Ich habe noch eine Frage zum Thema Gate-Widerstände bei schnell schaltenden MOSFETs. Mir ist im Wesentlichen klar, was man damit anstellen kann und welche Werte sich aus Erfahrung gut machen. Aber weiß jemand wie man die auf Basis irgendwelcher Berechnungen auslegt und wie diese Berechnungen aussehen müssen? Danke!
Von dir hätte ich die Frage nicht gerade erwartet. Es geht um Dämpfung! Am einfachsten in SPICE unter Berücksichtigung aller parasitären Elemente. Die Leiterbahnen und die Anschlußbeine sind Induktivitäten, die MOSFET-Gatekapazität ist nichtlinear, das MOSFET-Gate hat wenn nicht im DB angegeben ca. 1 Ohm Wirkwiderstand. Dazu kommt in Reihe noch der Ausgangswiderstand des MOSFET-Treibers, auch nicht sonderlich linear, und dessen Kapazität. Je nachdem obs eine Treiberstufe mit MOSFETs oder Bipolaren ist, dann eben noch eine Stromquellen-Begrenzung. Und dann schaust du dir eben die Simulation an. Einfaches berechnen wie einen Schwingkreis ist nicht so einfach, da viele nichtlineare Elemente. Die Gate-Kapazität ist übrigens auch von Strom und Spannung am Drain abhängig! Und nicht die Source-Induktivität vergessen. Das gleiche auch im Treiber-IC beachten. Oder die einfache Antwort: ca. 10-50 Ohm.
Wie gesagt, wozu die Dinger da sind und was man damit machen kann weiß ich, auch wie man sie in etwa dimensionieren sollte. Da kann man sich ja auch auf Erfahrungswerte stützen. Aber ich weiß halt nicht wie man sie berechnet und hätte da gerne noch ein paar Infos zu...
Kommt drauf an, was dabei ddie Prioritäten sind. Willst Du weich schalten, z.B. wegen EMV, dann wählt man ihn rel. groß. R und Gatekapazität bilden ja einen Tiefpaß, mit einer C, deren Absonderlichkeiten Abdul K. bereits erwähnt hat. Langsames Schalten erhöht aber wiederum die Umschaltverluste. Je nach gewünschten Tiefpaßverhalten, wird halt der R ausgerechnet. Andere Anforderung ist der max. Gatestrom, der eher vom Treiber bestimmt wird. I_spitze wird dabei so Ugs/R sein. Wieder andere Anforderung ist das Klingeln eines Mosfets bei zu harter Ansteuerung. Also wie Du siehst - wie man's macht, ist es verkehrt ;-)
Ich nehme jetzt mal an: Du willst hier keinen konkreten MOSFET in einer konkreten Schaltung betrachten und auslegen, sondern willst dir hier die Grundlagen aneignen. Wenn dem so ist, kannst du es folgendermaßen, vereinfacht betrachten. Du hast einen MOSFET mit einer wirksamen Gatekapazität C_Gges. Diese besteht größtenteils aus C_GS + C_GD + C_ox Dieser Wert C_Gges ist manchmal auch direkt in den Datenblättern zu finden. Wenn du nun deine maximal zu erreichende Schaltfrequenz kennst, kannst du dir deinen Maximalwert zum (Ent-)Laden des Gates berechnen. Dazu nimmst du einfach dein RC-Glied, bestehend aus C_Gges und R_G. Da dir R_G Unbekannt ist, aber du dafür deine Grenzfrequenz(maximale Schaltfrequenz) f_g kennst, kannst du deinen Wiederstand wie folgt abschätzen R_G = 1/(2*PI*C_Gges*f_g) Damit würdest du exakt deine Grenze erreichen. Wenn du den Wiederstand nun etwas kleiner wählst, kannst du die Grenzfrequenz f_g etwas erhöhen um dir einen Puffer zu schaffen. Das war jetzt eine idealisierte und vereinfachte Betrachtung. Für den realen einsatz z.B. in der HF, ist sowas eher mit geschickter SPICE-Analyse zu ermitteln, da dann viele Sachen wie Leitungskapazität und Induktivität mit reinspielen und natürlich auch die Nichtlinearitäten des MOSFET, wie Abdul K. schon richtig aufgeführt hatte
Ja ein Rechtschreibfehler. Ich hoffe der Post ist wenigstens noch ansatzweise lesber.
Falls es dich intressiert würde ich diese Doktorarbeit empfehlen: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2010/2682/pdf/fink_karsten.pdf Dabei geht es zwar um IGBTs aber vieles lässt sich auch auf MOSFETs übertragen. Wenn man das ganze wirklich durchsteigen sollte man sich in das Schaltverhalten von MOSFETs einlesen. mfg
Die Methode von Johannes ist doch Kokolores! An einem digital geschalteten Signal kann man doch nicht sinnvoll mit dieser Tiefpass Formel (die die 3dB-Grenzfrequenz bei Sinusschwingungen gibt) arbeiten. Da finde ich es sinnvoller anzunehmen, dass während des Schaltvorgangs der Strom konstant ist, sodass man mit I = Qges/T = Ug/Rg arbeiten kann.
Schau mal ins Semikron "Handbuch" auf der Homepage: http://www.semikron.com/skcompub/de/SID-6D71ABEA-C79F0904/application_manual_2010-4165.htm Ingo
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