Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie +- Vgs für MOSFET erzeugen?


von Anfänger (Gast)


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Hi,

für euch sicherlich trivial, aber ich beiß mir da momentan echt die 
Zähne aus - obwohl ich mir schon Application Notes angeschaut habe. Ich 
verstehe nicht, wie ich ein Treibersignal für einen MOSFET erzeugen 
kann, das +-Vgs ist.

Gehen wir von einem PWM controller aus, der am Ausgang ein 
Rechtecksignal mit entweder Vcc oder GND ausgibt. Dieses Signal gebe ich 
auf einen Gatetreiber, der ebenfalls mit Vcc und GND betrieben wird. 
Soweit richtig?

Wie bekomme ich nun die negative Vgs Spannung erreicht?

Es gibt Dual Gate Drivers, die bei zwei Eingängen zwei Ausgänge 
kreieren. Ist es gänge Praxis, dort eine Verschiebung von 180° 
einzubauen? Wenn ja, wie sieht diese aus? Wenn nein, wie bekommt man 
sonst die +-Vgs hin?

Wie gesagt, für euch ein "piece of cake", aber für mich gerade echt 
verzweifelnd :(

Viele Grüße

von Purzel H. (hacky)


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Weshalb negativ ? Ein N-Fet is mit der Source an GND. Dann genuegen GND 
und ein positives Vgs zum  Ein-/Ausschalten

von Anfänger (Gast)


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Hi,

Pico Oschi schrieb:
> Weshalb negativ ? Ein N-Fet is mit der Source an GND. Dann genuegen
> GNDund ein positives Vgs zum  Ein-/Ausschalten
Okay, das ergibt Sinn. Aber irgendwo habe ich mal gelesen, dass ein 
Schalter mit +-15V betrieben wird. Wahrscheinlich hat mich das dann 
verwirrt.
Wie sieht es denn aus, wenn man einen Übertrager zur galvanischen 
Trennung verwendet. Wenn ich dem 0V und 15V gebe, fährt der dann nicht 
irgendwann in die Sättigung aufgrund des Gleichspannungsanteils?

Oh je, ich bin verwirrt :(

von Falk B. (falk)


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@  Anfänger (Gast)

>Okay, das ergibt Sinn. Aber irgendwo habe ich mal gelesen, dass ein
>Schalter mit +-15V betrieben wird.

Das gilt nur für einige IGBTs, die zum vollständigen Sperren eine 
negative gatespannung brauchen.

>Wie sieht es denn aus, wenn man einen Übertrager zur galvanischen
>Trennung verwendet. Wenn ich dem 0V und 15V gebe, fährt der dann nicht
>irgendwann in die Sättigung aufgrund des Gleichspannungsanteils?

Sicher, du musst ihn gleichspannungsfrei ansteuern. Oder mit so kurzen 
Schaltpulsen, dass er in den Pausen seine Magnetisierungsenergie wieder 
loswerden kann.

MFG
Falk

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Naja, bei einem p-Kanal-MOSFET muss die Spannung Ugs negativ sein, damit 
er leitet. Bei einem n-Kanal-MOSFET positiv.

Dazu brauchst du aber keine negative Spannung. Es kommt auf die 
Potentialdifferenz an.

D.h. hast du am Gate eine Spannung von 5V und am Source eine Spannung 
von 10V, dann hast du Ugs von -5V.

Bei einem n-Kanal-MOSFET hast du Source auf 0V und das Gate auf 5V und 
du hast Ugs von +5V.

von Anfänger (Gast)


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Hi,

vielen Dank für eure Antworten. Jetzt wird es etwas klarer. Ich 
revidiere meinen Eingangspost bzw. den Threadtitel und möchte gerne 
einen IGBT ansteuern. Dieser IGBT benötigt +-15V.

Wie wird das am einfachsten realisiert?

Danke

von Anfänger (Gast)


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Bzw. wie gibt es einen Namen für so eine Schaltung, so dass ich sie 
selbst nachlesen kann?

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Anfänger schrieb:
> vielen Dank für eure Antworten. Jetzt wird es etwas klarer. Ich
> revidiere meinen Eingangspost bzw. den Threadtitel und möchte gerne
> einen IGBT ansteuern. Dieser IGBT benötigt +-15V.

Wer sagt sowas ungeheuerliches?

von Falk B. (falk)


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@Anfänger (Gast)

>einen IGBT ansteuern. Dieser IGBT benötigt +-15V.

>Wie wird das am einfachsten realisiert?

Wie schon richtig erkannt mit einem Pulsübertrager.

MFG
Falk

von Anfänger (Gast)


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Hi,

Mampf F. schrieb:
> Wer sagt sowas ungeheuerliches?

Ich - basierend auf Falks Aussage, dass einige IGBTs eine negative 
Steuerspannung brauchen um abzuschalten. Und ja, es ist nur eine 
theoretische Überlegung meinerseits mit den +- 15V.

In diesem ganzen Thread geht doch nur darum:

Wie kriege ich aus 0...Vcc von meinem PWM controller +-Vcc bzw. +-Vcc/2 
so dass ich das Signal in einen Übertrager einspeisen kann?


Gruß

von Anfänger (Gast)


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Hi Falk,

Falk Brunner schrieb:
> Wie schon richtig erkannt mit einem Pulsübertrager

Das heißt also, dass die Sekundärseite des Übertragers drei Abriffe hat. 
Gegenüber dem mittleren Abgriff habe ich dann +-Vcc

zum Übertrager habe ich aber noch eine Frage:
wenn ich eingangsseitig ein Signal von 0...Vcc anlege, muss die 
Pulsbreite entsprechend klein sein, damit die Magnetisierungsenergie 
abgeführt werden kann. Das müsste ja über den ohmschen Anteil der 
Windungen geschehen, wenn ich mich nicht täusche?

Aber kommt die Pulsbreite nicht aus dem PWM controller, der die 
Pulsbreite entsprechend der Regelung (voltage mode, current mode) 
anpasst? Pulsbreite ist also irgendwas zwischen 0 und 100%.

Wenn der Übertrager also mit einer sehr kurzen Pulsbreite betrieben 
wird, dann stimmt doch die ganze Regelung des DCDC Wandlers nicht mehr - 
das ist auch blöd.

Wäre es deshalb nicht einfacher, nach dem PWM controller das Signal auf 
einen reinen Wechselspannungsanteil aufzusplitten und das dann mit der 
richtigen Pulsbreite in den Übertrager zu schicken.

So wirklich den Aha Effekt habe ich noch nicht - irgendwie stelle ich 
mich zu doof an :/

von Nachdenker (Gast)


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Oh Mann, oh Anfänger. Du hast doch jetzt die Info IGBT und willst wissen 
wie man diesen ansteuert.

Wie wäre es denn du sucht nun endlich mal in einer Suchmaschine mit den 
Worten IGBT ansteuern!

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Schau dir einfach mal ein paar Datenblätter von IGBT-Gate-Treibern an, 
z.B. Avago ACPL-333J.

Für IGBTs wie auch für Mosfets gilt, dass sie mit 0V Gate-Spannung aus 
sind. Allerdings kann man durch eine negative Gate-Spannung den 
Ausschaltvorgang schneller und zuverlässiger machen, speziell bei harter 
Kommutierung.

Bei einem sehr schnellen di/dt entstehen an den parasitären 
Induktivitäten leicht mal Spannungen im Bereich von einigen V, was dazu 
führen kann, dass ein IGBT oder Mosfet ungewollt einschaltet, wenn man 
ihn extern mit 0V Gatespannung ansteuert. Bei einer Gatespannung im 
Bereich -5 .. -10V hat man einfach mehr Sicherheit, gleichzeitig werden 
die Ausschaltverluste geringer.

von Purzel H. (hacky)


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Als Anfaenger wuerd ich die Finger von IGBT lassen

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Anfänger schrieb:
> In diesem ganzen Thread geht doch nur darum:
>
> Wie kriege ich aus 0...Vcc von meinem PWM controller +-Vcc bzw. +-Vcc/2
> so dass ich das Signal in einen Übertrager einspeisen kann?

So einfach ist das nicht ... Man darf die praktische Anwendung nicht 
vernachlässigen, denn je nach Anwendung gibt es gute, bessere, 
schlechtere Wege.

Brauchst du z.B. einen Level-Shifter von 0...Vcc zu +-Vss oder +-Vss/2 
mit 1kHz und 5mA gibt es andere Lösungen, als wenn du 1MHz mit 1A 
Umladestrom brauchst.

Daher sind solche hypothetische Konstrukte fast immer sinnfrei.

von Fralla (Gast)


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Was soll am IGBT "schwerer" als am Fet sein?
Wenn das Gate niederohmig auf 0V gehalten wird gibts auch keinen Grund 
für negative Gatespannung.
In einer Brückenanordnung kann bei hartem Schalten durch hohes di/dt die 
Millerkapazität das Gate aufgeladen werden und einen Brückenschluss 
verursachen. Dabei kann es Sinn machen, das Gate negativ zu Laden und 
mehr Abstand zum Threshold zuhaben.
Allerdings nicht über einen AC-gekoppelten Trafo, denn bis der 
Koppelkondensator seine Biasspannung erreicht hat, ist der Gateimpuls 
nicht negativ genung um einen Shoot-Throgh zu verhindern. Gerade bei 
stärkeren Resoanzwandler mit IGBTs (aber auch MOSFET), welche im 
Normbetrieb weich schalten, ist dies ein Problem. Denn die ersten paar 
Pulse wird hart geschaltet mit hohem du/dt und genau die ersten Pulse 
ist Koppelkondensator noch ungeladen. Da gibts Abhilfe wie extra 
Abschalt- oder "Niederhalttransistoren". In den Treibern auch als 
"Active Miller Clamp" bezeichnet.
Also passeden Treiber nehmen und gut ist.

von Anfänger (Gast)


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Okay,
ihr habt mich überzeugt :)

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