Verständnisfrage zu MOSFET mit aktiver Klemmung für induktive Last

OP #8085336
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Ich habe einen Elektromagneten/Solenoid mit ca. 4.5 mH, 3 Ohm, der an 24V und bis ca. 2A betrieben wird.

Bei diversen "smarten" MOSFETs (z.B. Infineon BTT3018EJ https://www.infineon.com/assets/row/public/documents/10/49/infineon-btt3018ej-datasheet-en.pdf) gibt es eine Aktive Klemmung, siehe screenshots und DaBla. Im Grunde könnte man das aber auch diskret aufbauen.

Mir ist klar, wie das grundsätzlich funktioniert: durch die induzierte Spannung im Abschaltmoment wird die Zenerdiode leitend und zieht das Gate wieder über U_GS(th) und schaltet den FET teilweise ein. Er arbeitet somit kurzfristig als Widerstand und verheizt die gespeicherte Energie aus der Induktivität (stark fallender Strom x Klemmspannung x Zeit). Dadurch baut sich das Magnetfeld schneller ab als mit einer Freilaufdiode (wichtig für mich, weil ich den Solenoid mit einer Feder schneller wieder zurückstellen möchte).

Nimmt der MOSFET dabei Schaden, selbst wenn er sich nicht stark erwärmt? Wie hängt das mit dem E_AS Parameter zusammen und weshalb macht es einen Unterschied ob es ein einzelner oder ein sich wiederholender Puls ist? Ist nach dem einzelnen E_AS Puls der FET gerade so noch nicht kaputt (einen zweiten Puls würde er nicht mehr aushalten)? Oder gelten diese Parameter nur wenn es keine Aktive Klemmung gibt?

#8085350
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Josef schrieb:

Dadurch baut sich das Magnetfeld schneller ab als mit einer Freilaufdiode (wichtig für mich, weil ich den Solenoid mit einer Feder schneller wieder zurückstellen möchte).

So wie ich Dich verstehe ist das Dein hauptsächliches Problem, richtig?

Eine gängige Lösung zum schnellen Abbau des Magnetfelds ist, statt einer einfachen Freilaufdiode eine Z-Diode zu nehmen. Damit zwingt man dann das Magnetfeld dazu eine viel höhere Spannung zu induzieren als es bei der Freilaufdiode passiert. Die Z-Spannung und max. Sperrspannung des FETs muss man natürlich aneinander anpassen. Aber bei Betriebsspannung von 24V hat man da nach oben hin noch einen weiten Raum von gut verfügbaren FETs.

#8085356
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Die aktive Klemmung ist im Datenblatt nur symbolisch dargestellt. Wenn man das diskret nachbauen will, dann muss man den Gatetreiber passend gestalten. Einfacher ist eine TVS-Diode parallel zum MOSFET oder der Spule. Im letzteren Fall eine bidirektionale oder unidirektional plus normale Diode.

OP #8085385
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Herzlichen Dank für eure Antworten.

Gerd E. schrieb:

Josef schrieb:

Dadurch baut sich das Magnetfeld schneller ab als mit einer Freilaufdiode (wichtig für mich, weil ich den Solenoid mit einer Feder schneller wieder zurückstellen möchte).

So wie ich Dich verstehe ist das Dein hauptsächliches Problem, richtig?

Ja, stimmt.

Eine gängige Lösung zum schnellen Abbau des Magnetfelds ist, statt einer einfachen Freilaufdiode eine Z-Diode zu nehmen.

Wäre es in dem Fall sinnvoll auch einen Serienwiderstand zu verbauen (also R+D+ZD), damit die ZD nicht so viel Leistung aushalten muss?

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