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Forum: Mikrocontroller und Elektronik TDA2030 als Mosfet Treiber?

Autor: Jens 343 (jens343)
Datum: 20.07.2008 11:40

Hallo Forum,
Ich wollte mal etwas wichtiges fragen.
Der TDA2030 lässt sich doch auch als normalen Power-OP-Amp benutzen
oder?
Des einzigste Manko ist dass keiner die Grenzfrequenz angibt aber bis
140khz soll ja nach Datenblatt her.

"Power Bandwidth
(-3 dB)
Gv = 30 dB
Po = 12W RL = 4ohm
10 to 140,000 Hz"

Amerikanisch also , durch . ersetzen.

Ich binn relativ günstig an 10 Exemplare gekommen und suche somit einen
Verwerdungszweck.

Damit kann man doch sicher einen niederomigen Mosfet Treiber
konstruiren, für die dicken Geschosse, oder eben je nach dem wie hoch
die Maximalfrequenz ist für schnelles switching.

Also würe ich das ganze als Komparator schalten

VCC+ an 12V
VCC- an Gnd
inverting Input über einen 1/1 Spannungsteiler an 5V hängen
non-inverting Input direkt an µC-Pin
Output über 1Ohm an irgendein Gate

Würde des so gehn?

Gruß Jens
Autor: Düsentrieb (Gast)
Datum: 20.07.2008 12:46

radio eriwan sagt: im prinzip,,ja !
aber der 2030 schaltet nicht gerade schnell...siehe db
für ein ein-aus des fet reichts sicher dicke, auch ne pwm mit zb 10hz
geht, aber ne schnelle pwm kannste abhaken..
dazu nusste schon nen richtigen gate treiber nehmen
Autor: Jens (Gast)
Datum: 20.07.2008 12:55

Hi, danke für deinen Beitrag, aber du hast ned wirklich gelesen was ich
vorhab oder, oder mal in das zitierte geschaut,ich denke dass 100khz
drinn sind.

Gruß Jens
Autor: Andreas Kaiser (a-k)
Datum: 20.07.2008 13:02

Wenn dir eine Schaltzeit von 10µs ausreicht, kannst du den (logic level)
MOSFET auch gleich direkt an den Controller-Pin hängen. Ausserdem wirst
du dem TDA wahrscheinlich eine negative Versorgung angedeihen müssen,
weil der FET sonst u.U. nicht sauber abschaltet. Der TDA ist sicherlich
weder vorne noch hinten rail2tail.
Autor: Andreas Kaiser (a-k)
Datum: 20.07.2008 13:09

Tip zur Interpretation vom Handbuch: 140KHz Bandbreite heisst, dass ein
140KHz Sinus mit 3dB Abschwächung durchkommt, die Oberwellen
entsprechend schlechter. Nur ist ein Sinus genau das, was du am Ausgang
nicht haben willst. Wenn der Ausgang noch nach Rechteck aussehen soll,
dürfte es diesem Wert zufolge eher in der Grössenordnung von 30KHz
liegen.
Autor: Jens (Gast)
Datum: 20.07.2008 13:14

Ok,
der TDA stammt aus dem Autobereich und die Bspschaltung hat nur eine
positive Spannung und VCC- ist an GND festgeklemmt, der LS ist direkt am
Ausganng.

Nein mir gehts grad ums Prinzip, NE555 annen Eingang, dicker Mos
dahinter und ab an den DST oder Zeilentrafo, da ist schnelles schalten
Pflicht.

Ich mein ja nur ob das ganze so prinzipiell gehen würde, ich strebe
minimale Schaltzeiten ohne Spezialteile an, also sozusagen quer durch
die Bastelkiste.


Das wär ja das Datenblatt

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/2504...


Gruß Jens
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 20.07.2008 13:15

Nein die 100Khz sind nicht drin . Der TDA2030 ist dafuer zu langsam.

Laut Datenblatt hat er eine Slewrate von ca. 8V/us.
(laut Datenblatt TDA2030A im Datenblatt vom TDA2030 fehlt diese Angabe)

Um deinen Ausgangspegel von 12V zu erreichen brauch er ca. 1.5uS.

100Khz = 10us

Davon beim einschalten 1.5uS und beim ausschalten 1.5us abziehen bleiben
fuer den Schaltbetrieb 7uS. Die andere Zeit 3us ist er mehr oder weniger
im Linearen Betrieb.

Gruss Helmi
Autor: Andreas Kaiser (a-k)
Datum: 20.07.2008 13:21

Jens wrote:

> der TDA stammt aus dem Autobereich und die Bspschaltung hat nur eine
> positive Spannung und VCC- ist an GND festgeklemmt, der LS ist direkt am
> Ausganng.

Ein Lautsprecher ist kein MOSFET und der Gleichspannungsanteil am
Ausgang vom TDA wird per Elko abgetrennt. Wie gedachtest du dieses
Problem bei MOSFET als Last zu lösen? Oder willst du den Elko drin
lassen?

> Nein mir gehts grad ums Prinzip, NE555 annen Eingang, dicker Mos
> dahinter und ab an den DST oder Zeilentrafo, da ist schnelles schalten
> Pflicht.

Versteh ich jetzt nicht. Wenn schon ein NE555 das Schaltsignal liefert,
warum dann noch einen TDA2030? Der Ausgang vom bipolaren NE555 ist doch
selber schon nicht wirklich schwach auf der Brust.

> minimale Schaltzeiten ohne Spezialteile an, also sozusagen quer durch
> die Bastelkiste.

Die übliche Schaltung aus BC547/557 oder BC337/327 funktioniert
garantiert besser und sollte sich in dieser Kiste ebenfalls finden
lassen.
Autor: Jens (Gast)
Datum: 20.07.2008 13:24

Danke Helmut,
ich denke ich habe die Rechnung verstanden, das ganze wäre nicht sehr
Effizient in der Größenordnung, du hast mein Verständnis erweitert,
solche Sachen lernt man nunmal nicht auf dem Gymnasium.(Bayern eben)

Irgendwelche Tips wie man sowas ausrechnet wenn ich z.b diskret mit NPN
und PNP einen Versuchstreiber aufbaue?
Ich möchte gerne die DST-Ansteuerung bevor ich wieder bei Reichelt
bestelle testen, mir gehts immer so: Vor einer Woche bestellt, und die
Hälfte vergessen.

Entweder mach ich das ganze nun diskret oder beiß mir innen Arsch und
bestelle.

Das ganze diskret aufbauen wäre kein Problem, die Umladezeit zu
errechnen wäre aber schwerer, muss dann mit Kondensatorladungen rechnen
oder, ich denke ich krieg das wohl irgendwie hin.

Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in
% von der Schaltzeit her?


GRuß Jens
Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
Datum: 20.07.2008 15:18

>Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in
>% von der Schaltzeit her?

Das kann man so nicht direkt sagen. Man kann den FET ja auch linear
betreiben.

Beim Schaltbetrieb gibt es 3 Stellen wo Verluste auftreten koennen.

1.   Beim einschalten.
2.   Beim ausschalten
3.   In der Leitendphase

Beim ein und ausschalten hast du gleichzeitig am Transistor eine hohe
Spannung und einen hohen Strom anstehen die folglich eine
Verlustleistung produzieren. Wenn man in erster Naehrung annimmt das die
Spannung linear mit der Zeit faellt (steigt) und der Strom
dementsprechend steigt (faellt)kann man die Verluste in etwa mach der
Formel

P = U*I/2  berechnen.

in der Leitendphase ist die Verlustleistung im Transistor durch den Ron
Widerstand gegeben.

Pleit = Ron * Id^2

Diese beiden Verluste duerfen die Gesammtverlustleistung des Transistor
nicht uebersteigen.

Was muss der Treiber koennen ?

Der Treiber muss die Gate-Source Kapazitaet umladen koennen. Zusaetzlich
zur Gate-Source Kapazitatet kommt noch die durch den Miller-Effekt
verstaerkte Gate-Drain kapazitaet dazu. Wobei diese Millerkapazitaet
nicht ueber die ganze Zeit des umschaltens von Ein nach Aus und
umgekehrt eine Rolle spielt. Ihren staerksten Einfluss hat sie in dem
Moment wo der Transistor durch den Kennlinienknick geht weil in dem
Moment die Spannungsaenderung am Drain am groessten ist. Man kann diese
Kapazitaet berechnen wenn man die Spannungsverstaerkung der Schaltung
kennt.
Dann ist

Cmil = Vu*Cd
 wobei Vu die Spannungsverstaerkung ist die man naehrungsweise aus der
Steilheit (Forward Transconductance) des Transistors und dem
Lastwiderstand berechnen kann.

Vu = S * RL

Der Treiber muss nun diese Kapazitatet umladen koennen. Dazu muss er nun
einen Strom in das Gate fliessen lassen koennen.
Dieser Strom berechnet sich folgendermassen:

U*C/ton = I

Dabei ist U die Schaltspannung am Gate. C die Kapazitaet am Gate und ton
die Zeit um den Transistor einzuschalten. Wobei es bei ton wiederum um
einen Kompromiss handelt. Einerseits soll der Transistor so schnell wie
moeglich ein/aus geschaltet werden um Schaltverluste zu vermeiden
andererseits steigt dabei der Gatestrom zum Umschalten an. Da aber die
Treiberstufe nur einen begrenzten Strom zu liefern vermag sollte man
diesen mit einem kleinen Gatevorwiderstand begrenzen. Auch hat eine zu
schnelle Ein/Ausschaltzeit ein weiteres Problem die der EMV. Auch
fuehren zu kleine Schaltzeiten zu hohen Spannungsspitzen in den
Leiterbahnen zum Transistor.

U = L * di/dt

Wobei L die Induktivitaet der Leiterbahnen und Draehten zum Transistor
ist.
di/dt  die Stromanstiegsgeschwindigkeit des Laststromes ist.

Nur mal als Beispiel:
Induktivitaet im Lastkreis ca. 1uH
Schaltgeschwindigkeit 30A/us
ergibt eine Induktionsspannung von 30V!
Tritt diese jetzt im Sourcekreis auf koennte der Transistor sogar
zerstoert werden weil die maximale Gate-Sourcespannung normalerweise in
der Grossenordung von 20V liegt. Von daher als Schutzmassnahmen:
Stromanstiegstgeschwindigkeit begrenzen durch kleineren Gateladestrom
und Zenerdiode zwischen Gate u. Source schalten und die so nahe wie
moeglich am Transistor.


Gruss Helmi
Autor: Arno H. (arno_h)
Datum: 20.07.2008 16:15

>Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in
>% von der Schaltzeit her?
100% sind hier zulässig, denn (un)sinnigerweise ist der
Sättigungsbereich des Bipolartransistors der lineare Bereich beim MOSFET
und umgekehrt.

Arno

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