anderen Umständen mit Batterien eine gute Idee.
Hier möchte ich es nicht.
Auch wegen Bedienpersonal das meint sie irgendwann  tauschen zu müssen..

@ Peter D.
Wegen "Safe Operating Area".
Ja, da schweigen sich "moderne" Datenblätter vermehrt aus.

@Jens M.
Dem Lastwiderstand ist es vollkommen Wurst ob er HighSide oder LowSide 
sitzt.
Mir wäre es sehr angenehm, wenn die Lastwiderstände (sind mehrere 
Kanäle) mit ihren Fußpunkt auf Masse (Schutzerde) liegen.

@ Bernd K.
Danke, wäre eine klassische Schaltung mit den geeigneten isolierenden 
Bauteilen.
'MURATA MGJ1' hört sich gut an.
Einen Optokoppler "OPI110" oder ähnlich noch dazu und einen Treiber.

Überlege es mir noch, HighSide oder LowSide.
Von der technischen Ansteuerung ist HighSide wesentlich einfacher.
Mal schauen.

Danke

von Mi. W. (mikuwi)


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Mathias H. schrieb:
> Hallo,
> suche eine Ansteuerung für einen SiC-MOSFET.
> Es soll ca. 1mal am Tag geschaltet werden.
> ca. 10 Minuten aus, den Rest des Tages ein.
> Die Arbeitsspannung sollte >= 2kV/DC betragen.
>
> Hätte gerne nach Möglichkeit eine Lösung mit Standardbauteilen.
> Mouser, RS, Farnell, usw.
> Hat jemand eine Idee wie man den MOSFET sicher ein und wieder aus
> bekommt?
>
> Bei Klein-DC/DC-Wandlern und MOSFET-Ausgangsoptokoppler wird's wegen der
> Arbeitsspannung schon schwierig.
>

Naja... bei der geringen Schalthäufigkeit lassen sich auch andere 
Konzepte verfolgen:

Wenn Du Dir es zutraust sollte eine kapazitive Ladungspumpe in der Lage 
sein ausreichend Energie von einer Seite auf die andere zu bringen um 
gelegentlich ausreichend Strom für die Gate-Umladung und dann 
Gate-Spannungshaltung zur Verfügung zu stellen. Entsprechende 
Kondensatoren sind Standardbauteile. Ob das den Sicherheitsnormen für 
Dein Gerät entspricht mußt Du selber wissen.

Als Optokoppler kannst Du den OPI1266 nehmen. Die Gateansteuerung auf 
der Highside dazugeschnitzt und fertig ist der 2kV-Schalter.

Falls Dir das mit der Ladungspumpe nicht geheuer ist: Recom rühmt sich 
solche Dinge machen zu können...

Wenn Platz und Geld keine Rolle spielt liese sich die Energie für den 
Gatetreiber auch optisch übertragen, Broadcom hat da ein paar nette 
Teile (AFBR-POCxxxL), der AFBR-POC406L ist bei digi auf Lager. 
Allerdings braucht Du dann keinen Optokoppler mehr: Laserlink ein: FET 
ein, Laserlink aus: FET aus.

von Jakob L. (jakob)


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Wären 230V auch Ok für die Versorgung des Gate-Treibers? In dem Fall 
könnte man einfach ein kleines Meanwell-Platinennetzteil nehmen.

Standardversion: IRM-05-15:
> WITHSTAND VOLTAGE: I/P-O/P:3KVAC

Oder besser die Version mit doppelter Isolierung und 
Medizintechnik-Zertifizierung, ist gar nicht so viel teurer: MPM-05-15:
> WITHSTAND VOLTAGE: I/P-O/P:4KVAC

Ist nicht ganz optimal weil nur eine "Withstand Voltage" aber keine 
reguläre Arbeitsspannung im Datenblatt steht. Aber bei 4 kV AC (also 
5.65 kV Spitzenwert) hat man schon einen gewissen Sicherheitsfaktor zu 
den 1.5 kV DC die du schalten willst, wird also wahrscheinlich auch für 
längere Zeit funktionieren.

von Michael (mm1)


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Wieso kein normales Relais wie z.b. HEV2aNP12v

Alternativ wenn es mit Mosfet sein soll einen (oder mehrere für 
schnelles einschalten) Photovoltaic MOSFET driver wie z.b: APV1111GVY, 
APV3111GVY, VOM1271. Die haben die nötige Isolation, können high und 
lowside und brauchen zusätzlich nur einen Widerstand.

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