Hallo,
nach welchen Kriterien wählt man einen Gate Drive Transformator aus?
Vornweg, ich benötige einen für > 1kV um MosFETs zu schalten. Es geht
dabei um kurze Pulse 500ns-1us mit steilen Flanken (<50ns). Die
Wiederhohlrate liegt bei max 1kHz.
Ich habe jetzt Versuche mit einem Ferrit-Kern (B65651, P18/11, 2.8uH,
N48) gemacht. Dabei habe ich auf der Primärseite 3 Windungen auf den
Kern gegeben und auf der Sekundärseite eine Windung. Damit bekommt man
für die kurzen Pulse noch eine erträgliche Induktivität. Die Primärseite
wird mit 2 Halb-Brücken geschalten.
Auf der Sekundärseite habe ich den FET (STH3N150) und parallel zum Gate
einen Widerstand 82 Ohm.
Jetzt zum Problem:
Wie ihr sehen könnt schwingt die Sekundärseite stark nach. In der
Aufnahme sieht man erst den negativen Pulse ("gate off") beim ersten
Cursor und dann später den positiven Pulse ("gate on") beim zweiten
Cursor.
Veränderungen am parallel Widerstand haben nichts gebracht. Ist der Kern
komplett ungeeignet?
Danke
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110 KB
@T. F. (sar) >nach welchen Kriterien wählt man einen Gate Drive Transformator aus? Isolationsspannung, Streuinduktivität. >Vornweg, ich benötige einen für > 1kV um MosFETs zu schalten. Es geht >dabei um kurze Pulse 500ns-1us mit steilen Flanken (<50ns). Die >Wiederhohlrate liegt bei max 1kHz. Das können auch optisch isolierte Treiber, 1kV ist nicht soo viel. >Ich habe jetzt Versuche mit einem Ferrit-Kern (B65651, P18/11, 2.8uH, >N48) gemacht. Dabei habe ich auf der Primärseite 3 Windungen auf den >Kern gegeben und auf der Sekundärseite eine Windung. Damit bekommt man >für die kurzen Pulse noch eine erträgliche Induktivität. Bild? Hast du das Ding mal durchgemessen? Primärinduktivität? Streuinduktivität? >Auf der Sekundärseite habe ich den FET (STH3N150) und parallel zum Gate >einen Widerstand 82 Ohm. Bissel arg wenig, meinst du nicht auch? >Jetzt zum Problem: >Wie ihr sehen könnt schwingt die Sekundärseite stark nach. In der >Aufnahme sieht man erst den negativen Pulse ("gate off") beim ersten >Cursor und dann später den positiven Pulse ("gate on") beim zweiten >Cursor. Ich sehe keinen Unterschied zwischen Gate ON und OFF. Wahrscheinlich ist deine Zeitkonstante L/R viel zu klein. Man schaltet ja auch keine 82 Ohm PARALLEL ans Gate! Bestenfalls in REIHE! Wie breit ist denn der Eingangspuls? >Veränderungen am parallel Widerstand haben nichts gebracht. Ist der Kern >komplett ungeeignet? Messen? Gute Gateübertrager baut man nicht einfach mal so. Nimm fertige Treiber, auch wenn die ggf. eine Hilfstromversorgung brauchen. http://www.silabs.com/products/isolation/isolated-gate-drivers
Und warum zur Hölle willst du die mit 48V befeuern? 12V reichen locker! Und hast du mal gerechnet/simuliert, wie sich dein "Übertrager" verhalten könnte? Bei 3 Primärwindungen hast du gerade mal 3^2 * 2,8uH ~25uH. Bei einer Pulsbreite von 1us macht das I = U * t / L = 48V * 1us / 25uH ~ 2 A Magnetisierungsstrom! Das willst du nicht wirklich ;-) Da sollten bestenfalls 0,1A Magnetisierungsstrom rauskommen, denn man will ja noch echt transformierten Strom drüber schicken. Die maximale Spannungs-Zeitfläche deiner "Übertrager" darfst du selber ausrechnen, das ist eine wööönderbare Aufgaaaabe, föööööör den Schöööööler! Lies mal was zum Thema Transformatoren und Spulen
Falk B. schrieb: > das ist eine wööönderbare Aufgaaaabe, föööööör den Schöööööler! Der denkbar schlechteste Tag für Föhrer-Deutsch.
Hallo Falk, Ich habe mir fertige Übertrager und Isolated Gate Driver angeschaut. Später soll das Ganze mal bei >4kV verwendet werden, deshalb wollte ich mir anschauen wie ich das mit Transformatoren lösen kann. Man wächst mit den Aufgaben. Ich sollte ein bisschen weiter ausholen, um einige Entscheidungen nachvollziehen zu können: Die Idee dies so zu machen, habe mich mir aus einem Paper geholt. Kann es gerade nicht wieder finden, sollte am PC auf der Arbeit sein. Dieses hier ist ähnlich: https://www.researchgate.net/profile/Chandrashekhar_Navathe/publication/221878880_Development_of_high-voltage_pulse-slicer_unit_with_variable_pulse_duration_for_pulse_radiolysis_system/links/0c960534f5084cf119000000/Development-of-high-voltage-pulse-slicer-unit-with-variable-pulse-duration-for-pulse-radiolysis-system.pdf?origin=publication_list). In dem Paper wurde eine ähnliche Schaltung vorgeschlagen nur mit dem Widerstand parallel um auftretende Oszillationen zu dämpfen. Die erhöhte Primärspannung wird damit motiviert, dass mit mehr Windungen die Induktivität größer und damit der Spitzenstrom in dem Übertrager kleiner wird. Bei U=48V und 1us, 3 Windungen und 40mm² komme ich auf 0.4T. O.k. ein bisschen hoch für N48 (420mT laut Datenblatt). Würde aber bei 12V und einer Windung gleich bleiben. Über die Spannungs-Zeitfläche (ET) bin ich immer wieder gestoßen, habe aber noch kein klares Bild wie ich die verwende. Also ein Rechteckpuls mit 48V, 1us Länge würde 48Vus haben?
THOR schrieb: > Falk B. schrieb: >> das ist eine wööönderbare Aufgaaaabe, föööööör den Schöööööler! > > Der denkbar schlechteste Tag für Föhrer-Deutsch. Da liegst du völlig falsch: https://www.youtube.com/watch?v=Iiyu9SeNTuA https://www.youtube.com/watch?v=XnQ3cCtwGpc
Es gibt auch Gatetreiber die mehr als 5kV aushalten: http://www.ti.com/lsds/ti/isolation/isolated-gate-driver-products.page#
@ THOR (Gast) >> das ist eine wööönderbare Aufgaaaabe, föööööör den Schöööööler! >Der denkbar schlechteste Tag für Föhrer-Deutsch. Tja, so wird man missverstanden. Schon mal was von dem Film "Die Feuerzangenbowle" gehört? Schon mal gesehen?
T. F. schrieb: > Die Wiederhohlrate liegt bei max 1kHz Schlecht. Damit geht die Spule in diskontinuierlichen Betrieb und schwingt aus, dein Klingdln. Eigentlich soll der Trafo ein Gleichspannungsfreies Signal transformieren ohne dass er sättigt und ohne dass der Ummagnetisierungsstrom auf 0 fällt. Also 1us an mit meinethalben den viel zu hohen 48V, dann 1000us aus, logischerweise mit 0.048V, nicht ebenfalls mit 48V sonst ist deine Spule nach 1us leer und es klingelt. Schlechtes Tastverhältnis. Transformiere lieber regelmässige 1us Impulse mit 1us Pause, und bestimme auf einem zweiten Weg (Optokoppler?) sekundär welchen Impuls du ans Gate ranlässt.
Die Eingangskapazität des MOSFet bildet, zusammen mit der Streu-Induktivität, einen Serienresonanzkreis, der das Klingeln verursacht. Das Transformationsverhältnis 3:1 ist Quark, es bringt gegenüber 1:1 keinerlei Vorteile. Im Gegenteil, mit 1:1 kannst Du bifilar oder auch trifilar wickeln und damit die Streuinduktivität erheblich senken. Die Serienresonanz wandert dann zu höheren Frequenzen und kann leichter bedämpft werden, vorzugsweise mit einem gate-Reihenwiderstand. Die Kombination gate-Impulsübertrager und extreme Tastverhältnisse war schon immer ausgesprochen problematisch.
Bei den angepeilten Iso-Spannungen sollten sämtliche Wicklungen mit 3-fach-isoliertem Draht gewickelt werden.
@voltwide (Gast) >Bei den angepeilten Iso-Spannungen sollten sämtliche Wicklungen mit >3-fach-isoliertem Draht gewickelt werden. Sowas kauft man einfach vom Profi! Denn der weiß, wie man sowas baut. Bei den Preisen lohnt sich ein Selberwickeln keine Sekunde.
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