Bidirektionaler Schalter für Matrixumrichter

[David F. (david_f601)]

Hallo zusammen,

ich bin aktuell ein bisschen am basteln und würde mir gerne einen 
Matrixumrichter bauen. Für diesen ist es ja notwendig bidirektionale 
Schalter einzusetzen. Aufgrund einer geplanten Schaltfrequenz von bis zu 
100kHz habe ich mich für SiC Mosfets entschieden. Um diese anzusteuern 
würde ich gerne den UCC21551x Treiber von TI nutzen. Soweit alles klar!
Nun hat sich mir bei der Verschaltung eine Frage gestellt: Wie auf der 
beigefügten Grafik zu erkennen ist handelt es sich bei dem Treiber um 
ein zweikanaliges Modell wobei ich gerne den Ausgang A für den oben und 
Ausgang B für den unten dargestellten MOSFET nutzen würde. Der Anschluss 
des oberen Transistors ist mir soweit bewusst und sollte richtig sein. 
Korrigiert mich gerne falls nicht. Bei dem unteren der beiden 
Transistoren tue ich mich gerade aber etwas schwer. Dessen Source ist ja 
mit der Source des oberen Transistors verbunden und damit "falschrum" 
eingebaut. Welche Spannung habe ich an den Pin VDDB (Pin 11) anzulegen 
um meinen bidirektionalen Schalter zu realisieren? Ebenfalls die 24 V?

Vielen Dank schonmal für eure Hilfe im Voraus!

[Rainer V. (rainer_hilft_laien)]

Nabend,
zu meiner Zeit haben wir solch triviale Aufgaben auf dem Pausenhof 
gelöst. Aus diesem Grund gehe ich davon aus, dass wir dir hier einfach 
nur die Hausaufgabe lösen sollen. Mit einem geringe Maß an 
Eigeninitiative und absoluten Grundkenntnissen in Elektrotechnik sollte 
man das Datenblatt lesen und verstehen können. Ich empfehle ein 
Grundstudium Elektrotechnik.
Gruß Rainer

[David F. (david_f601)]

Guten Tag,

ich konkretisiere nochmals meine Frage. Zum Bau eines bidirektionalen 
Schalters würde ich gerne zwei SiC-Mosfets einsetzen. Diese möchte ich 
über den UCC21551 von TI ansteuern. Zur Ansteuerung des Highside Mosfets 
bestehen erstmal keine Fragen sondern dies würde ich gemäß der 
Empfehlung des Datenblattes machen. Im Vergleich zu der dargestellten 
Schaltung würde ich den unteren der beiden Transistoren gerne drehen um 
damit wie gesagt die Funktionalität eines bidirektionalen Schalters zu 
realisieren. Bezüglich der Ansteuerung des Lowside Transistors bin ich 
mir mangels Erfahrung dennoch unsicher wie dies zu erfolgen hat.
VSSB stellt ja die GND-Referenz dar welche ich nach meinem Verständnis 
auf das Source Potential des Lowside Transistors müsste. Mein Drain wird 
mit dem Ausgang der Schaltung verbunden. Zur Aufsteuerung des 
Transistors ist ja eine entsprechende Gate-Source-Spannung U_GS 
notwendig. Wie ich diese allerdings mittels des ausgewählten Treibers 
erzeugen kann bzw. welche zusätzlich Schaltung noch notwendig wird mir 
leider nicht klar und wäre an dieser Stelle froh wenn mir weitergeholfen 
wird.

Vielen Dank im Voraus für konstruktive Hilfe!

PS: Wenn es sich, wie angekündigt, nur um eine Pausenhofdiskussion 
handelt, sollte die Frage im Handumdrehen beantwortet sein.

[Falk B. (falk)]

David F. schrieb:
> ich konkretisiere nochmals meine Frage. Zum Bau eines bidirektionalen
> Schalters würde ich gerne zwei SiC-Mosfets einsetzen.

Dann tu das.

> Diese möchte ich
> über den UCC21551 von TI ansteuern. Zur Ansteuerung des Highside Mosfets
> bestehen erstmal keine Fragen sondern dies würde ich gemäß der
> Empfehlung des Datenblattes machen.

Falsch. Im Bild sieht man eine Halbbrücke. Das ist kein bidirektionaler 
Schalter!

> Im Vergleich zu der dargestellten
> Schaltung würde ich den unteren der beiden Transistoren gerne drehen um
> damit wie gesagt die Funktionalität eines bidirektionalen Schalters zu
> realisieren.

AHA! Und was fällt dabei auf?

> Bezüglich der Ansteuerung des Lowside Transistors bin ich
> mir mangels Erfahrung dennoch unsicher wie dies zu erfolgen hat.

Scheint so. Der Trick lautet. Verbinde die beiden Gates und die beiden 
Sources. Beide MOSFETs werden von einem Treiber gleichzeitig 
angesteuert, es gibt bestenfalls noch getrennte Gatewiderstände für die 
MOSFETs. Das war's. Die beiden Drains sind dann die Anschlüsse deines 
bidirektionalen Leistungsschalters. Dabei arbeitet ein MOSFET immer im 
Normalbetrieb bezüglich der Polarität des Drainsstroms und der andere im 
Inversbetrieb.
MOSFETs können sowas, Bipolartransistoren nicht.

Für den Treiber braucht es meistens einen passenden DC/DC Wandler, um 
die Ausgangsseite zu versorgen.