Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET TW045N120C Kurzschlussschutz maximale Zeit ?

Dirk F. schrieb:
> Ist das eine reelle Größenordnung ?

Ja, Reaktionszeit 1us und 5us braucht dann der Gate-Treiber zum umladen.

Du kannst die Zeit durch eine Spule in der Leitung beeinflussen, je mehr 
uH, um so langsamer steigt der Strom nach einem Kurzschluss, und um so 
mehr Zeit hat man zwischen Erreichen der Schaltschwelle bis zum 
tatsächlichen Abschalten (bei dem ja noch mehr Strom fliesst).

Umgekehrt, hast du eine extrem niederohmige und niederinduktive 
Ankopplung, Akku an Akku oder so, dann sind 6uS vielleicht schon zu 
lang, die gelten für die Induktivität des Stromnetzes.

Dirk F. schrieb:
> Möchte mich jetzt um den Kurzschlussschutz kümmern.

Wenn ich einmal fragen darf: Wie realisierst du den Kurzschlussschutz.

Dirk F. schrieb:
> Frage:  Welche Größenordnung darf die Verzögerungszeit vom
> Auftreten/Erkennen einen Kurzschlusses
Frage: wiviel Strom kann bei dem Kurzschluss überhaupt fließen?

> Ich meine Beiträge im Internet gefunden zu haben, wo von max. ca. 6 us
> gesprochen wird ?
Man findet so allerhand im Internet. Und ganz oft findet man das, wonach 
man sucht.

Der einzig relevante Parameter ist das Grenzlastintegral i²t. Wenn du 
diesen Wert überschreitest, dann ist der Transistor (partiell) 
überlastet und nimmt (partiell) Schaden. Blöderweise ist der von der 
Temperatur abhängig, deshalb findet man ein SOA-Diagramm. Und dort 
solltest du drin bleiben. Bei deinem Mosfet sind 114A für 10µs erlaubt.

Frank O. schrieb:
> Wie realisierst du den Kurzschlussschutz.
Das sollte auf jeden Fall keine Software beteiligt sein.

Lothar M. schrieb:
> Das sollte auf jeden Fall keine Software beteiligt sein.

Ich will jetzt auch mal wieder etwas bauen und genau deshalb frage ich, 
weil ich die Software kritisch finde.
Dachte vielleicht etwas mit Thyristor?

Ich würde einfach ein Flipflop nehmen, das kann dann über einen µC 
einfach zurückgesetzt werden.
Man kann auch ein Monoflop nehmen, dann hat man ein Hiccup-Verhalten 
(automatischer Neustart nach x Sekunden).

Danke!

Frank O. schrieb:
> Wenn ich einmal fragen darf: Wie realisierst du den Kurzschlussschutz.

Mit 50 MOhm Shunt und nachgeschal´teten Transistor mit 0,7V Basis 
Schwellenspannung   >>>   I = 0,7V / 50mR =  14A
Dann über einen Optokoppler auf einen 74HC Flip-Flop, dann zum Gate 
Treiber

Lothar M. schrieb:
> Bei deinem Mosfet sind 114A für 10µs erlaubt.

OK. Danke.  Hoffe es können noch einige us länger sein, weil der Strom 
ja ansteigend ist.

Dirk F. schrieb:
> Mit 50 MOhm Shunt und

Ist das nicht ein bißchen viel?

Dirk F. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Bei deinem Mosfet sind 114A für 10µs erlaubt.
>
> OK. Danke.  Hoffe es können noch einige us länger sein, weil der Strom
> ja ansteigend ist.

Offiziell kann es nicht länger sein, als das, was im DB spezifiziert 
wurde. Es ist sogar schlimmer, heißt, es ist sogar kürzer im realen 
Leben, denn die SOA-daten gelten ja üblicherweise nur für 25°C. Wenn der 
T schon kräftig am Schwitzen ist, dann isses eben weniger.

Jens G. schrieb:
> Offiziell kann es nicht länger sein, als das, was im DB spezifiziert

Was ich meine ist, dass die Kurzschlusserkennung ja schon bei 14 A 
beginnt, und dann der Strom aufs zulässige Maximum von 114A ansteigt.
Diese Zeitspanne denke ich kann etwas länger als 10us sein.

Jens G. schrieb:
> Ist das nicht ein bißchen viel?

Nee, bei 300 V Nennspannung macht der Spannungsabfall nix....
Ich brauche ja die 0,7V  für meine Ansteuerung des  Transistor.

Dirk F. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Ist das nicht ein bißchen viel?
> Nee
Naja, sicher doch, denn 50 **MOhm** sind 50 **Mega** Ohm und das ist 
immerhin immerhin der Faktor 1000.000.000 mal mehr als 50 **mOhm** = 50 
**Milli** Ohm.

Mag sich für einen Anfänger akribisch anfühlen, aber merke: es sind 
schon wegen viel kleinerer Abweichungen Marssonden abgestürzt. Und da 
war es nur der Faktor 4,4 (Pounds of Force (lbs) statt Newton (N)):
- 
https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html
- https://www.google.com/search?q=Pounds+of+Force+Newton

Dirk F. schrieb:
> dass die Kurzschlusserkennung ja schon bei 14 A beginnt
Der Wert ist neu.

> und dann der Strom aufs zulässige Maximum von 114A ansteigt.
Bei einem echten Kurzschluss geht das ratzfatz. Aber dazu müsste man die 
Schaltung, die Versorgung und den realen Aufbau kennen.

> Diese Zeitspanne denke ich kann etwas länger als 10us sein.
Vermutlich schon, aber es ist dem Silizium egal, was du denkst. Du musst 
den Wert entweder berechnen oder du musst ihn messen, wenn das Berechnen 
nicht geht oder zu kompliziert ist. Erst dann weißt du tatsächlich, was 
da los ist. Und für den Mosfet geht es nur um Tatsachen.

Hallo,

du Hast durch die Wahl eines SiC auch noch andere Probleme. Die Sic sind 
richtig schnell. Wenn du da bei über 100A den Trasnsistor abschaltest 
dann hast du durch die ganzen Induktivitäten erheblich 
Schaltüberspannung. Gut, du hast hier reichlich Abstand bei 300V Betrieb 
mit einem 1200V Mosfet. Aber bei nicht idealem Aufbau kann da schon 
einiges an Überspannung zusammenkommen.
Es ist keine Seltenheit, das der Mosfet/IGBT den Kurzschlussstrom noch 
überlebt um dann sehr plötzlich an Überspannung zu sterben.

Benjamin K. schrieb:
> du Hast durch die Wahl eines SiC auch noch andere Probleme.

Ja, hatte ich.
Zu steile Spannungsflanken bei 10 Ohm Gatewiderstand.
Habe den auf 10K erhöht. Jetzt ist die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit 
300V/5us

Lothar M. schrieb:
>> dass die Kurzschlusserkennung ja schon bei 14 A beginnt
> Der Wert ist neu.

Nee, steht doch weiter oben.

Lothar M. schrieb:
>> Diese Zeitspanne denke ich kann etwas länger als 10us sein.
> Vermutlich schon, aber es ist dem Silizium egal, was du denkst. Du musst
> den Wert entweder berechnen oder du musst ihn messen, wenn das Berechnen
> nicht geht oder zu kompliziert ist. Erst dann weißt du tatsächlich, was
> da los ist. Und für den Mosfet geht es nur um Tatsachen.

Als Anlage die aktuelle Berechnung.
Was mich stört ist der gähnend langsame Optokoppler.

Gibt es hier keinen schnelleren ?
- 3 bis 5KV Isolation.
- max. 2 mm Bauhöhe
- 4-Pin SMD

Lothar M. schrieb:
> Mag sich für einen Anfänger akribisch anfühlen

Ich bin ja auch gegen die Haarspalter, aber bei Maßeinheiten ist das 
schon richtig.
Man muss sich nur einmal vorstellen, dass man ein Medikament gespritzt 
bekommt, mit einem Milliliter Wirkstoff. Ein Megaliter (würde man dann 
wohl eher in Kubikmeter angeben) will wohl niemand bekommen.

Frank O. schrieb:
> aber bei Maßeinheiten ist das
> schon richtig.

Ja hatte halt versehentlich das M Gross (Mega) anstatt klein (Milli) 
geschrieben.
Aber bei einem Shunt sollte wohl jedem klar sein, dass es Milli sein 
sollte....

Dirk F. schrieb:
> Aber bei einem Shunt sollte wohl jedem klar sein, dass es Milli sein
> sollte....

Ein bißchen Erziehung kann nicht schaden, denn in anderem Kontext ist 
das dann eben nicht so klar, oder stiftet nur Verwirrung ...

Dirk F. schrieb:
> Was mich stört ist der gähnend langsame Optokoppler.
> Gibt es hier keinen schnelleren ?

Gegen den Kurzschluss statt FODM1009, der Gatetreiber ist doch optimal?
ACPL-W61L-060 oder -560, wurde leider von Broadcom geschluckt, aber 
ansonsten nicht schlecht. Echter CMOS-Ausgang, und die Schaltzeiten sind 
bei 2mA LED-Strom spezifiziert.

Edit: deine Bauhöhe beißt sich mit der Isolationsspannung.
 - W61L 8mm 8kV 3.3mm dick
 - M61L 6mm 6kV 2.6mm dick

Bauform B. schrieb:
> ACPL-W61L-060

Hallo, danke für den Hinweis.
Dann muss ich halt das Layout ändern, dann sollte der passen.

Dirk F. schrieb:
> Was ich meine ist, dass die Kurzschlusserkennung ja schon bei 14 A
> beginnt, und dann der Strom aufs zulässige Maximum von 114A ansteigt.
> Diese Zeitspanne denke ich kann etwas länger als 10us sein

Fas kommt, wie beschrieben, auf die Induktivität der geschalteten 
Leitung an, aber darüber hast du ja kein Wort verloren.

Michael B. schrieb:
> auf die Induktivität der geschalteten Leitung an

Weil ich die Werte nicht kenne.
Wir liefern nur das Schaltgerät zum Einbau in einen Schaltschrank.
Netzimpedanz, Zuleitungslänge unbekannt.
Leitungslänge zum Verbraucher: Unbekannt.

Jens G. schrieb:
> Ein bißchen Erziehung kann nicht schaden, denn in anderem Kontext ist
> das dann eben nicht so klar, oder stiftet nur Verwirrung ...

In diesem Thread und bei diesem TO ist das schon ziemlich klar, dass das 
ein Schreibfehler war, aber erziehen muss hier keiner irgendwen.
Ich würde mir auch nicht anmaßen, anderer Leute Kinder zu erziehen und 
erst recht keine Erwachsenen.
Ende letzten Jahres wollte das eine Nachbarin mit mir versuchen, die ist 
10 Jahre älter. Seit dem sehe ich sie hier nicht mehr. Die Packung hat 
dann wohl gereicht.

Also mal wieder zurück zum Thema.

Würde eine Umstellung von MOSFET auf IGBT eine Verbesserung zum Thema 
maximale Kurzschlusszeit  bewirken ?
Das SOA Diagramm vom IGBT sieht irgendwie viel besser aus.....

Hier MOSFET

Dirk F. schrieb:
> Das SOA Diagramm vom IGBT sieht irgendwie viel besser aus.....

Womöglich sind die deshalb heute in den Schweißinvertern drin.
Der Unterschied ist gewaltig. Hätte ich so erstmal nicht vermutet.

> Weil ich die Werte nicht kenne.
> Wir liefern nur das Schaltgerät zum Einbau in einen Schaltschrank.
> Netzimpedanz, Zuleitungslänge unbekannt.
> Leitungslänge zum Verbraucher: Unbekannt.

Dafür gibt es Normen in denen typische Werte drin stehen für 
verschiedene Situationen (Stahlwerk hat andere Zahlen als Kleingewerbe). 
Ihr könnt dann auf das Gerät schreiben nach welcher Norm ihr getestet 
habt. Und wenn es beim Kunden bei Kurzschluss durchbrennt könnt ihr ihm 
sagen dass er aber ein ungewöhnlich niederimpedantes Netz hat und ihm 
raten doch einen Filter bzw. eine Induktivität vorzuschalten die das 
dI/dt etwas reduziert.

Danke Georg S.  für den guten Hinweis.

Wir werden erst mal versuchen das Maximum herauszuholen  (Schnelles 
Abschalten, geeignete Halbleiter...u.s.w)

Dirk F. schrieb:
> Weil ich die Werte nicht kenne

Ja nun, dann baust du halt eine ein, als Mindestinduktivität mit der 
deine Abschaltung zurecht kommt.

Deutsche Ingenieure sind ja bald noch schlimmer als Inder.

Dirk F. schrieb:
> Das SOA Diagramm vom IGBT sieht irgendwie viel besser aus.....

Der IGBT hält keine 80A bei 1200V UDS aus.

Er kann nur umschalten zwischen beiden.

Weshalb sollte man gegen Kurzschluss schuetzen wollen ?
Weil eine Quelle viel mehr wie den zulaessigen Strom fuer den FET 
liefern kann und die Last auf Kurzschluss gehen kann. Wie zB ein Motor 
welcher blockieren kann.
Dann hat man ja die Induktivitaet des Motors welche den Stomanstieg 
limitiert. Die Schaltung muss ja eh schneller wie der Motor sein, sonst 
ist nichts mit Regulieren.
Optokoppler ? Was soll ein Optokoppler ? Wenn du sowieso eine Schaultung 
auf anderem Potential hat, kannst du auch gleich eine Trafokopplung 
nehmen. Die sind viel schneller.

Dirk F. schrieb:
> Ja hatte halt versehentlich das M Gross (Mega) anstatt klein (Milli)
> geschrieben.
Du hast dann aber auch "versehentlich" darauf beharrt, das das ja wohl 
schon korrekt sei.

Dirk F. schrieb:
> Das SOA Diagramm vom IGBT sieht irgendwie viel besser aus.....
Obacht: RBSOA != SOA

Purzel H. schrieb:
> Weshalb sollte man gegen Kurzschluss schuetzen wollen ?

Du hast scheinbar keine Ahnung von der Praxis.
Wenn eine Großanlage von vielen Firmen aufgebaut wird ,
was glaubst Du, wie viele Verkabelungsfehler da vorhanden sind, die u.a. 
auch Kurzschlüsse verursachen können.

..oder bei der späteren Wartung Fehlersuche im Störfall.
Ein versehentlicher Kurzschluss kann nie ausgeschlossen werden.