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SMD-Ferrite dämpfen Störsignale in Schaltreglerschaltungen

Überschwinger einfangen

13. Mai 2015, 13:39 Uhr | Von Christopher Richardson und Ranjith Bramanpalli

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Schritt 2: Bootstrap-Durchschnittsstrom berechnen oder messen

Der mittlere Bootstrap-Strom für einen High-Side-Leistungs-MOSFET lässt sich gemäß Gleichung 1 berechnen:

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Im Beispiel arbeitet der Wandler mit 260 kHz, und das Datenblatt für den Leistungs-MOSFET Si7852DP gibt eine maximale Gate-Ladung von 41 nC an. Rechnet man mit einer Anstiegszeit von 1 % der Periodendauer, um 41 nC zuzuführen, so erhält man – analog zu Gleichung 2 – einen mittleren Strom während der Ein-Phase des MOSFET von ungefähr 5,3 mA.

Der Bootstrap-Strom enthält auch Stromspitzen von 1 A oder mehr, welche durch die Schaltvorgänge des MOSFET verursacht werden. Diese sind typischerweise deutlich kürzer als 100 ns. Ihr Einfluss auf die Eigenerwärmung des SMD-Ferrits ist minimal und kann somit prinzipiell vernachlässigt werden. 

Schritt 3: Ferrit mit dem höchsten Widerstand bei f_RING auswählen

Oberflächenmontierte Ferritkernspulen der Baureihe WE-CBF von Würth Elektronik sind in Baugrößen zwischen 0402 und 1812 erhältlich. Besonders kostengünstig sind Exemplare der Formate 0603 und 0402, wobei Exemplare des Formats 0603 mit MaximaIimpedanz bei 150 MHz sogar einen Durchschnittsstrom von 50 mA bewältigen können. Für den in diesem Beispiel auftretenden Treiberstrom von ca. 5 mA ist dies mehr als ausreichend dimensioniert.

Es werden verschiedene Versuchsreihen durchgeführt, bei denen die Originalschaltung ohne Regelung der Änderungsgeschwindigkeit mit drei Alternativen verglichen wird. Wahlweise eingefügt werden ein Standardwiderstand von 16,2 Ω, eine Ferritkernspule vom Typ 74279265 (ein Bauteil im Format 0603 mit einem Widerstand von 600 Ω bei 150 MHz) und eine Ferritkernspule vom Typ 742792693 (ebenfalls im 0603-Format und mit einem Widerstand von 2200 Ω bei 100 MHz, was einem Widerstand von ca. 1500 Ω bei 150 MHz entspricht).