Mosfet werden unter spezieller Bedingung heiß

[Snatch (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe vor einiger Zeit bereits schon mal so ein Problem hier 
angesprochen, habe aber leider noch keine Lösung gefunden. Daher 
versuche ich es mit einer überarbeiteten Version nochmals.

Ziel ist es, mittels der angehängten Schaltung, eine an den Trafo 
angehängte Kaskade zu speisen um Hochspannungen im 20 kV Bereich mit 
Strömen um die 2 mA zu erzeugen.

Alle funktioniert soweit sehr gut. Ich schaffe es ohne Probleme, dass 
Geräte mit 25 kV und 2 mA dauerhaft zu betreiben. Die Mosfets werden 
dabei nur Handwarm. Es ist sogar weitaus mehr drin, selbst bei 20 kV und 
4 mA keine Probleme.....

Jetzt das Komische. Verringere ich die Last auf ca. 6 - 10 kV bei einem 
Strom von ca. 1 mA dann fangen die Mosfets plötzlich an zu kochen. Ein 
Betrieb ist max. 10 Minuten möglich.

Und hier hört es bei mir auf. Ich habe mal das Layout auch mit 
angehängt, da ich schwer davon ausgehe, dass dies nicht sehr optimal 
ist. Es wundert mich halt, dass es in alles Lastbereichen super 
funktioniert, nur in dem oben beschriebenen Lastbereich macht das Teil 
Probleme.

Habt ihr Ideen und Anregungen?

Gruß
Snatch


Gruß
Snatch

[Peter R. (gelb)]

Hallo,

du hättest besser ein Oszillogramm der Drainspannung angehängt.

Dann würde man vielleicht sehen, ob durch Schwingereien (Der Trafo hat 
viele Windungen und damit viel Kapazität) eventuell die 
Avalanche-Spannung der Mosfets erreicht wird.
Da die Mosfets dann die Spannung begrenzen, kriegen sie auch Leistung 
ab.

Grüße, Peter

[Snatch (Gast)]

Wird folgen, bin gerade am Messen.

Was mir aufgefallen ist, ist, dass bei Volllast, die Gateansteuerung 
sehr gut und Steilflankig ist, bei Teillast, wo das Teil heiß wird, ist 
die Gaze Ansteuerung nicht mehr so Steil, weder beim Einschalten, noch 
beim Ausschalten. Bilder folgen....

[Snatch (Gast)]

So, hier die Bilder vom Drain, dass mit dem Gate war leider ein Irrweg, 
ich hatte ausversehen die Zeitachse am Oszi verstellt und war daher der 
Meinung, die Flanken werden flacher.

Bild 1 = Drain im Problembereich
Bild 2 = Drain unter Vollast ohne Temperaturproblem

Sorry, habe jetzt leider kein PNG verwendet. Wusste nicht wie ich die 
wieder raus bekomme!

Gibt es hierzu Ideen?

[Jens (Gast)]

Die Dioden in den Gateleitungen würde ich genau anders herum drehen. 
Dann kann der Trieber die Gates schneller entladen als laden. Somit 
kannst du die Totzeit auch einhalten.

Gruß

[hinz (Gast)]

Snatch schrieb:
> Gibt es hierzu Ideen?

Du hast die Streuinduktivität zwischen den beiden Primärwicklungen nicht 
berücksichtigt. Mach einen Snubber rein.

[Snatch (Gast)]

Jens schrieb:
> Die Dioden in den Gateleitungen würde ich genau anders herum drehen.
> Dann kann der Trieber die Gates schneller entladen als laden. Somit
> kannst du die Totzeit auch einhalten.
>
> Gruß

Ist eine Idee, versuche ich gleich, aber was meinst du, dass ich dann 
die Totzeit einhalte? Ich halte die doch momentan ein, die Fets schalten 
doch nicht gleichzeitig......

Geschalteter FET = Tiefpunkt im Oszilosgramm....

Gruß
Snatch

[Jens (Gast)]

Dann leg die beiden Drain Source Spannungen im Oszillogramm mal 
übereinander und schau, ob die wirklich nicht gleichzeitig schalten. 
Deine Flanken sind ja auch nicht beliebig steil und der SG3525 hat 
keinen besonder starken Treiber.

[hinz (Gast)]

Snatch schrieb:
> Ist eine Idee, versuche ich gleich, aber was meinst du, dass ich dann
> die Totzeit einhalte? Ich halte die doch momentan ein, die Fets schalten
> doch nicht gleichzeitig......

Eine ausreichend Totzeit kannst über einen Widerstand vor Pin 7 
realisieren, aber dein Problem tritt ja bei geringem Tastverhältnis auf, 
deshalb Snubber.

[Snatch (Gast)]

Snubber ist in Arbeit, Freund berechnet ihn gerade.
Totzeit kann ja am SG eingestellt werden, aber wie gesagt, die schalten 
ja nicht gleichzeitig. Hier um dies zu veranschaulichen mal eben noch 2 
Bilder.

Wenn der Snubber drin ist melde ich mich nochmal, hoffe wir bekommen das 
auch gebacken :-D

Wundern tut es mich dennoch, dass wir das Teil im Volllastbereich so 
super fahren können und es im Teillastbereich so spinnt.

Grüßle und Vielen Dank

[Snatch (Gast)]

So, Snubber ist nun eingebaut. Leider ändert sich nicht viel.
Nur die Freq. des Schwingens direkt in diesen hohen Spikes hat sich um 
einiges verbessert. die Spikes an sich sind aber noch da......

Gruß
Snatch

[Florian V. (Gast)]

Mach mal ein hochauflösendes Bild von dem Peak im Teillastbetrieb. Wenn 
ich das richtig sehe, geht der bis über die zulässige Vds. Und dann 
würde der MOSFET dort im Avalanche arbeiten, wie bereits weiter oben von 
Peter angemerkt.

[Snatch (Gast)]

Hier das höchauflösende Bild. Das Schwingen direkt nach dem Peak haben 
wir durch den Snubber so gut wie weg bekommen. Der Peak ist ohne P6KE68A 
ca. 90 V hoch und mit noch 78 V. Leider habe ich keine kleinere so 
schnelle Diode da. Ich werde morgen eine besorgen so um die 50 V. 
Kleiner 50 V geht ja nicht, da beim Gegentaktwandler die doppelte 
Eingangsspannung am Drain unter Vollast aliegt (oder)?.

Bild oben = Drain - Source an einem der mosfets und der Strom (GRÜN).

Ich verzweifel bald.

Gruß
Snatch

[Florian V. (Gast)]

Ist das grüne der Strom Ids durch den MOSFET? Weil der so extrem langsam 
abfällt, das sollte nicht sein.

[Heinz (Gast)]

Hallo,
ich habe mir die Datenblätter der verwendeten Bauteile noch nicht
angesehen aber wenn ich mir die Oszibilder betrachte sieht es für
mich so aus als ob die Treiber die Eingangskapazität des
Mosfet nicht schaffen würden. Gatspannungen sollten in der Regel
so nicht aussehen. Schau dir diese Parameter mal in den Datenblättern
an, in dem Fall könnte es auch sein, das der schon sehr kleine
Gatevorwiederstand doch noch zu groß ist.

[hinz (Gast)]

Snatch schrieb:
> Hier das höchauflösende Bild. Das Schwingen direkt nach dem Peak haben
> wir durch den Snubber so gut wie weg bekommen. Der Peak ist ohne P6KE68A
> ca. 90 V hoch und mit noch 78 V.

Und der Snubber?

[Snatch (Gast)]

hinz schrieb:
> Snatch schrieb:
>> Hier das höchauflösende Bild. Das Schwingen direkt nach dem Peak haben
>> wir durch den Snubber so gut wie weg bekommen. Der Peak ist ohne P6KE68A
>> ca. 90 V hoch und mit noch 78 V.
>
> Und der Snubber?

Was meinst du damit? Der Snubber reduziert das Schwingen, 
Temperaturprobleme sind aber noch da. Wir versuchen gerade den STrom 
schneller abfallen zu lassen, ist aber garnicht so einfach. Laut dem 
Buch (Schaltnetzteile und ihre Peripheri) soll das mit hilfe eines 
Kondesator Drain -> Source gehen. Wir haben da mal einen berechnet und 
der schaltet auch schneller ab, reicht aber noch nicht.

Jetzt werden wir 1. einen stärkeren Treiber besorgen und diesen zwischen 
SG und Mosfet hängen, damit die Sache mit dem Gatestrom vernachlässigt 
werden kann und 2. eine neue Leiterplatte machen, da durch die ganze 
Löterei nun doch nicht mehr alles so optimal ist. Dort wird dann der 
Snubber und der berechnete Gate -> Source Kondensator bereits integriert 
sein.

Als weitere Möglichkeit haben wir uns gedacht, die Prim. Wiklungszahl 
des Trafos zu erhöhen, damit der Strom etwas langsamer ansteig.

Gruß
Snatch

[hinz (Gast)]

Snatch schrieb:
>> Und der Snubber?
>
> Was meinst du damit?

Eine Suppressordiode ist kein Snubber.

[Snatch (Gast)]

Ne

hinz schrieb:
> Snatch schrieb:
>>> Und der Snubber?
>>
>> Was meinst du damit?
>
> Eine Suppressordiode ist kein Snubber.

Nein, wir haben natürlich einen richtigen RC-Subber berechnet und 
integriert. Der Hat auch das Schwingen reduziert, das Temperaturproblem 
hat sich hierdurch jedoch nicht verbessert.