Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gatewiderstand, Dimensionierung und Verlustleistung


von Matze T. (gruetzwurschd)


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Hallo Zusammen,

ich weiß es gibt diverse Beiträge zu dem Thema, aber leider bin ich 
nicht fündig geworden.

Ich habe einen Gatetreiber und möchte damit einen MOSFET ansteuern.

Was ich mich bzw. euch frage: wenn ich jetzt mit 10V und sagen wir 10 
Ohm Widerstand auf das Gate gehe (mit Beispielsweise 20khz) würden 
angenähert für einen ganz kurzen Zeitpunkt im Worstcase 1A durch den 
Widerstand fließen.

Das würde ja konkret an Leistung P= 10V * 1A = 10W bedeuten. Wenn ich 
dafür nun 1206 Widerstände verwenden möchte, dann wäre die zulässige 
Verlustleistung 0,25W.

Mir ist klar, dass der Widerstand eigentlich nach der gewünschten 
Flankensteilheit / Frequenz in Verbindung mit der Gateladung ausgelegt 
werden muss und besagter Strom auch nur sehr grob überschlagen ist.

Für die die unbedingt eine Gateladung sehen wollen, nehmen wir einfach 
mal 50nC an. Aber mir geht es eigentlich eher um eine abstraktere 
Betrachtung.

Die eigentliche Frage ist: ist bei Gatewiderständen die Verlustleistung 
am Widerstand wirklich relevant (vorallem wenn im KHz Bereich gepulst 
wird) oder eher zu vernachlässigen?

von Matze T. (gruetzwurschd)


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Kurzer Nachtrag: eigentlich wird die Verlustleistung ja eher bei höherer 
Frequenz relevant, da die Ladung öfter pro Zeit umgeschichtet wird.

Aber die eigentliche Frage bleibt bestehen

von IUnknown (Gast)


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Relevant? Ja, aber...

Bei Widerständen gibt es die Möglichkeit diese kurzzeitig
zu überlasten. Jeder seriöse Hersteller hat irgendwo in
seinen appnotes ein Hinweis auf die Pulsbelastbarkeit.
Bei sehr kurzen Pulsen im 100 Nanosekundenbereich ist
die zulässige Leistung dementsprechend deutlich höher.

Berücksichtigen muss man das streng genommen schon.
In der Praxis ist die Pulsbelastbarkeit oft groß genug
dass es kein Problem ist und man sich daher nicht allzusehr
damit beschäftigen muss.

von Falk B. (falk)


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Tarkan D. schrieb:
> Das würde ja konkret an Leistung P= 10V * 1A = 10W bedeuten.

Pulsleistung für wenige Dutzend Nanosekunden.

> Wenn ich
> dafür nun 1206 Widerstände verwenden möchte, dann wäre die zulässige
> Verlustleistung 0,25W.

Dauerleistung.

> Die eigentliche Frage ist: ist bei Gatewiderständen die Verlustleistung
> am Widerstand wirklich relevant

Ja.

> (vorallem wenn im KHz Bereich gepulst
> wird) oder eher zu vernachlässigen?

Nein. Auch muss man beachten, daß nicht alle Widerstände diese 
Pulsleistungen dauerhaft vertragen. Da sollte man etwas pulsfestere 
nehmen, wo das auch explizit im Datenblatt spezifiziert ist. Zumindest 
im Profibereich, als Bastler tuts zur Not jeder Widerstand. Kann 
funktionieren, muss nicht.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber#Treiberleistung

Die Verlustleistung teilt sich gemäß Spannungsteiler auf den 
Ausgangswiderstand des Treibers und externen Widerstand auf.

von awsxd (Gast)


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Falk B. schrieb:
> den Ausgangswiderstand des Treibers

Übrigens kann man auch einen etwas schwächeren Treiber
nutzen, um wenigstens einen etwas größeren Teil der
Verluste in diesem selbst umzusetzen.

Es ist z.B. Schwachsinn, einen 6Amax Treiber mit 10Ohm
zu kastrieren - man nehme gleich einen 1,2A Treiber
(also wenn man nicht unbedingt schon vorhandenes zum
Einsatz bringen will).

von Matze T. (gruetzwurschd)


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Hallo Zusammen,

danke für die Antworten.

Falk B. schrieb:
> Da sollte man etwas pulsfestere nehmen, wo das auch explizit im
> Datenblatt spezifiziert ist.

Ich hab mir schon gedacht, dass die 250mW Dauerbelastung sind. Mir war 
nur nicht klar, dass in Widerstandsdatenlättern steht, wie die gepulste 
Belastung sein darf.

Falk B. schrieb:
> Zumindest im Profibereich, als Bastler tuts zur Not jeder Widerstand.
> Kann funktionieren, muss nicht.

Ist zwar erstmal fürs Hobby, aber ich will ja schon verstehen was ich da 
mache. Vorallem auch wenn ich die Lösung mal auf ein anderes Problem 
übertragen muss.

awsxd schrieb:
> Es ist z.B. Schwachsinn, einen 6Amax Treiber mit 10Ohm
> zu kastrieren - man nehme gleich einen 1,2A Treiber
> (also wenn man nicht unbedingt schon vorhandenes zum
> Einsatz bringen will

Das Rechenbeispiel war dazu gedacht, das Problem auf zu zeigen, nicht 
dass es tatsächlich so gemacht werden soll.

Wobei ja oftmals das Problem ist die Spannungspegel hin zu bekommen. In 
meinem Fall nehme ich einen Überdimensionierten Treiber, weil ich 
Halbbrücken mit N-Mosfets schalten möchte und lieber nen Euro für ein IC 
zahle, welcher meinen Spannungsbereich abdeckt (2s - 6s) anstatt mich 
mit nem Haufen Hühnerfutter rumzuplagen :)

von ElektroFH (Gast)


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Unten ist ein guter Artikel über den Gate-Strom.
(Obwohl der Artikel über isolierte Gate Treibern geht, ist ähnliche 
gültig für non-isolierte)

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/peak-current-of-isolated-gate-drivers.html

von guest (Gast)


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Ich hab bisher noch nie Probleme mit der Verlustleistung von 
Gatewiderständen gehabt. Lass doch einfach mal den Treiber samt 
Gatewiderstand mit der entsprechenden Frequenz am MOSFET (leer) laufen 
und mess die Temperaturentwicklung des Widerstands... Manchmal geht 
probieren einfach über studieren ;)

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