Forum

» Ich mache eben einen Probelauf . Der Photovoltaik Treiber schaltet
» problemlos alle 4 Mosfets (wobei ich die Spannung nur mit dem Multimeter
» beobachtet habe).

Ohne Oszi weißt du gar nichts.


» Ich habe den Treiber über einen Arduino angesteuert und
» den Blink Sketch im 5 Sekunden Rhytmus laufen lassen. Ich kann damit
» problemlos 120A schalten (abgesehen, davon, dass die 6mm² Kabel des
» Versuchsaufbaus das nicht lange mitmachen). Mit ca. 50A läuft das jetzt
» seit einer halben Stunde

Will dennoch nichts heißen.


» Den Pulldown Widerstand habe ich jetzt direkt am Arduino Pin. Der
» Photovoltaik Treiber hat natürlich noch einen Vorwiderstand bekommen.

Wozu der Pulldown?



» Brauche ich hierfür auch
» Entkopplungswiderstände? Zwischen dem Treiber und Gate?

Ja, unbedingt!


Weißt du denn was die SOA ist? Und was das Miller-Plateau für Ärger machen kann?

» ... Wobei der 32U4 eigentlich 40mA pro i/O Pin liefern
» kann...
Und hast durchgerechnet, ob der Treiber damit die ca. 15nF C-G wirklich >>schnell genug<< laden/entladen kann?

--
Grüße
Michael

» Ohne Oszi weißt du gar nichts.
Ja...dann werde ich wohl morgen nochmal das Oszi dran hängen. Allerdings kann ich damit ja auch nicht sehen, ob die Spannung für eine uS absackt, oder?


» » Den Pulldown Widerstand habe ich jetzt direkt am Arduino Pin. Der
» » Photovoltaik Treiber hat natürlich noch einen Vorwiderstand bekommen.
»
» Wozu der Pulldown?
Den mach ich an einem uC immer dran, damit der I/O Pin keine Faxen macht. Vermutlich ist das hier nicht notwendig, weil ja die LED dran hängt. Richtig?

» » Brauche ich hierfür auch
» » Entkopplungswiderstände? Zwischen dem Treiber und Gate?
»
» Ja, unbedingt!
Ich verstehe nicht ganz wozu der Widerstand hier gut sein soll. Der Widerstand wäre ja zur Strombegrenzung. Nun hängt das Gate ja aber quasi an einer "Solarzelle". Wozu also den Strom begrenzen? Im Datenblatt des Treibers ist das so jetzt auch nirgendwo zu finden.

» Weißt du denn was die SOA ist? Und was das Miller-Plateau für Ärger machen
» kann?
Nein, ich habe keine Ahnung. Du hattest mir diesen Treiber empfohlen und da dachte ich, ich probiere den mal aus... Ich bin jetzt mal davon ausgegangen, dass es bei der SOA um das Verhältnis von Vgs und und Ids geht. Die Spannung am Gate muss größer sein um den Widerstand zwischen Drain und Source möglichst klein zu halten. Dazu gibt es im Datenblatt des Mosfets ein Diagramm.
Von einem Miller-Plateau habe ich noch nie gehört. Klärst Du mich auf? Geht es um die Schaltgeschwindigkeit? Die Ladung am Gate muss möglichst schnell hergestellt bzw. abgebaut werden?

» » ... Wobei der 32U4 eigentlich 40mA pro i/O Pin liefern
» » kann...
» Und hast durchgerechnet, ob der Treiber damit die ca. 15nF C-G wirklich
» >>schnell genug<< laden/entladen kann?

@Michi
Nee, sowas kann ich leider nicht. Wird das wie bei einem Kondensator berechnet? Und woher weiß ich was schnell genug ist?

Hallo,
das Miller-Plateau ist hier erklärt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
SOAR ist ein Bereich im Id/Uds Kennlinenfeld, der nicht verlassen werden darf. Relevant ist für Dich Diagram 3 im Datenblatt von Infineon, dort ist die Abhängigkeit von der Schaltgeschwindigkeit dargestellt. Wichtig ist also, daß die Schaltgeschwindigkeit ausreichend kurz ist, mit Sicherheitsmarge. Ausschlaggebend sind dafür Gate-Kapazität bzw. die Gate-Ladung. Rechnest Du das nach, wirst Du auch die Angabe von xy zum Treiberstrom nachvollziehen können.
Grüsse
Hartwig

» SOAR ist ein Bereich im Id/Uds Kennlinenfeld, der nicht verlassen werden
» darf. Relevant ist für Dich Diagram 3 im Datenblatt von Infineon, dort ist
» die Abhängigkeit von der Schaltgeschwindigkeit dargestellt. Wichtig ist
» also, daß die Schaltgeschwindigkeit ausreichend kurz ist, mit
» Sicherheitsmarge. Ausschlaggebend sind dafür Gate-Kapazität bzw. die
» Gate-Ladung.

Vielen Dank für die Infos. Ich habe zwar nicht so richtig Ahnung was ich da mache aber ich habe mal versucht das zu verstehen:
Aus Diagramm 3 aus dem Datenblatt des Mosfets entnehme ich dass die Schaltzeit bei 30A und 20V zwischen 100uS und 1000uS betragen darf.
Dem Datenblatt des Treibers entnehme ich, dass er bei einem Eingangsstrom von 10mA bei 1,4V einen Ausgangsstrom von 15uA bei 8,4V liefern kann. Hier bin ich mir aber sehr unsicher ob ich das Datenblatt richtig verstehe.
Ein Kondensator würde, um auf 8,4V Laden 43,68mS benötigen. Ich würde einen "Vorwiderstand" von 560kOhm verwenden. Das Gate des Mosfets wird also viel zu langsam aufgeladen!!!
Selbst wenn ich nur einen Mosfet pro Treiber verwende, würde das Aufladen 9,52ms dauern. Die Erhöhung des LED Stroms des Treibers und damit die Erhöhung des Ausgangsstroms bringt mich zwar näher an das gewünschte Ergebnis aber unter 2210uS komme ich nicht.

Die Frage ist nun: Wie mache ich weiter? Soweit ich das verstanden habe muss der Treiber isoliert sein, weil die Stromquelle für Drain-Source und Gate-Source dieselbe ist und ich trotzdem den Pluspol schalten möchte. Ich habe schon mal die Suchfunktion bei Mouser bemüht aber da gibt so unglaublich viele verschiedene Merkmale, dass ich da nicht so recht weiterkomme. Hat da vielleicht jemand Erfahrungswerte? 40mA bei 5V (1 I/O Pin) genügen eigentlich dicke um 4 Mosfets schnell genug aufzuladen. Bei 68nF und 100uS komme ich auf 6,8mA. Wenn eben nur das Problem mit der Isolierung nicht wäre...

Es wäre an der Zeit mal was über das Gesamtkonzept zu erzählen.

» Es wäre an der Zeit mal was über das Gesamtkonzept zu erzählen.

Da muss ich ein bisschen weiter ausholen:
Ich entwickle eine Leiterplatte die Insgesamt 10 Eingänge für Stromgeneratoren hat. Die Generatoren laden einen LiFePo4 Akku an den ein Wechselrichter angeschlossen ist. Die Ströme der 10 Eingänge werden mit Allegro Hallsensoren gemessen und über einen 32U4 ausgewertet und vie USB an eine PC-Software verschickt.. Ebenso gemessen wird der Strom zwischen Batterie und Wechselrichter und die Akku-Spannung. Der Akku dient nur zum puffern. Es ist also nicht wichtig, dass er vollständig geladen wird. Darum soll die Stromversorgung der 10 Eingänge einfach über Mosfets unterbrochen werden, wenn die Ladeschlussspannung erreicht wird und dann (mit Hysterese) wieder zugeschaltet werden, wenn die Spannung weit genug runter gegangen ist. DIe Generatoren können im Leerlauf bis zu 60V Spannung erzeugen.
Der uC wird über die Batterie über einen LM317 versorgt, wird aber via Photomos von der Batterie getrennt, wenn keine USB-Verbindung zum PC hergestellt ist (USB-Spannung schaltet den PhotoMos durch). So schaltet sich die Schaltung automatisch ein, wenn der PC eingeschaltet wird.

Nun könnte man ja am einfachsten mit den Mosfets den Minuspol schalten. Es ist aber so, das das Layout fast fertig ist, weil ursprünglich geplant war den Überspanungsschutz über einen Source Stopper zu realisieren. Wir müssten also das komplette Layout auf den Kopf stellen.

Was mir eben noch eingefallen ist: Ich könnte zwischen Akku und LM317 einen isolierten Step-Down Wandler setzen. Dann könnte ich den Mosfet direkt über die I/O Pins ansteuern. Der RDSon ist dann zwar ein kein wenig größer, sollte aber noch im Rahmen sein. Ist das vielleicht die Lösung?

» LiFePo4 Akku

Nennspannung?


» Dann könnte ich den Mosfet direkt über
» die I/O Pins ansteuern. Der RDSon ist dann zwar ein kein wenig größer,
» sollte aber noch im Rahmen sein. Ist das vielleicht die Lösung?

Nein, der MOSFET ist nicht für 5V Ugs spezifiziert.

» » LiFePo4 Akku
»
» Nennspannung?

12,8V (4S)

» » Dann könnte ich den Mosfet direkt über
» » die I/O Pins ansteuern. Der RDSon ist dann zwar ein kein wenig größer,
» » sollte aber noch im Rahmen sein. Ist das vielleicht die Lösung?
»
» Nein, der MOSFET ist nicht für 5V Ugs spezifiziert.
Eigentlich nicht aber wenn ich mir Diagramm 6 anschaue sollte RDSon bei 5V am Gate und 100A IDS immer noch unter 2mOhm bleiben. Das wäre so ja noch in Ordnung.

» » » LiFePo4 Akku
» »
» » Nennspannung?
»
» 12,8V (4S)

Also alles ganz zahm.

» » » Dann könnte ich den Mosfet direkt über
» » » die I/O Pins ansteuern. Der RDSon ist dann zwar ein kein wenig größer,
» » » sollte aber noch im Rahmen sein. Ist das vielleicht die Lösung?
» »
» » Nein, der MOSFET ist nicht für 5V Ugs spezifiziert.
» Eigentlich nicht aber wenn ich mir Diagramm 6 anschaue sollte RDSon bei 5V
» am Gate und 100A IDS immer noch unter 2mOhm bleiben. Das wäre so ja noch in
» Ordnung.

Nein, das ist nicht in Ordnung. Der Hersteller garantiert dir da gar nichts.


Nimm einen 5V-->12V DC/DC-Wandler, 1W, natürlich isoliert. Und dazu dann HCPL-3020/HCPL-0302. Pufferkondensator am Koppler nicht vergessen!


Aber der Aufwand ist ja schon erheblich. Ein Redesign mit einfachem Levelshifter (CD4504) und Low-Side-MOSFETs wäre wohl weniger Aufand.

» Nimm einen 5V-->12V DC/DC-Wandler, 1W, natürlich isoliert. Und dazu dann
» HCPL-3020/HCPL-0302. Pufferkondensator am Koppler nicht vergessen!
»
»
» Aber der Aufwand ist ja schon erheblich. Ein Redesign mit einfachem
» Levelshifter (CD4504) und Low-Side-MOSFETs wäre wohl weniger Aufand.

Puh...das ist wirklich sehr aufwendig. Da ist die Layout Umstellung am Ende wahrscheinlich tatsächlich weniger Arbeit.

Und dafür gibt es tatsächlich kein fertiges Bauteil? Quasi ein isolierter Converter (kann ja auch 1:1 sein) mit integriertem An-Ausschalter? Die Dinger von Traco haben einen Remote Eingang aber sie brauche 10 mS zum an und ausschalten... Ich bin doch sicher nicht der einzige, der dieses Problem hat.

Hallo,
die SOA ist hier nochmal genauer beschrieben:
https://www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/die-bedeutung-des-sicheren-arbeitsbereichs-137492.html
Die Gate-Kapazität ist spezifisch für den jeweiligen MOSFET-Typ und muss entsprechend schnell geladen werden.
Grüße
Hartwig

» Und dafür gibt es tatsächlich kein fertiges Bauteil? Quasi ein isolierter
» Converter (kann ja auch 1:1 sein) mit integriertem An-Ausschalter?

Gibts, heißt Solid State Relais (mit MOSFET-Ausgang). Der Preis wird dir nicht gefallen.

Ansonsten gibts High-Side-Driver satt, aber nicht für statischen Betrieb. Wenn du alle ca. 20ms ganz kurz aus- und gleich wieder einschaltest, dann wirds erheblich einfacher.

» » Und dafür gibt es tatsächlich kein fertiges Bauteil? Quasi ein
» isolierter
» » Converter (kann ja auch 1:1 sein) mit integriertem An-Ausschalter?
»
» Gibts, heißt Solid State Relais (mit MOSFET-Ausgang). Der Preis wird dir
» nicht gefallen.

Kannst Du mir das erläutern? Die DC-DC Relais, die ich bisher in der Hand hatte waren eigentlich nur Mosfets mit vorgeschaltetem Optokoppler und sind meistens schon bei Strömen weit unter dem angegebenen max. Strom sehr heiß geworden (weil schlechte Mosfets verbaut waren). Wie kann ich daraus einen High-Side-Treiber basteln? Oder meintest Du das SSR statt der Mosfets?

» Ansonsten gibts High-Side-Driver satt, aber nicht für statischen Betrieb.
» Wenn du alle ca. 20ms ganz kurz aus- und gleich wieder einschaltest, dann
» wirds erheblich einfacher.

Ich dachte, das Gegenteil ist der Fall. Der Schaltvorgang ist doch genau das was den Mosfet belastet. Wenn er erst mal aufgeladen ist gibt es ja keine Schwierigkeiten mehr.
Ich habe bisher nur diesen MIC5019 ausprobiert, aber der konnte ja keine Spannung > UGS schalten - warum auch immer. Nun befürchte ich, dass das bei den anderen nicht isolierten High-Side-Treibern genauso ist.