Power MOSFET Applikation - wer kann helfen?

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Moin zusammen,

ich möchte eine Gleichspannung von rund 550VDC bei einem anfänglichen Strom von ca. 4A für eine Zeitdauer von ca. 3s schalten, wobei die Spannung und der Strom nach e-Funktion abnimmt. Kurzum, es geht um eine Entladung eines Elkopaketes.

Wer kann mir sagen, was bei der Dimensionierung der Stufe zu beachten ist? Insbesondere wie wird das Gate des MOSFET sicher gesteuert?

Als Steuersignal steht eine separate DC mit rund 12V zur Verfügung. Die MOS-Stufe soll den Elko entladen, wenn die 12V nicht anliegen.

Als MOSFET habe ich mir den IRFPC60 ausgesucht mit einer VDSS=600V, ID=16A und einem RDS(on)=0,4 Ohm. Der sollte doch geeignet sein, oder?

Danke für Eure Hinweise!

Wenn jemand einen guten Link für dieses Thema hätte, wäre das auch sehr hilfreich!

LG
Rainer

[hbhifi]

Hi Rainer,
das tut schon so. Normalerweise arbeitet man in diesen Spannungsklassen nicht mehr mit Mosfets, sondern mit IGBTs, aber gegen den IRFPC spricht eigentlich nix.
Probleme gibt's eigentlich keine. Du musst solide 10V ans Gate (vs. Source) anlegen, dann schaltet das Ding. Eine Schutzdiode für die Strecke (Transil oder so) kann nicht schaden. Da du hier nicht schnell und oft schalten musst, ist das eine ziemlich unkritische Applikation.
Dass man bei den Spannungen mit dem Aufbau etwas aufpassen muss, werde ich dir nicht zu sagen brauchen.

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Hallo Holger,

hab' vielen Dank für Deine Zeilen; es beruhigt mich sehr! Inzwischen habe ich eine erste Version aufgebaut, war mir aber nicht ganz sicher wg. der sicheren Ansteuerung des Gates. Soweit klappt es auch, wie ich es mir vorstelle. Dabei bin ich aber n.n. auf die Maximalwerte gegangen...

Also, merci vielmals!

Logisch, die hohen Spannungen sind mit Vorsicht zu "genießen"

LG
Rainer

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Hi Holger,

noch eine Frage, die ich irgendwie nicht anhand des Datenblattes beantworten kann (und dabei fühle ich mich nicht ganz wohl):

Die 10V UGS stehen jetzt an. Welchen Wert muß bzw. darf der Widerstand R(G) haben? {R(G) soll natürlich der Gate-Widerstand sein}

Ansonsten macht mein Strickigel schon ganz gut: der Elko (bisher nur 2 Elkos je 1000uF/330V) werden mit 550VDC geladen. Wenn dann die Steuerspannung abgeschaltet wird, dann wird die Elkoladung über die Last-Rs entladen. Bevor ich jetzt die dicke Elko-Batterie anklemme, möchte ich Gewissheit haben über die Größe bei dem R(G)?

LG
Rainer

[audiosix]

Hallo,

der Gatestrom soll ja extrem niedrig sein, der Widerstand (Gatestopper)
dient ja nur der Unterdrückung der Schwingneigung, 220 Ohm bis 1K
sind so Richtwerte.

Wie begrenzt du denn den Strom auf 4 A?

Reinhard

[hbhifi]

Wie begrenzt du denn den Strom auf 4 A?

Ich nehme mal an:

wird die Elkoladung über die Last-Rs entladen

[audiosix]

Ja sicher, manchmal denkt man zu kompliziert, oder ich!

Reinhard

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Hallo,

der Gatestrom soll ja extrem niedrig sein, der Widerstand (Gatestopper)
dient ja nur der Unterdrückung der Schwingneigung, 220 Ohm bis 1K
sind so Richtwerte.

Wie begrenzt du denn den Strom auf 4 A?

Reinhard

Moin Reinhard,
ich habe eben mal ein paar Messungen mit angeschlossenem Rechteck-Generator gemacht, der sozusagen den Eingang zum Schalten simuliert. Ich habe auf diese experimentelle Art einen Widerstand von 39K für den R(G) gefunden. Damit ist die Schaltverzögerung bei akzeptablen 200us. Weil ich mit einem Optokoppler per Pull-Up Resistor den MOSFET-Transen ansteuere, ist der Dauerstrom (über den Optokoppler) in diesem Bereich nicht so hoch. Diesen Strom muß ich begrenzen, weil diese DC von der 550V abgezwackt wird. Da das Schalten ja nur selten geschieht, ist die Dimensionierung imho ein guter Kompromiss.

Den Strom begrenze ich ganz einfach mit 4 Stück 17W Lastwiderstände in parallel. Die werden zwar kurzzeitig rel. warm, aber das Abschalten kommt ja auch nicht so oft vor.

LG
Rainer

[hbhifi]

Weil ich mit einem Optokoppler per Pull-Up Resistor den MOSFET-Transen ansteuere

Moooment... Pull up? Will sagen: Wenn die Leuchtdiode aus ist, ist der Transistor an? Hast du dir das gut überlegt?
In dem Falle wäre dein Rg als gar kein Rg, sondern ein Widerstand vom Kollektor des Kopplers nach +UB? Oder verstehe ich da was falsch?

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Weil ich mit einem Optokoppler per Pull-Up Resistor den MOSFET-Transen ansteuere

Moooment... Pull up? Will sagen: Wenn die Leuchtdiode aus ist, ist der Transistor an? Hast du dir das gut überlegt?
In dem Falle wäre dein Rg als gar kein Rg, sondern ein Widerstand vom Kollektor des Kopplers nach +UB? Oder verstehe ich da was falsch?

Hi Holger,

genau so habe ich es momentan realisiert!

Also nochmal: wenn die LED (vom Optokoppler=>OK) ON, dann ist der TR vom OK auf LOW --> 0V am Gate. Wenn die LED vom OK OFF, dann ist der TR vom OK auf H, also der PullUp von +UB dann auf das Gate.

Der Pullup-Widerstand ist gegen +UB (über Spannungsteiler). Welche anderen Vorschlag hast Du? Der Optokopler soll auf jeden Fall bleiben. Sehe ich da etwas nicht?

LG
Rainer

[hbhifi]

Wenn du damit leben kannst, dass der Schalter (der Mosfet) im Ruhezustand offen ist, die Elkos also entladen werden - okay. 39k scheint mir für einen pull up ziemlich groß, ein kleinerer Wert gibt mehr Störfestigkeit (und kürzere Schaltzeiten, aber das spielt hier ja nicht so die Geige). Dein Argument mit dem geringen Querstrom ist natürlich richtig.
Trotzdem würde ich hier noch den gesagten Rg einbauen, also 100 Ohm direkt in die Gateleitung des Mosfets, auch möglichst nahe an den Pin des Transistors.

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Moin Holger,

Wenn du damit leben kannst, dass der Schalter (der Mosfet) im Ruhezustand offen ist, die Elkos also entladen werden - okay.

Das muß aus bestimmten Gründen unbedingt so sein!

Trotzdem würde ich hier noch den gesagten Rg einbauen, also 100 Ohm direkt in die Gateleitung des Mosfets, auch möglichst nahe an den Pin des Transistors.

Das werde ich noch nachpflegen.

Vielen Dank für Deine Ausführungen; hat mir wirklich sehr geholfen!

LG
Rainer