Und hier gehe ich auf dünnes Eis. Deshalb sind die nach folgenden Infos als meine derzeitige Meinung anzusehen.
Also warum entstehen Schaltverluste? Der Strom bleibt durch die Wicklungsinduktivität weit gehend konstant und die über den FETs abfallende Spannung steigt an im Schaltmoment. Wenn in diesem Umschaltmoment ein anderes Bauteil den Strom übernimmt während die FETs Umschalten so reduziert das massiv die Schaltverluste. Weil diese proportional zu dem von den FETs geführten Strom sind.
Zur Erklärung gehe ich von einem einzigen Schaltvorgang aus. Es sei die Highside gerade aktiv und die Lowside soll einschalten.
Außerdem sei ein Kondensator mit einer hohen Impulsstromfestigkeit von der Phase zur Lowside respektive GND eingebaut.
Dieser Kondensator ist auf $U_{BAT}$ geladen. Durch die Phase fließt ein Strom von 82A in eine stark induktive Last.
Jetzt schaltet die Highside ab. Der Strom will auf Grund der Induktivität der Last konstant bleiben. Da der Widerstand zur $U_{BAT}$ durch das Abschalten der Highside steigt, muss der Kondensator zwischen der Phase und GND den Strom weiter tragen. Das kann der Kondensator solange wie er genügend Ladung hat. Aber so lange sind die FETs quasi Stromlos und können ohne Verluste umschalten.
Snubber
Bei Umrichtern mit hoher Leistung verwendet man gern sogenannte Snubberglieder. Der Kondensator zwischen Phase und GND von dem ich schrieb ist quasi so ein Snubber. Jedoch werden Snubber eigentlich dafür eingesetzt um die Spannungsspitze, welche entsteht wenn während der Totzeit der High- und Lowside kein FET leitend ist, abzufangen bzw. zu dämpfen.
Bei den Spannungen bei denen ich hier arbeite habe ich jedoch keine allzu lange Totzeit. Allein schon deshalb weil ich die FETs sehr schnell umschalten kann, ohne das mein dV/dt an der Phase weit über 400V/µs steigt. was wiederum die EMV auf einem vernünftigen Maß hält.
Eine Frage ist aber noch offen. Wie dimensioniere ich so einen Kondensator. Ich wähle hier einen Kerko mit hoher Spannungsfestigkeit und sehr geringem Innenwiderstand (Große Bauform bei wenig Kapazität).
$\cfrac{dU}{dt} = \cfrac{I}{C} = \cfrac{\approx 100V}{200ns} = 400V/µs $
$\cfrac{I}{\cfrac{dU}{dt}} = C = \cfrac{82A}{400V/µs} = 205nF$
Um den Strom durch die FETs mit einer flacheren Spannungskurve abzufangen brauche ich einen 200nF Kondensator an jeder Phase jeweils gegen GND für den Schaltvorgang High -> Low und von der Phase gegen $U_{BAT}$.
In der Realität ist das alles natürlich nicht so einfach aber es ist eine schöne Vorstellung.
Und deshalb hoffe ich jetzt, dass das funktioniert. :)
Sehe ich das richtig, dass die C7, C14 und C21 bei dir die Snubber sind?
AntwortenLöschenWenn der HI Side FET ausgeschaltet wird, versucht die Spule weiterhin den gleichen Stromfluss aufrecht zu erhalten -> Spannung steigt (Induktion der Spule)
Dh. die FETs können während der Totzeit zerstört werden, weil die Spule während dieser Zeit floatend ist und Spannung induzieren kann, wie sie lustig ist.
Warum benötigen die HI Side FETs keine Snubber?
Heißt das, wenn ich die Zwischenkreisspannung nahe der V_ds_max halte ODER hohe Ströme fahre, die FETs speziell durch durch diese Spannungsspitze in der Totzeit zerstört werden können?
Daraus erschließend: Damit die FETs nicht zerstört werden (EMV hier unrelevant) muss ich berechnen, welche Spannungsspitzen sich während der Totzeit maximal bilden können. Diese Spannungsspitzen müssen kleiner als V_ds_max der FETs sein.
Verstehe ich das richtig?
Gruß
Andi
Nein, die Cs links auf dem Board sind zum Zwischenkreis entkoppeln. Die 1206 100n 100V sind aktuell vorgesehen. Das habe ich mir so beim Kosmik 200 von Kontronik abgeguckt 😀. Wie geschrieben habe ich da noch keine Erfahrung.
AntwortenLöschenJa zu den Spannungsspitzen. Die Spulen müssen nur einen Freilaufpfad haben. Die Bodydiode ist ja auch noch da, aber auch die hat eine Reverse Recovery Time. Aber das sind nur ein paar ns. Also alles nicht ganz so heiß. Aber mit ein Grund warum ein DRV830x bei 12S abtaucht.
Gruß
Alex