Bootstrap Kondensator richtig wählen

Markus W. schrieb:
> Hallo
>
> Ich habe hier eine Schaltung aus dem Netz kopiert und frage mich wie man
> eigentlich genau die Bootstrap KOndensatoren für den Driver auslegt.
> Im Datenblatt finde ich auch nichts dazu.
>
> Gibt es da ein Rezept dafür wie man das macht?

Excuse moi, die 12V sollten auch 15 sein.

Siehe Anhang.

Ich bearbeite gerade Seite 5 linker Absatz und frage mich, wenn ich 
einen Elko verwenden würde, wie gross der Wert ILKCAP ist, wenn ich doch 
noch keine Kapazität bestimmt habe. Um die geht es doch gerade. Erst mit 
der Auswahl, weiss ich was es für ein Cap ist und welchen Leakagecurrent 
er hat.

Markus W. schrieb:
> Hallo
>
> Ich habe hier eine Schaltung aus dem Netz kopiert und frage mich wie man
> eigentlich genau die Bootstrap KOndensatoren für den Driver auslegt.
> Im Datenblatt finde ich auch nichts dazu.
>
> Gibt es da ein Rezept dafür wie man das macht?

grob(!) über den Daumen:

mindestens 20x die Gatekapazität, mindestens jedoch 100nF, wenn die 
Schaltfrequenz niedriger als 2kHz den Wert x 10, unter 100Hz den Wert x 
100.

Zu berücksichtigen ist, das die Kapazitätswerte bei der Gatespannung zur 
Verfügung stehen müssen, also je kleiner die Bauform umso größer der 
nominale Wert, wenn es blöd hergeht also ein 0402 mit 1uF, von dem dann 
bei 12V nur noch 100nF vorhanden sind.

MiWi schrieb:
> Markus W. schrieb:
>> Hallo
>>
>> Ich habe hier eine Schaltung aus dem Netz kopiert und frage mich wie man
>> eigentlich genau die Bootstrap KOndensatoren für den Driver auslegt.
>> Im Datenblatt finde ich auch nichts dazu.
>>
>> Gibt es da ein Rezept dafür wie man das macht?
>
> grob(!) über den Daumen:
>
> mindestens 20x die Gatekapazität, mindestens jedoch 100nF, wenn die
> Schaltfrequenz niedriger als 2kHz den Wert x 10, unter 100Hz den Wert x
> 100.
>
> Zu berücksichtigen ist, das die Kapazitätswerte bei der Gatespannung zur
> Verfügung stehen müssen, also je kleiner die Bauform umso größer der
> nominale Wert, wenn es blöd hergeht also ein 0402 mit 1uF, von dem dann
> bei 12V nur noch 100nF vorhanden sind.

Für die Diode habe ich VFmax = 1V genommen.
VGSthresmin= 2V

VBoot = VDD - VF - VGSmin = 15-1-2 = 12V

Also ich nehme 2 solche Treiber mit jeweils 1 Vollbrücke.
Frequenz liegt zwischen 50 und 120Hz.
Damit liegt die tOn bei maximal 10ms (also bei 50Hz 20ms/2 weil nur halb 
solang eingeschaltet, wegen 2 Treiber und damit 2 Vollbrücken)

Mit den obigen Bauteilen im Bild bekomme ich folgende Werte:

QGate_on = 19nC (IGBT)
ILKGE = 100nA (IGBT)
ILKCAP = 0 (Keramik)
IQBS = 230uA (IR2110)
ILK=50uA (IR2110)
QLS = 3nC (generell bei HV IC Driver)
ton= 10ms
ILKDiode = 10uA


DAmit komme ich auf
Qtotal = 19nC+(0+100n+230u+50u+10u)*10ms+3nC = 3uC
CBoot = Qtotal/Vboot = 3uC/12 = 243.6nF

Das ist nun weit weg von Faktor 100 und ein Keramikkondensator ist es 
auch. Das heisst, bei 12V hat er sicher keine 243.6nF.

Was nun?

Diode
https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/162434-da-01-ml-DIODE_1_N_5408_de_en.pdf

IGBT
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/50/77467_DS.pdf

DRiver

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2110-DataSheet-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c80333167e

Markus W. schrieb:

> Für die Diode habe ich VFmax = 1V genommen.
> VGSthresmin= 2V
>
> VBoot = VDD - VF - VGSmin = 15-1-2 = 12V
>
> Also ich nehme 2 solche Treiber mit jeweils 1 Vollbrücke.
> Frequenz liegt zwischen 50 und 120Hz.
> Damit liegt die tOn bei maximal 10ms (also bei 50Hz 20ms/2 weil nur halb
> solang eingeschaltet, wegen 2 Treiber und damit 2 Vollbrücken)
>
> Mit den obigen Bauteilen im Bild bekomme ich folgende Werte:

> Qtotal = 19nC+(0+100n+230u+50u+10u)*10ms+3nC = 3uC
> CBoot = Qtotal/Vboot = 3uC/12 = 243.6nF
>
> Das ist nun weit weg von Faktor 100 und ein Keramikkondensator ist es
> auch. Das heisst, bei 12V hat er sicher keine 243.6nF.
>
> Was nun?

Du hast nach eine Rezept gefragt und ich hab Dir ein grobes Rezept 
gegeben, das auch dann hält wenn der FET heiß wird und die Leckströme 
daher ansteigen.

Was Du nun machen wirst ist Deine Sache denn Du mußt als Entwickler 
Deiner Schaltung den Kopf hinhalten wenn's scheppert.

Entschuldigt mich noch einmal. Ich habe noch eine Frage.

Ich benötige für die Berechnung nicht Vboot, sonder delta Vboot.

Ich sehe aber nirgends was nun dVboot ist auf Seite 5.
Kann da jemand abhelfen?

MiWi schrieb:
> Markus W. schrieb:
>
>> Was nun?
>
> Du hast nach eine Rezept gefragt und ich hab Dir ein grobes Rezept
> gegeben, das auch dann hält wenn der FET heiß wird und die Leckströme
> daher ansteigen.
>
> Was Du nun machen wirst ist Deine Sache denn Du mußt als Entwickler
> Deiner Schaltung den Kopf hinhalten wenn's scheppert.

Ja, du hast Recht. Es ist nicht so, dass ich es dir nicht glaube, 
sondern einfach nur sehen möchte, dass die Berechnung an deine Werte 
kommt. Klar, wenn es heiss wird ist es noch einmal etwas Anderes.

Aber ich denke, wenn ich weiss, was dVboot sein sollte, wird der 
Kondensator noch einmal grösser. Im Moment weiss ich aber nicht was 
Vboot sein soll.

Markus W. schrieb:
> dVboot

dVboot ist die Spannungsdifferenz zwischen Startspannung und 
Minimalspannung am Bootstrap Kondensator.

Der geladene Bootstrap Kondensator wird entladen. Dadurch sinkt seine 
Spannung. Fällt diese unter VBUS+ schaltet der High-Side-FET ab. Zu den 
9.7V aus dem Datenblatt sollte ein Störabstand addiert werden.

Harlekin schrieb:
> Fällt diese unter VBUS+ schaltet der High-Side-FET ab. Zu den
> 9.7V aus dem Datenblatt sollte ein Störabstand addiert werden.

Sorry, es ist VBUS- 9.4V

Markus W. schrieb:

> Ja, du hast Recht. Es ist nicht so, dass ich es dir nicht glaube,
> sondern einfach nur sehen möchte, dass die Berechnung an deine Werte
> kommt. Klar, wenn es heiss wird ist es noch einmal etwas Anderes.
>

OK.

Da es aber keinen Schaden gibt wenn die Kapazität lt Rechnung zu groß 
ist, der Knalleffekt aber bei zu kleiner Kapazität beträchtlich sein 
kann und die Rechnung nur das Minimum der nötigen Kapazität angibt 
sollte es eigentlich klar sein das die Kapazität größer sein als 
berechnet.

Da Kerkos heute fast nix mehr kosten und die Lieferschwierigkeiten der 
letzen Jahre auch geringer geworden sind sollte also eine ausreichend 
große Kapazität kein großes Loch ins Projektbudget reißen, vor allem da 
in dem Schaltungsbereich auf Knirsch genäht immer teurer wird als es 
gleich vernünftig zu machen.

Langer Rede kurzer Sinn: solche Cs rechne ich nicht mehr nach sondern 
klatsche Pi x Daumen das hinein was ich Dir vorhin geschrieben habe...

Verifikation der richtigen C-Wahl: die Spannung am C darf während der 
ganzen Einschaltzeit um weniger als 100mV absinken während der 
Highside-FET aktiv ist.