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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT Verstärkerscaltung


Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

ich habe folgendes Problem: Ich muss ein Signal, welches +/-12V (50kHz) 
hat auf bis zu +/- 400V verstärken (+400V vorhanden, werden extern 
eingespeist). Das ganze soll über eine Gleichspannung (diese kann 
zwischen 0 und +48V eingestellt werden) geregelt werden können. Die 
Ausgangsströme sind relativ gering (unter 1A). Ich habe mir schon 
diverse Verstärkerschaltungen angeschaut. Aber irgendwie fehlt mir die 
richtige Idee.
Achso: Das ganze soll möglichst ohne Transformator, sondern nach 
Möglichkeit mit IGBTs, MOSFETs etc. geschehen.

Über Tips wäre ich sehr dankbar.

Grüße
Chris

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich fasse mal zusammen, ob ich das richtig verstanden habe:
Am Eingang hast du ein Signal (Rechteck?) mit +/-12V, das je nach 
Steuerspannung (0-48) auf 0- (+/-)400V verstärkt werden soll?

Falls das so ist, dann würde ich eine Vollbrücke mit Mosfets bauen 
(müsste man mal durchrechnen, aber ich denke bei 1A haben Mosfets 
weniger Verluste als IGBTs bei 50kHz), und die Betriebsspannung der 
Brücke mit einem Stepdown je nach Steuerspannung regeln.

Autor: Chris (Gast)
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ja, du hast es richtig verstanden.

Danke schonmal für deine Hilfe. Aber den Stepdown Wandler müsste ich 
dann ja durch einen mikrocontroller oder ähnliches ansteuern oder sehe 
ich das gerade falsch? Jedenfalls soll die gesamte Schaltung ohne µc 
o.ä. auskommen.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Ich fasse auch mal zusammen:

Die Steuerspannung ist sozusagen die Verstärkung:
0    => kein Ausgangssignal.
48V  => die +12V werden zu +400V und die
        die -12V werden zu -400V?

Dazwischen ist alles linear. Das ist komplizierter als es zuerst klingt.

Du brauchst eine Vollbrücke mit 400V. Angesteuert werden müssen immer 
die gegenüberliegenden Transistoren. Soweit sogut. Das Tastverhältnis, 
mit dem angesteuert werden muss, muss so berechnet werden:

abs(0..+/-12V) * (0..48V) = 0..100%
Das Vorzeichen dieser Rechnung gibt an, welche T anzusteuern sind.


Wenn du das so machst, dann hast du zwischen der Brücke eine getaktete 
Sannung, dessen Mittelwert (über mehrere PWM-Ts) deiner Vorgabe 
entspricht.

Autor: Chris (Gast)
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die +/- 12V werden nicht direkt zu +/-400V.
die +/-12V werden über einen PAL Baustein zur Verfügung gestellt. Diese 
geben quasi nur die Frequenz vor.
Die 0-48V können aber durchaus zu +/-400V gewandelt werden (in der 
Frequenz, wie die +/-12V). Möglich wäre auch, +400V von extern zu 
beziehen, aber eher nur als 2. Variante, da dies für mich die 
schlechtere Lösung wäre...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Also die 12 V als 50KHz Takt, der durch Deine zu entwickelnde Schaltung 
auf 0...400V angehoben wird, ebenfalls mit 50kHz am Ausgang.

0V entstechen 0V Ausgang
+24V entsprechen 200V/50KHz Ausgang
+36V entsprechen 300V/50kHz am Ausgang
+48V entsprechen 400V/50kHz am Ausgang.
USW.


So richtig wiedergegeben? Oder wie meinst Du es?

hth,
Andrew

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>die +/- 12V werden nicht direkt zu +/-400V.
>die +/-12V werden über einen PAL Baustein zur Verfügung gestellt. Diese
>geben quasi nur die Frequenz vor.
>Die 0-48V können aber durchaus zu +/-400V gewandelt werden (in der
>Frequenz, wie die +/-12V). Möglich wäre auch, +400V von extern zu
>beziehen, aber eher nur als 2. Variante, da dies für mich die
>schlechtere Lösung wäre...

Hä? Wie jetzt nochmal?
Jetzt bin ich vollkommen verwirrt...

Autor: Chris (Gast)
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ja. Um weitere Missverständnisse vorzubeugen:

0V entstechen 0V Ausgang
+24V entsprechen +/- 200V/50KHz Ausgang
+36V entsprechen +/- 300V/50kHz am Ausgang
+48V entsprechen +/- 400V/50kHz am Ausgang.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>ja. Um weitere Missverständnisse vorzubeugen:

Also 0..48V werden zu 0..400V

und das andere ist nur der PWM-Takt?

Dann schreib das doch gleich so hin. und wo ist jetzt das Problem?

Autor: Chris (Gast)
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>Hä? Wie jetzt nochmal?
>Jetzt bin ich vollkommen verwirrt...

sorry, hab mich da ganz schön unklar ausgedrückt. Mein letzter Post 
sollte wieder klarheit schaffen.

Autor: Chris (Gast)
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>Also 0..48V werden zu 0..400V
>
>und das andere ist nur der PWM-Takt?



Ja genau, ich bitte um Entschuldigung für meine Missverständlichen 
Formulierungen...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Wo ist jetzt das Problem?

Die Erzeugung der PWM mit dem richtigen duty-cycle?

Autor: Chris (Gast)
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Die Erzeugung der variablen Versorgungsspannung (+/-400V mit 0..48V) für 
die vollbrücke.

Autor: Chris (Gast)
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meine natürlich 0...+/-400V mit 0..48V

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Und dann willst du die Vollbrücke mit variabler DC versorgen?

Warum nicht in der Brücke gleich erzeugen? Also die 0..48V werden zu 
0..100% Tastverhältnis?

Autor: Chris (Gast)
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Tut mir leid, aber ich glaube, da fehlen mir wesentliche Grundlagen...
Wie kann ich das umsetzen, dass 0..48V zu 0..100% Tastverhältns werden? 
Wie sieht eine Brücke aus, die durch das Tastverhältnis eine variable 
Ausgangsspannung erzeugt?
Ich danke euch schonmal, dass ihr soviel geduld mit mir hattet...

Autor: Klaus2 (Gast)
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...TL494 evtl als U-f Wandler?!

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Ja. das Taktsignal als Rechteck nützt dir nichts. Du brauchst ein 
Dreieck oder ein Sägezahn. Das tust du mittels Komparator mit dem 
Sollwert vergleichen. Danach hast du dein Takt mit variablem 
Tastverhältnis.

Das ganze geht natürlich auch digital mit Zählern.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bisher sind 2 mögliche Lösungen genannt worden:
- Eine Vollbrücke die das 50kHz digital 1:1 weitergibt, nur mit mehr 
Spannung, die regelbar ist
- Eine Vollbrücke die das 50kHz Signal zusätzlich noch PWM moduliert 
(abhängig von der Steuerspannung) und so den Effektivwert reduziert.

Jetzt muss sich Chris für eine der beiden Lösungen entscheiden.

Autor: Chris (Gast)
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Danke euch allen.

Ich denke ich werde es einmal die erste Variante austesten...

Autor: Chris (Gast)
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>abs(0..+/-12V) * (0..48V) = 0..100%
>Das Vorzeichen dieser Rechnung gibt an, welche T anzusteuern sind.
(Aus dem vierten Beitrag in diesem Thread)


@Matthias Lipinsky: Um deine Variante nachvollziehen zu können. Wie kann 
man das schaltungstechnisch lösen? Im bin im Schaltungsaufbau noch 
ziemlich unerfahren. Beschäftige mich sonst nur mit Programmierung und 
muss mich jetzt aber damit auseinandersetzen.

Autor: Chris (Gast)
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Nochmal zur Ergänzung: Brückenschaltung mit den Mosfets ist klar. Wie 
ich sie theoretisch ansteuern muss ist auch klar. Nur wie sieht diese 
Ansteuerung als Schaltung aus?

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