Diskreter Mosfet Treiber

[avion23]

Ich stehe im Moment vor dem Problem einen Mosfet mit 250kHz anzusteuern.

Ich weiß, dass ohne Gate-Widerstand mein Mikrocontroller abraucht.
Ich weiß auch, dass mit Gate-Widerstand mein Mosfet nicht im Schaltbetrieb ist, und er deswegen stirbt.

Ich habe hier eine Schaltung zusammengebastelt und würde ganz gerne wissen, was ihr davon haltet:
http://img528.imageshack.us/img528/3457/treiberbx7.png (http://img528.imageshack.us/img528/3457/treiberbx7.png)
Die Transistoren BC807 und BC817 verkraften 500mA Dauer, 1A Peak. R_Gate ist, damit sich kein Schwingkreis mit der Kapazität des Gates bildet. Brauche ich den überhaupt? Die (kurze) Leiterbahn hat doch schon einen Widerstand? Oder soll ich den Widerstand kleiner machen, weil er das auf-und entladen verlangsamt?

Mosi hat folgendes vorgeschlagen:
http://img528.imageshack.us/img528/8845/fettreiberdq4.gif (http://img528.imageshack.us/img528/8845/fettreiberdq4.gif)
Die Schaltung ist aus dem mikrocontroller.net-Forum und ich habe sie noch immer nicht verstanden ;)
Bis zu welcher Frequenz ist diese Schaltung zu gebrauchen?

Der verwendete Mosfet soll ein SUD30N03 werden. Die Gatekapazität etc. ist:
http://img528.imageshack.us/img528/9168/datasheetqa6.png (http://img528.imageshack.us/img528/9168/datasheetqa6.png)

Ich weiß, dass es Mosfet Treiber gibt, alles schön in einem Baustein. Ich würde gerne wissen, ob es auch diskret geht, weil die unter http://www.mikrocontroller.net/articles/Mosfet-%C3%9Cbersicht#Mosfet-Treiber angegebenen Treiber sind sehr teuer (>1€) und schwer beschaffbar. Ich bräuchte in nährer Zukunft ungefähr 20 von den Dingern (auch highside :( ).

WENN es mit dieser Frequenz überhaupt nicht funktioniert, dann wäre eine Empfehlung (mit Begründung) für einen fertigen Baustein ganz nett. Wenn möglich diesen sogar für eine Halbbrücke.

[shaun]

SEHR teuer? Naja. Berechnen, fluchen, simulieren, Umbestücken, Exemplarstreuungen der Transis und Auswirkungen auf Zuverlässigkeit und ggg EMV bewerten dürfte etwas teurer sein.
Simuliere die Schaltungen doch einfach mal, aber bitte mit Last im Drainzweig, irgendwie fehlt die in Deiner Schaltung. Dann wirst Du ansatzweise sehen, ob es hinkommt. Wenn Du für den MOSFET kein Modell findest, nimmst Du halt eins von einem mit mindestens der gleichen Gatekapazität bzw -ladung.
Aber nicht wundern, wenn die Realität dann noch mal eine Ecke schlechter aussieht, ich habe kürzlich gerade erst einen Kompromiss zwischen Verlusten im Treiber vs Verlusten im MOSFET finden müssen. Mit dem Ergebnis, dass ich am Ende dann doch einen Snubber brauchte, der jetzt für beide heizt :)

[avion23]

Ich habe mich weiter mit dem Thema beschäftigt und dabei ein *.pdf gefunden, in dem eigentlich alles über mosfet treiber drinsteht. Es ist sehr leicht verständlich, deswegen möchte ich es euch nicht vorenthalten:

http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf

[Jakob L.]

Hallo,

eine Möglichkeit wäre eine direkte Ansteuerung mit dem µC über mehrere IO Pins, die über je einen Widerstand (z.B. 50 Ohm) parallel geschaltet werden. Dadurch wird die Ansteuerung deutlich schneller als mit nur einem einzigen IO Pin und der µC wird nicht durch zu hohe Ströme zerstört. Die Software sollte dann dafür sorgen, dass diese IO Pins immer im selben Taktzyklus geschaltet werden. So schnell wie ein richteger Mosfet Treiber IC wird das natürlich nicht werden. Je nach geschalteter Leistung könnte es aber dennoch ausreichen.

Gruss
Jakob

[avion23]

Danke Jakob, für Mosfets mit geringer Gatecharge und geringen Frequenzen wird das ausreichen. Aber nicht bei 1nF und 250kHz ;)
Aber ansonsten ist das eine Überlegung wert. Bei einem Takt von 20MHz werden die Pins nahezu zeitgleich eingeschaltet.

[avion23]

Hallo,
ich habe den Vorschlag von shaun verwirklicht und das ganze mit Switchercad simuliert. Frequenz war 250kHz, Versorgungsspannug 12V, als Last ein 1R Widerstand.
Die grüne Linie ist die 5V Steuerspannung. Die blaue Linie ist das, was am Mosfetgate anliegt. DC = 50%. Bei anderen verhältnissen wird der DC nicht 1:1 übertragen.
http://img441.imageshack.us/img441/1056/switchercadmm1.th.png (http://img441.imageshack.us/img441/1056/switchercadmm1.png)
Es sollte also funktionieren :)

[shaun]

Mit falschrummem PNP-Transistor? Hmm... wie steil sind die die fallenden Flanken wirklich? Der Zeitmaßstab ist einer sinnvollen Ablesung etwas abträglich.

[avion23]

Wie... was... wieso? Warum habe ich das getan? Ich muss ja total geistig umnachtet gewesen sein.

Ich habe den Transistor gedreht. Den Maßstab im Diagramm habe ich um den Faktor 10 verkleinert. Weiter habe ich nur noch eine steigende und fallende Flanke drin. Zeit ist 2µs high, das entspricht einem DC von 50% bei 250kHz.
1/250kHz = Periodendauer [T]
1/25Hz * (10^-4) = T
0.04s * (10^-4) = T
4s * (10^-6) = T = 4µs
Blau ist die Spannung am Gate, Grün ist der Eingang
http://img378.imageshack.us/img378/8748/switchercad2to3.th.png (http://img378.imageshack.us/img378/8748/switchercad2to3.png)


Das selbe mit einem DC von 25%:
http://img378.imageshack.us/img378/1036/switchercad3wa4.th.png (http://img378.imageshack.us/img378/1036/switchercad3wa4.png)

Und zum Spaß noch DC von 1%. D.h. ich muss T / 256 teilen bei 8 bit, das ergibt 4µs / 256 = 1µs / 64 = 15,625ns
http://img378.imageshack.us/img378/4686/switchercad4mi2.th.png (http://img378.imageshack.us/img378/4686/switchercad4mi2.png)

Das Hauptproblem scheint der Pegelwandler Q3 zu sein. Die fallende Flanke ist sehr langsam wird sehr langsam übertragen. Blau ist der Eingang, grün ist die Spannung am Emitter von Q3 mit ander Zeitachse:
http://img378.imageshack.us/img378/293/switchercad5kc5.th.png (http://img378.imageshack.us/img378/293/switchercad5kc5.png)

[Grohotawe]

Vielen Dank für gute Kommunikation.

[malthy]

Vielen Dank für gute Kommunikation.

@grohotawe: Muss das eigentlich sein dass Du einen uralten Thread nach dem anderen mit irgendwelchen sinnfreien Kommentare verzierst?