Mosfet Vollbrücke

Hi,

ich habe mal eine Frage zur Ansteuerung einer Induktivität (Motor-Wicklung) in einer Vollbrücke. Die Schaltung sieht so aus:

+---+---------+---+--- +Ub | | | | M1 D1 D3 M3 | | | | +---+----L----+---+ | | | | M2 D2 D4 M4 | | | | +---+---------+---+--- 0V

M1,M2,M3,M4 sind Mosfets, und D1,D2,D3,D4 sind Dioden. L ist die Motorwicklung. Nehmen wir mal an, M1 und M4 sind durchgeschaltet, und der Strom in der Wicklung steigt an. Wenn der Strom den Sollwert erreicht hat, dann schalte ich M1 aus. M4 bleibt aber an. Der Strom fliessst jetzt weiter über D2, L und M4. Der Strom würde konstant bleiben, wenn da nicht der ohmsche Widerstand der Wicklung wäre, und der Spannungsabfall an der Diode D2. Also scheint es sinnvoll zu sein M2 möglichst schnell (unter Berücksichtigug der Totzeit) einzuschalten, um zumindest die Verluste in D2 zu verhindern. Frage: Geht das? Der Strom würde dann "falsch rum" durch M2 fliessen. Drain ist negativer als Source. Verträgt der Mosfet in dieser Richtung den vollen Nennstrom? Aus dem Datenblatt geht das nicht hervor.

Gruss Michael

Reply to
Michael Koch
Loading thread data ...

Michael Koch schrieb:

Ja, und es ist sehr sinnvoll.

Du kannst davon ausgehen.

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.
Reply to
Tilmann Reh

Michael Koch schrieb:

In diese Richtung fliesst nur Strom durch die in jedem Mosfet enthaltene "Body-Diode", die gleichsinnig parallel zu den bei dir vorhandenen Dioden liegen. Ich würde schon drauf achten, dass diese Diode spezifiziert ist. Es gibt Mosfets mit "Fast Intrinisic Diode", die bezüglich Spannungs- und Strombelastbarkeit oft genau so spezifiziert ist wie der Transistor selber.

Gruss Udo

Reply to
Udo Piechottka

Hi Udo,

Das würde gelten wenn der Mosfet ausgeschaltet wäre. In meinem Fall ist er aber eingeschaltet.

Gruss Michael

Reply to
Michael Koch

Michael Koch schrieb:

Scheint zu stimmen. Ich habe zwar bei Semikron einen entsprechenden Hinweis in den theoretischen Grundlagen gefunden (->statisches Verhalten), allerdings keine definierten Werte, auch nicht in den Datenlättern derer MOSFET-Immobilien.

Werde wohl mal meinen Curve-Tracer anwerfen und das Verhalten untersuchen. Ich vermute mal, dass man einen Effekt feststellt, der in der Gesamtverlustleistung aber ggf. untergeht.

Infos hierzu sind immer willkommen...

Gruss Udo

Reply to
Udo Piechottka

rain

llen

Ja nat=FCrlich vertr=E4gt der das, ist ja ein gesteuerter Widerstand. dem ist die Stromrichtung v=F6llig egal.

was du willst wird in jedem 4-Quadranten Umrichter seit 20 Jahren benutzt.

Reply to
tiwag

news: snipped-for-privacy@k78g2000cwa.googlegroups.com...

Man muß nur drauf achten, das die externe Freilaufdiode schnell genug ist und möglichst eine kleinere UF als die interne Diode hat. Manche MOSFETs sind auch extra auf schnelle Diode gezüchtet, Stichwort FREDFET oder so ähnlich.

Nachdem der MOSFET revers durchgesteuert ist, übernimmt er dann den vollen Strom. Das Problem ist auch mehr in der Ansteuerung begründet und nicht im MOSFET selbst. Der könnte *sehr* schnell einschalten, die Ansteuerung brauch aber ne minimale Totzeit und kann dann auch nicht beliebig viel Gate-Strom bringen -> Zeitverzögerung.

- Henry

--

formatting link

Reply to
Henry Kiefer

Hallo!

Henry Kiefer schrieb:

möglichst eine kleinere UF als die interne Diode hat.

oder so ähnlich.

Die interne Diode muss aber doch nur schnell genug einschalten, damit es nicht zur hoher Verlustleistung kommt. Die Recovery-Zeit dürfte bei der Anwendung doch egal sein, denn die Diode wird doch umgehend vom MOSFET kurzgeschlossen und hat dann einen halben Zyklus zeit, sich zu erholen, oder?

Insofern würde ich behaupten, dass das UF der externen Diode auch nicht unter dem der internen liegen muss. Denn Schlimmstenfalls steigt die Spannung eben kurz auf das UF der externen Diode an, bis die interne Diode auch kapiert hat, was los ist, und den Strom mit etwas niedrigerem UF übernimmt. Kurzgeschlossen werden kurz darauf so oder so beide. Das klappt natürlich nur bei Brücken ohne Freilauf (außer Totzeit).

Marcel

Reply to
Marcel Müller

"Marcel Müller" schrieb im Newsbeitrag news:45c73bbc$0$27608$ snipped-for-privacy@newsspool2.arcor-online.net... | Hallo! | | Henry Kiefer schrieb: | > Man muß nur drauf achten, das die externe Freilaufdiode schnell genug ist und möglichst eine kleinere UF als die interne Diode hat. | > Manche MOSFETs sind auch extra auf schnelle Diode gezüchtet, Stichwort FREDFET oder so ähnlich. | | Die interne Diode muss aber doch nur schnell genug einschalten, damit es | nicht zur hoher Verlustleistung kommt. Die Recovery-Zeit dürfte bei der | Anwendung doch egal sein, denn die Diode wird doch umgehend vom MOSFET | kurzgeschlossen und hat dann einen halben Zyklus zeit, sich zu erholen, | oder? | | Insofern würde ich behaupten, dass das UF der externen Diode auch nicht | unter dem der internen liegen muss. Denn Schlimmstenfalls steigt die | Spannung eben kurz auf das UF der externen Diode an, bis die interne | Diode auch kapiert hat, was los ist, und den Strom mit etwas niedrigerem | UF übernimmt. Kurzgeschlossen werden kurz darauf so oder so beide. Das | klappt natürlich nur bei Brücken ohne Freilauf (außer Totzeit).

Ich bin heute etwas begriffsstutzig, daher:

- Es sollte einfach ne schnelle Diode sein. Für hohe Spannungen gibts spezielle Si-Dioden, für niedrige Spannungen vorteilhaft Schottky.

- Schnell einschalten korreliert mit schnell ausschalten.

- Gespeicherte Storage-Energie in der Diode wird vom MOSFET bei dessen Einschalten kurzgeschlossen und letztendlich verbraten.

- Ist UF der externen Diode höher als UF der MOSFET-Diode, dann steigt die Spannung bis auf UF des MOSFETs, um dann dort im MOSFET verbraten zu werden. Da die MOSFET-Diode meistens relativ langsam ist, gibts eine Spannungsspitze über UF ! Die externe Diode wird so natürlich eher nicht genutzt und wird eventuell schaltungstechnisch "blind".

- Solange der MOSFET nicht an ist, gilt: UF(MOSFET) x Strom = Verlustleistung! Das kann erheblich viel sein!

- Und dann gibts noch den Fall, das die interne MOSFET-Diode so langsam einschaltet, daß der MOSFET in dieser Zeit schon jenseits seines Breakdown ist -> MOSFET kaputt.

Gruß - Henry

--

formatting link

Reply to
Henry Kiefer

Hallo,

Henry Kiefer schrieb:

Ist das so? Ich erinnere mich dunkel, dass ich mal Dioden an einem Komponententester (AC, Widerstand, Oszi: X:(Y-X)-Betrieb) bei 100kHz gemessen habe. Da konnte man sehr schön die gespeicherte Energie sehen. Beim Einschalten waren einige Dioden schnell, obwohl sie nachher beim Ausschalten ewig brauchten. Aber das war natürlich mehr so ein Gefühl beim Blick auf die Bilder.

Einschalten kurzgeschlossen und letztendlich verbraten.

Ja, richtig. Aber ist es ursächlich eine /Energie/ in der Diode. Ich dachte immer, das wäre im Wesentlichen eine Ladungsmenge. Und da spielt die Spannung eine wesentliche Rolle. Aber so ganz sicher bin ich mir nicht.

Spannung bis auf UF des MOSFETs, um dann dort im MOSFET

eine Spannungsspitze über UF ! Wenn die externe Diode schnell genug ist, gibt es keine (signifikante) Spannungsspitze über UF der externen Diode.

Naja, die Spitze bleibt halt in ihr Hängen. Und die Energie, die dann in der MOSFET-Diode gespeichert wird, kann unmöglich größer sein als UF(extern)*ID*Totzeit. Verbraten wird sie so oder so, ob nun in der Diode, oder im MOSFET ist Banane, oder?

Das kann erheblich viel sein!

Ja. Deshalb wird man den FET schnell einschalten wollen. Aber mit externer Diode ist es auch nicht wesentlich weniger. Nur um den Faktor, um den UF kleiner ist. Außer bei niedrigen Spannungen (Schottky) macht das nicht viel. Und selbst da muss man mit spitzer Feder rechnen, da die zusätzliche Kapazität der Schottkydiode u.U. wenn das FET aus ist wieder den Wirkungsgrad verschlechtern kann.

einschaltet, daß der MOSFET in dieser Zeit schon jenseits

Auch das sollte eine schnelle, externe Diode verhindern.

Marcel

Reply to
Marcel Müller

"Marcel Müller" schrieb im Newsbeitrag news:45c75d9f$0$30315$ snipped-for-privacy@newsspool1.arcor-online.net... | Hallo, | | Henry Kiefer schrieb: | > - Schnell einschalten korreliert mit schnell ausschalten. | | Ist das so? | Ich erinnere mich dunkel, dass ich mal Dioden an einem Komponententester | (AC, Widerstand, Oszi: X:(Y-X)-Betrieb) bei 100kHz gemessen habe. Da | konnte man sehr schön die gespeicherte Energie sehen. Beim Einschalten | waren einige Dioden schnell, obwohl sie nachher beim Ausschalten ewig | brauchten. Aber das war natürlich mehr so ein Gefühl beim Blick auf die | Bilder.

Da kann ich ehrlich gesagt nix mit anfangen. Habe NIE einen Komponentester in der Hand gehabt. Ich überlege mir ne Schaltung, dann simuliere/optimiere ich die in LTspice und dann baue ich einen Prototyp und optimiere weiter.

Vermutlich hast du nicht die passende Impedanz(/Symmetrie?) außerhalb der Diode zum Messen gehabt. Die meisten Datenblätter beziehen sich auf 50 Ohm.

| | > - Gespeicherte Storage-Energie in der Diode wird vom MOSFET bei dessen Einschalten kurzgeschlossen und letztendlich verbraten. | | Ja, richtig. Aber ist es ursächlich eine /Energie/ in der Diode. Ich | dachte immer, das wäre im Wesentlichen eine Ladungsmenge. Und da spielt | die Spannung eine wesentliche Rolle. Aber so ganz sicher bin ich mir nicht. | | > - Ist UF der externen Diode höher als UF der MOSFET-Diode, dann steigt die Spannung bis auf UF des MOSFETs, um dann dort im MOSFET | > verbraten zu werden. Da die MOSFET-Diode meistens relativ langsam ist, gibts eine Spannungsspitze über UF ! | Wenn die externe Diode schnell genug ist, gibt es keine (signifikante) | Spannungsspitze über UF der externen Diode.

Dafür schaltet man die doch dazu! Klingt irgendwie wie eine Frage nach der Katze ihrem Schwanz.

| | > Die externe Diode wird | > so natürlich eher nicht genutzt und wird eventuell schaltungstechnisch "blind". | | Naja, die Spitze bleibt halt in ihr Hängen. | Und die Energie, die dann in der MOSFET-Diode gespeichert wird, kann | unmöglich größer sein als UF(extern)*ID*Totzeit. Verbraten wird sie so | oder so, ob nun in der Diode, oder im MOSFET ist Banane, oder? | | > - Solange der MOSFET nicht an ist, gilt: UF(MOSFET) x Strom = Verlustleistung! Das kann erheblich viel sein! | | Ja. Deshalb wird man den FET schnell einschalten wollen. Aber mit | externer Diode ist es auch nicht wesentlich weniger. Nur um den Faktor, | um den UF kleiner ist. Außer bei niedrigen Spannungen (Schottky) macht | das nicht viel. Und selbst da muss man mit spitzer Feder rechnen, da die | zusätzliche Kapazität der Schottkydiode u.U. wenn das FET aus ist wieder | den Wirkungsgrad verschlechtern kann.

Die interne Diode ist von den Daten her eine echt miese Si-Diode.

| | | > - Und dann gibts noch den Fall, das die interne MOSFET-Diode so langsam einschaltet, daß der MOSFET in dieser Zeit schon jenseits | > seines Breakdown ist -> MOSFET kaputt. | | Auch das sollte eine schnelle, externe Diode verhindern.

Aber worauf willst du hinaus? "zusätzliche Kapazität der Schottkydiode" - der war gut! ca. 100pF - vergleiche das selbst mit einem PowerMOSFET.

- Henry

--

formatting link

Reply to
Henry Kiefer

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.