Maximale PWM Frequenz Full Bridge Driver

[Frank A. (frank-a)]

Hallo Zusammen,

ich beschäftige mich zur Zeit mit einem Tec-Controller, also einer 
Leistungssteuerung für Peltier Elemente.

Verwenden würde ich gerne den Full-Bridge-Driver Ic von Allegro A3941.
Hier der Link zum Datenblatt;
http://www.allegromicro.com/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Brush-DC-Motor-Drivers/~/media/Files/Datasheets/A3941-Datasheet.ashx

Über eine Temperatur Regelung wird mittels eines Atmega eine PWM erzeugt 
und damit der A3941 angesteuert.
Jetzt die Frage; Ich finde im Datenblatt nirgends eine Angabe über die 
maximale PWM-Frequenz.
Letztendlich ist der springende Punkt sicherlich, die Gate-Kapazität des 
Mosfets zu entladen, ich weiß aber nicht wo ich mit den Berechnungen 
anfangen könnte. Hätte hier jemand einen Tipp für mich?

Angedacht ist eine Frequenz um die 400kHz um die Spule und den 
Kondensator (als LC-Filter) vor dem Peltier möglichst klein zu halten.


Schon jetzt vielen Dank!

Gruß
Frank

[Wolfgang (Gast)]

Frank Allmeier schrieb:
> ... um die Spule und den Kondensator (als LC-Filter) vor dem Peltier

Was sprich dagegen, das Peltier Element bei gemütlicher Frequenz direkt 
mit PWM moduliertem Strom zu betreiben?

[Frank A. (frank-a)]

Da sprechen mehrere Gründe dafür (Effizienz, Lebensdauer, 
Bauteilaufwand, Regelgenauigkeit etc..)
Ich möchte aber diesbezüglich KEINE Diskussion mehr lostreten, sondern 
die Frage gilt ausschließlich wie ich bei einem Mosfet Treiber auf die 
maximale Frequenz komme ;-)
Die Information mit dem Peltier diente ledeglich dazu, sich das 
"drumherum" vorstellen zu können und spielt eigentlich keine Rolle.

Gruß
Frank

[Wolfgang (Gast)]

Frank Allmeier schrieb:
> Ich möchte aber diesbezüglich KEINE Diskussion mehr lostreten, sondern
> die Frage gilt ausschließlich wie ich bei einem Mosfet Treiber auf die
> maximale Frequenz komme ;-)

Eine maximale Frequenz gibt es nicht wirklich. Mit zunehmender Frequenz 
steigt die Zeit, in der der FET nicht voll durchgeschaltet ist und eine 
hohe Verlustleistung produziert, d.h. es handelt sich um ein Trade-Off 
zwischen Wirkungsgrad, Schaltfrequenz und Treiberaufwand.

p.s. Was hat die Qualität der Regelung mit direkter PWM zu tun. Der 
Temperaturfühler und die Wärmekapazität bilden deine langsamste 
Zeitkonstante.

[Frank A. (frank-a)]

Hallo Wolfgang,

da hast Du natürlich recht, das mit der Genauigkeit war ein wenig an den 
Haaren herbeigezogen.
Der Hauptgrund weßhalb ich eine hohe Frequenz benötige ist, dass ich den 
Strom der zum Peltier geht glätten MUSS. Das hat einerseits mit einer 
hohen Effizienz und andererseits mit einem langen Kabel zwischen 
Controller und Peltier zu tun. Und ein 5m langes Kabel auf dem eine 
harte PWM mit 8 Ampere liegt tut im Labor nicht ganz so gut ;-)
Also wird der Strom durch ein L und ein C geglättet, bei 400kHz komm ich 
da mit 4.7µH und 47µF auf ganz vernünftige Werte bei der Restwelligkeit.

Gruß
Frank

[Johannes (Gast)]

Frank Allmeier schrieb:
> bei 400kHz komm ich
> da mit 4.7µH und 47µF auf ganz vernünftige Werte bei der Restwelligkeit

8A bei 400kHz machen aber schon recht hohe Schaltverluste. Warum nimmst 
du nicht 40 kHz und 47uH?

Die maximale Schaltfrequenz der Gate-Treiber ergibt sich daraus, bei 
welcher Frequenz die Treiber nicht kaputt gehen, also zu heiß werden. 
Das ist dann auch eine Frage der Kühlung.

Als grobe Abschätzung kann man anhand der Gate-Kapazität bzw. 
Gate-Charge der Leistungsmosfets die Verlust-Energie im Gate-Treiber 
berechnen (1/2  C  U^2). Diesen Wert mit der PWM-Frequenz 
multipliziert gibt dann die Verlustleistung.

[Anja (Gast)]

Frank Allmeier schrieb:
> 8 Ampere
> und 47µF auf ganz vernünftige Werte bei der Restwelligkeit.

Welcher Kondensator mit 47uF verträgt die dabei entstehenden 
Ripple-Ströme?

Gruß Anja

[Frank A. (frank-a)]

Hallo Johannes,
vielen Dank für die Info.
Vorteil wäre halt die kleine Spule gewesen, aber ich werd das mal 
durchrechnen und dann eines Besseren belehrt werden.

@Anja;
Schon klar, dass ein Elko hier an seine Grenzen kommt. Aber den maximal 
einen Ampere Ripple dürfte einem Kerko auch auf Dauer nichts tun.
EDIT: einfach zwei, drei parallel und schwupp die wupp hab ich 47µF ;)

Gruß
Frank