Strom durch einen MOSFET berechnen

[Matze (Gast)]

Hi,

ich möchte gerade den Stromfluss I_D durch den MOSFET eines Class D 
Verstärkers berechnen. Dieser ist mit einem 4 Ohm Widerstand belastet. 
Die Spannung an Drain des Mosfets beträgt ca. 30V. Der zweite Mosfet hat 
dann natürlich -30V.

Spontan hätte ich jetzt einfach nach dem ohmschen Gesetz Spannung durch 
Last geteilt und würde so auf einen Strom von 7,5A kommen. Der Class D 
Verstärker ist nach einem Referenzdesign aufgebaut und dort wird für die 
+35V eine Strombegrenzung von 5A vorgeschlagen. Außerdem kommt der 
Mosfet bei 7,5A schon an seine Grenze.

Jetzt hatte ich in einer Application Note gelesen, die ich gerade leider 
nicht mehr finde, dass der Wert noch durch 2 geteilt wird. Also U/(2*R). 
Vom Ergebnis her würde das sehr gut passen. Die Frage ist allerdings 
warum...?

Gleiches bei der Leistung. Ich würde U²/R rechnen. Dort wurde U²/(2*R) 
gerechnet. Auch hier passt das Ergebnis viel besser als mein Ansatz.

Ich denke also, dass mein Anstaz falsch sein muss. Die Frage ist 
allerdings warum?

Gruß,
Matze

[MaWin (Gast)]

Class D heisst, du rechnest nicht mit ohm'schen Widerstand,
sondern mit einer Spule.
In der steigt der Strom eher langsam im Vergleich zur Schaltzeit des 
Transistors.
Also stiegt er nur so weit, wie es für die Last, deine 4 Ohm, notwendig 
ist um den per Rückkopplung eingestellten Pegel des Audiosignales 
verstärkt zu erreichen.
Und da es vermutlich kein Brückenverstärker ist, sondern eine 
Halbbrücke, geht die Last nach VCC/2, also ist auch nur der halbe Strom 
maximal möglich, 4/(VCC/2)

[Matze (Gast)]

Ja ist eine Halbbrücke.

Hört sich nachvollziehbar an, aber warum es genau VCC/2 ist, ist mir 
noch nicht ganz klar. Gehts in die Richtung vielleicht etwas genauer? 
Verweise auf Literatur reichen notfalls auch :)


Danke schonmal bis hier :)

[Falk B. (falk)]

@  Matze (Gast)

>Hört sich nachvollziehbar an, aber warum es genau VCC/2 ist, ist mir
>noch nicht ganz klar.

VCC ist doch nur 30V, aber du willst/musst ja positive und negative 
Spannung an deinem Lautsprecher erzeugen. Also liegt deine Spule auf der 
einen Seite an deiner Halbbrücke und auf der anderen über einen großen 
Kondensator an Masse. Im Mittel liegt dort aber VCC/2 an, das ist ein 
virtueller Massepunkt. Damit kannst du +/-15V an deinem Lautsprecher 
erzeugen, denn der muss ja gleichspannungsfrei angesteuert werden. 15 V 
/ 4 Ohm = 3,8A

MfG
Falk

[Matze (Gast)]

Hmm da bin ich mir jetzt nicht immernoch ganz sicher, ob ich das ganz 
verstanden habe. Der obere Mosfet hat an Drain ja die +30V. Der untere 
Mosfet an Source hat -30V. Beide sind ja über Source des oberen und 
Drain des unteren verbunden. An diesem Punkt ist dann auch die Spule 
angeschlossen.

Ist meine Masse dann nicht 0V? Warum dann die virtuelle Masse von 15V? 
Hast du die -30V berücksichtigt?

Das PWM Signal hat übrigens auch eine Peak-Peak-Spannung von 60V.

[Falk B. (falk)]

@  Matze (Gast)

>Hmm da bin ich mir jetzt nicht immernoch ganz sicher, ob ich das ganz
>verstanden habe. Der obere Mosfet hat an Drain ja die +30V. Der untere
>Mosfet an Source hat -30V. Beide sind ja über Source des oberen und
>Drain des unteren verbunden. An diesem Punkt ist dann auch die Spule
>angeschlossen.

Klassische Halbbrücke. Aber die Frage ist, sind es WIRKLICH +/-30V gegen 
Masse oder nur 30V und Masse?

>Ist meine Masse dann nicht 0V?

Nach deiner Beschreibung schon.

> Warum dann die virtuelle Masse von 15V?
> Hast du die -30V berücksichtigt?

Nein, ich dachte du hast nur 30V und Masse.

>Das PWM Signal hat übrigens auch eine Peak-Peak-Spannung von 60V.

Gemessen? Dann stimmt deine erste Rechung mit den 7,5A. Warum dann die 
Strombegrenzung mit 5A ausgelegt ist, weiß ich nicht.

MFG
Falk