HF/HV-Design Halbbrücke

[A. R. (redegle)]

Hallo,

ich bitte um Verständniss, dass ich nicht die komplette Schaltung poste. 
Das würde den Rahmen sprengen. Ich versuche den Umfang kurz 
zusammenzufassen.

Es folgen 2 Abschnitte:
 Aufbau
 Problemstellung

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Angepeilte Leistungsdaten:
Spannung: +/-250 V
Strom:    +/-10 A
Frequenz: 500 kHz

Im Anhang befindet sich der Leistungsteil einer Halbbrücke.
Low- und Highside sind jeweils mit Freilaufdiode und Reihendiode 
ausgestattet. Die Reihendiode sorgt dafür, dass die intrinsische Diode 
nicht leitfähig wird.
Für die Gateansteuerung für Low - und Highside sind 2 komplett 
galvanisch getrennten Spannungssysteme vorgesehen. Es wird mit +12/-3,3V 
geschaltet. Für die Logik ist zusätzlich eine +1,7V Versorung 
vorgesehen.
Gatetreiber sind ADP3623/4.
Plateinengröße: 160 mm X 100 mm.

Top Layer dient für den Leistungsteil (rot im Bild).
Bottom Layer --> Gatetreiber.
Die Steuerelektronik befindet sich weiter links im Bild um möglichst 
viel Abstand vor Störeinflüssen zu haben.
Die Steuerleitungen für die Gatetreiber (oben im Bild extra markiert) 
verlaufen auf dem Bottom Layer nach links zur Steuerelektronik.
Ein paar Leitungen südlich der Treiber sind offen. Hier wurden, aktuell 
nicht verwendete, Bauteile vorm Posten entfernt.

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Problem:
Im Umschaltmoment der Halbbrücke (Spannungsänderung am Ausgang) kommt es 
zu einem Lade bzw. Entladevorgang der parasitären Kapazitäten von Mosfet 
und Freilaufdiode über die parasitären Induktivitäten.
Das erzeugt einen abklingenden Stromimpuls.
Strommaximum:        Etwa 10 A
Frequenz:            Etwa 50 MHz
Max. Stromänderung:  Etwa 3 A/ns

Hierdurch entstehen in der Steuerleitung Spannungungen größer 5V. Ich 
vermute durch Induktion.
Wie bekomme ich diese Induktionsspannung reduziert?
Die Leitungen sind bereits maximal dicht zusammen um genau dies zu 
vermeiden.

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
man sieht das auf der Unterseite die Leiterbahnen zum Teil parallel zu 
den Top Leiterbahnen verlaufen. Gänzlich kann man dies auch nicht 
vermeiden. Wie wäre es für den Steuerteil eine extra Platine zu 
spendieren, die dann senkrecht vor den Leistungstransistoren sitzt?
mfg. Klaus

[Helge A. (besupreme)]

Hm.

Warum willst du weiter auf 6m senden und dann diese Leistung irgendwie 
wieder aus deinen Leiterbahnen entfernen?

Ist es notwendig so direkt anzusteuern, oder ginge das auch mit einem 
Steuerübertrager?

[A. R. (redegle)]

Klaus Ra. schrieb:
> Hallo,
> man sieht das auf der Unterseite die Leiterbahnen zum Teil parallel zu
> den Top Leiterbahnen verlaufen. Gänzlich kann man dies auch nicht
> vermeiden.

Richtig!
Das ist mir auch schon aufgefallen.
In der Revision werde ich die Treiber Richtung Süden Verschieben und die 
Leitbahnen möglichst orthogonal zu den Leistungsleiterbahnen anordnen.
Auch werde ich versuchen die Treiber etwas nach links zu verschieben, so 
dass sich diese nicht direkt unterhalb der Leistungsleiterbahnen 
befinden.

Klaus Ra. schrieb:
> Wie wäre es für den Steuerteil eine extra Platine zu
> spendieren, die dann senkrecht vor den Leistungstransistoren sitzt?
> mfg. Klaus

Hatte ich auch schon überlegt.
Würde mir auch eine gewisse Modularität einbringen.
Ich habe jedoch erhöhte Kosten! Ich denke, dass sich die Induktion 
hierdurch auch nur bedingt vermeiden lassen, da ich tendentiell mit der 
kompletten Elektronik dichter an die Mosfets komme.

Helge A. schrieb:
> Hm.
>
> Warum willst du weiter auf 6m senden und dann diese Leistung irgendwie
> wieder aus deinen Leiterbahnen entfernen?
>
> Ist es notwendig so direkt anzusteuern, oder ginge das auch mit einem
> Steuerübertrager?

Ich verstehe nich in wie fern mir das Hilft.
Dann bekomme ich die Induktionen in der Steuerleitung zwischen Logik und 
Steuerübertrager.
Zudem wird ein Steuerübertrager die Gateschaltung langsamer machen.

EDIT:
Wie könnte ich Induktionsspannung am sinnvollsten abschirmen?
Diverse Kupferbleche oder Weißbleche in der Nähe der Schaltung brachten 
annähernd keine Verbesserung.

[Weg mit dem Troll. (Gast)]

>Angepeilte Leistungsdaten:
>Spannung: +/-250 V
>Strom:    +/-10 A
>Frequenz: 500 kHz

Dieses Projekt ist fuer das mangelhafte Wissen voellig ueberzogen. Lass 
es sein, das wird nichts.

[A. R. (redegle)]

Weg mit dem Troll. schrieb:
>>Angepeilte Leistungsdaten:
>>Spannung: +/-250 V
>>Strom:    +/-10 A
>>Frequenz: 500 kHz
>
> Dieses Projekt ist fuer das mangelhafte Wissen voellig ueberzogen. Lass
> es sein, das wird nichts.

@ "Weg mit dem Troll",

ich finde es eine Frechheit, so etwas zu behaupten, wenn die 
Hintergründe vollkommen unklar sind.
So etwas kommt in diesem Forum leider viel zu häufig vor.

Ich denke bei den Anforderungen und "nur" einer 2-lagigen Platine ist es 
normal, dass im ersten Prototyp nicht alles perfekt ist.

Eigentlich unnötig aber anbei ein paar Bilder der Schaltflanken um zu 
zeigen, dass ich nicht ganz auf dem Holzweg bin.
Gemessen mit einem 200 MHz Scope.

Würde mich weiterhin über konstruktive Beiträge freuen.

[Lutz H. (luhe)]

Die Störungen können auch verkleinert werden ,wenn die Fläche zwischen 
den Hin- und Rückströmen kleiner wird, die Idee der Leiterführung im 
Bild.