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Die DRSSTC 7 ist nach einer beinahe einjährigen Pause der Nachfolger der DRSSTC 6. Erstmals wurde eine “intelligente” Startautomatik eingebaut, um keinen Stelltransformator zu benötigen. Desweiteren wurde eine Prototypschaltung zum Treiben der Vollbrücke verwendet.
Dieser BPD (Bridge Pre Driver) ist ein Konzept, welches mir schon seit längerer Zeit im Kopf herumgeschwirrt ist.
Normale DRSSTCs bzw deren Treiber werden mit etwa 12 bis 15 Volt angesteuert. Also ist auch die Amplitude des Ausgangssignals auf etwa diesem Pegel. Da das Ausgangssignal über einen GDT (Gate Drive Transformer) zur Brücke geleitet wird, um eine effiziente galvanische Trennung zu erreichen, steht natürlich nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung.
Ein IGBT in einer Brücke benötigt für gewöhnlich mehr als 15 Volt um effizient und schnell zu schalten. Da die Flanken bei höherer Gatespannung steiler sind, verwendet man 1:2 GDTs. Also haben die Sekundärspulen eines solchen Übertragers die doppelte Windungszahl wie die Primärspule. Das bedeutet aber auch, dass bei beispielsweise 30V 200mA an einer der Sekundärspulen 15V 400mA zuzüglich Verlustleistung im Kern vom Treiber geliefert werden müssen.
Das hört sich alles noch nicht nach einem Problem an, wird aber problematisch, wenn man sich Simulationen anschaut, die einen IGBT bei etwa 200kHz und dessen Gatestrom zeigen.
IGBTs benötigen sehr hohe Pulsströme, um eine ordentliche Flankensteilheit zu gewährleisten. Bei einem IGBT mittlerer Leistung kann der Umladestrom teilweise bis zu 10A und mehr betragen. Dieser Strom fließt zwar nur über einen Zeitraum von wenigen 100nS, doch trotzallem kann ein schwacher Treiber einen solchen Pulsstrom nicht zur Verfügung stellen. Die Spannung würde zusammenbrechen und die Flankensteilheit leidet dann natürlich darunter. Das kann so weit gehen, dass durch ungenügende Treiberleistung eine Funktion nicht mehr gewährleistet ist, oder seltsame Fehler auftreten.
Der BPD setzt genau bei diesem Problem an. Im Grunde genommen ist diese Schaltung nichts Besonderes. Sie wurde so konzipiert, dass sie an jeden gebräuchlichen Treiber angeschlossen werden kann. Der Vorteil dieser Schaltung ist die Umkehrung der Verhältnisse eines GDT.
Der BPD arbeitet mit einer Spannung von rund 80Volt. Der Vorteil dieser hohen Spannung ist der relativ niedrige Strom, der in der Primärspule fließt. Bei etwa 20 Primärwindungen und nur 5 Sekundärwindungen, die aus dicker Litze bestehen, stehen dort 1/4tel der Eingangsspannung beim 4 fachen Strom zur Verfügung.
Da in dieser nachgeschalteten Treiberstufe natürlich Leistungs Mosfets verwendet werden, ist die Treiberstufe viel robuster und verträgt kurzzeitig auch extreme Überlast. So ist es mit dieser Schaltung auch möglich, große IGBTs mit großen Gate Kapazitäten zu betreiben, und das komplett galvanisch getrennt, ohne komplizierte High Side Treiber verwenden zu müssen.
Aber nun zur eigentlichen Spule.
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