Warum brauchen MOSFET-Treiber so viel Strom?

Ich verwende einen MOSFET-Treiber, um eine 6-MOSFET-H-Brücke mit einer 40-V-Versorgung anzusteuern. Bei 25 KHz wird der Treiber sehr heiß, fast zu heiß zum Anfassen. Die MOSFETs haben eine Gate-Ladung von 350 nC. Warum braucht es so viel Strom, um die MOSFETs zu schalten? Wenn der durchschnittliche Schaltstrom mit QxF (Gateladung mal Frequenz, was 9 mA ergibt) berechnet werden kann, warum wird der Treiber dann so warm? Hängt die Verlustleistung im Treiber vom Spitzenstrom oder vom Durchschnittsstrom ab? Es scheint, dass der durchschnittliche Strom unabhängig vom Gate-Widerstand gleich sein sollte, da die gleiche Ladung mit der gleichen Frequenz geliefert werden muss.

Ich verwende einen Allegro A4935-MOSFET-Treiber und IRFS7530TRL7PP-MOSFETs. Hier ist das Schema:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

bitte definiere "sehr warm". 60 Grad? 100 Grad? 40 Grad? Könntest du einen Schaltplan zur Verfügung stellen? Haben Sie etwas Kupfer zur Wärmeableitung auf Ihrer Leiterplatte? Welche Mosfets und welche Mosfet-Treiber verwendest du? EDIT: Wie viel Strom verbrauchst du eigentlich? Bei welcher Spannung?
Haben Sie Widerstände am Gate, um den Einschaltstrom zu steuern? Heizung ist ICH 2 R und Sie könnten für kurze Zeit ziemlich viel von mir haben ...
Welcher Treiber, welche MOSFETs? Ein Schaltplan würde helfen. Beachten Sie, dass bei der Berechnung der Verlustleistung auch die Treibereigenschaften hinzugefügt werden müssen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Gate-Treiber beim Einschalten von FETs Ampere liefern (und beim Ausschalten sinken).
Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Gate-Treiber wärmer laufen als die MOSFETs, die sie ansteuern.
Wenn der Durchschnitt 9 mA beträgt, berechnen Sie, wie viel es zum Zeitpunkt des Umschaltens ist.
Schaltplan für anständige Antwort erforderlich.
Ich habe einen Schaltplan angehängt. Hängt die Verlustleistung im Treiber vom Spitzenstrom oder vom Durchschnittsstrom ab? Es scheint, dass der durchschnittliche Strom unabhängig vom Gate-Widerstand gleich sein sollte, da die gleiche Ladung mit der gleichen Frequenz geliefert werden muss.

Antworten (2)

Ein Strom der Gate-Ladung *Schaltfrequenz wird von der Versorgung verbraucht. Bei 6 FETs sind das dann 6*350nC*25kHz = 53 mA. Dies erzeugt eine Leistung von 53 mA * 40 V = 2,1 W. Diese Leistung wird zwischen dem IC und den Gate-Treiber-Widerständen dissipiert. Diese Gesamtleistung kann berechnet werden, ohne die genaue Wellenformform zu kennen.

Um zu wissen, wie viel in den Gate-Widerständen im Vergleich zum IC steckt, müssten Sie den Einschaltwiderstand des Treibers des IC kennen, und dann wird die Leistung proportional zu den Widerständen aufgeteilt. Der A4935 hat einen Gate-Treiberwiderstand von etwa 10 Ohm, und Sie haben etwa 5 Ohm Gate-Widerstände, sodass 67 % der Leistung im IC und 33 % in den 6 Gate-Widerständen liegen, sodass der IC jeweils 1,4 W verbraucht Widerstand verbraucht etwa 0,1 W.

„Zum Anfassen zu heiß“ sind etwa 70–80 °C für eine Kunststoffverpackung. Abhängig von Ihrem PCB-Kühlkörper ist es möglich, dass ein Temperaturanstieg von der Umgebung (25 C) durch 1,4 W verursacht wird.

Wenn ein Kondensator über einen Widerstand geladen wird, werden Sie feststellen, dass 1/2 der Energie im Kondensator landet und 1/2 im Widerstand verbrannt wird. Wenn Sie den Kondensator entladen, wird die gesamte Energie des Kondensators im Widerstand verbrannt.

In Ihrem Setup befindet sich der größte Teil des Widerstands im Treiberchip, sodass er heiß wird.

Denken Sie daran, dass der Miller-Effekt schlecht für Leistungs-MOSFETs ist. Dies bedeutet, dass Ihr Treiber kühler läuft, wenn keine Drain-Spannung vorhanden ist.

Gate-Widerstände helfen dabei, den Treiber-Chip-Kühler zu betreiben, indem sie einen Teil der Wärme auf sie übertragen. Sie könnten mit Gate-Widerständen beginnen, die ungefähr dem Widerstand des MOSFET-Treiberchips entsprechen. Bei 25Khz kommt man wahrscheinlich damit durch.

Wenn Sie sich außerdem das Blockdiagramm eines Gate-Treibers ansehen, handelt es sich im Grunde genommen um einen Gegentaktverstärker, der für den Betrieb mit 100 kHz ausgelegt ist - das Ansteuern von MOSFETs ist energetisch nicht billig, insbesondere das Einkoppeln des Miller-Effekts, der dies kann veröffentlichte Gate-Kapazitäten "vergrößern".
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