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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET - Ansteuerung Ansteuerung mit PWM


Autor: Manuel (Gast)
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Hallo

Ich möchte eine regelbare Last über einen AVR steuern.

Dazu möchte ich die Leistung in MOSFETS verheizen.
Der Soll-Strom soll mit 500Hz PWM (5 Volt) vom AVR geregelt werden(8 
bit).

Zur Ansteuerung der FETS habe ich nun ein Filter vorgeschaltet. fg= 
~70Hz.
Der OPV macht den tiefpass hochohmig und soll die MOSFETS treiben.
Die maximale 5V Amplitude wird um den Faktor 2 verstärkt.

Nun meine Frage:
Wird die Schaltung so funktionieren ? Bzw. was kann man noch verbessern 
?
Bin für jeden Tipp dankbar

Liebe Grüße
Manuel

: Verschoben durch Admin
Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Manuel (Gast)

>Ich möchte eine regelbare Last über einen AVR steuern.

Schön.

>Dazu möchte ich die Leistung in MOSFETS verheizen.
>Der Soll-Strom soll mit 500Hz PWM (5 Volt) vom AVR geregelt werden(8
>bit).

Hmm.

>Zur Ansteuerung der FETS habe ich nun ein Filter vorgeschaltet. fg=
>~70Hz.

Mit 100 MEGAOHM Widerständen? Keine Gute Idee. Mach das mal um den 
Faktor 20 niederohmiger, es gibt deutlich größere Kondensatoren als 6n8.

>Der OPV macht den tiefpass hochohmig und soll die MOSFETS treiben.
>Die maximale 5V Amplitude wird um den Faktor 2 verstärkt.

Naja.

>Nun meine Frage:
>Wird die Schaltung so funktionieren ? Bzw. was kann man noch verbessern
>?

Siehe oben.
Ausserdem kann man MOSFETs im Linearbetrieb nicht so einfach parallel 
schalten. Das wurde hier im Forum mehrfach sehr ausgiebig diskutiert. 
Fazit. Jeder einzelne MOSFET sollte seinen eigenen OPV zur Stromregelung 
bekommen. Und damit wären wir bei einem weiteren Punkt. Die Regelung 
KANN man in den AVR packen, muss man aber nicht. Einfacher ist es, wenn 
der AVR nur den Sollwert vorgibt, die eigentliche Regelung der MOSFETs 
als Konstantstromquelle aber je ein OPV macht.

MFG
Falk

Autor: Manuel (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Mit 100 MEGAOHM Widerständen? Keine Gute Idee. Mach das mal um den
>
> Faktor 20 niederohmiger, es gibt deutlich größere Kondensatoren als 6n8.



Sorry, mein Fehler - sollten natürlich 100K sein. Sonst würde ich nie 
auf die 70Hz kommen.


Bei der Parallelschaltung von FETs habe ich bereits die 
unterschiedlichsten Meinung gehört. Die einen sagen so, die anderen so.

Klar is natürlich das eine externe Regelung mit OPVs die sichere 
Variante ist.

Bin gerade am überlegen wie dies zu realisieren ist, bzw wie deine 
erwähnt Konstantstromquelle verbaut wird.

Liebe Grüße
Manuel

Autor: Flo (Gast)
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Kannst du ohne negative Spannungsversorgung die Mosfets überhaupt ganz 
ausschalten (wegen Begrenzung)?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Flo (Gast)

>Kannst du ohne negative Spannungsversorgung die Mosfets überhaupt ganz
>ausschalten (wegen Begrenzung)?

Das kann man mit den meisten MOSFETs. Die fangen erst bei 2..3V an zu 
leiten, siehe Threshold Voltage.

MFG
Falk

Autor: Manuel (Gast)
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Ja die meisten FETs sind unterhakb von 3 Volt (auch abhäng von Tc) 
komplett dicht.

Bei der Realisierung mit einzelnen OPVs komme ich gerade irgendwie nicht 
weiter.
Die Sollwertvorgabe kommt vom AVR über den Tiefpass als DC-Spannung von 
0-5 Volt.
Nur wie soll ich jetzt die Stufen aufbauen.
Hast du vielleicht eine kleine Hilfestellung Falk ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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siehe Anhang

Autor: Sven (Gast)
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Der Filter wird besser, wenn der erste Tiefpass weniger Last durch den 
zweiten bekommt. Mach den ersten 10k 68n, den zweiten 100k 6n8.

Autor: Manuel (Gast)
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Danke erstmal Falk für die Hilfestellung.
Also von deiner erwähnten Stromquelle kann ich nicht erkennen.

Ich sehe als erstes den Spannungsfolger zum entlasten des Tiefpass und 
den Komparator.
Aber mit dem Komparator erreiche och doch nur dass der OPV  0 Volt oder 
Vcc am Ausgang hat.  Der Fet wird also voll durchgesteuert oder 
gesperrt.
Oder sehe ich etwas falsch ?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Manuel schrieb:
> Der Fet wird also voll durchgesteuert oder gesperrt.
> Oder sehe ich etwas falsch ?

Ja das siehst du falsch.

Hier kannst du nachlesen wie man Operationsverstärker einsetzt:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

Autor: Manuel (Gast)
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Alexander Schmidt schrieb:
> Ja das siehst du falsch.
>
>
>
> Hier kannst du nachlesen wie man Operationsverstärker einsetzt:
>
> http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

Also ich sehe hier den Komparator:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311261.htm

Ua = -Vcc oder + Vcc. Also wo genau liegt mein Denkfehler ?

Autor: MWS (Gast)
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OPAmp Minus am Shunt sorgt für die Rückkopplung, es wird sich am Gate 
die Spannung einstellen die notwendig ist, damit die Spannung über R1 & 
R4 gleich ist, der Spannungsabfall an R1 ist entsprechend dem Strom 
durch den Mosfet, damit steuert die Spannung am Plus Eingang des OPAmp 
den Strom durch den Mosfet.

Autor: Bernd O. (bitshifter)
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Manuel schrieb:
> Alexander Schmidt schrieb:
>> Ja das siehst du falsch.
>>
>>
>>
>> Hier kannst du nachlesen wie man Operationsverstärker einsetzt:
>>
>> http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm
>
> Also ich sehe hier den Komparator:
> http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311261.htm
>
> Ua = -Vcc oder + Vcc. Also wo genau liegt mein Denkfehler?

Stell' Dir mal vor, an Eingang 3 liegen durch den Filter und den 
Spannungsfolger 1V an.
Wenn der Strom, der durch den Lastkreis fließt 0 ist, dann fallen an R1 
0V an und der OPV steuert voll durch. Dadurch steuert auch der MOSFET 
durch und es fließt ein Strom durch R1, die Spannung an R1 steigt. 
Sobald sich die Spannung an R1 an die vorgegebenen 1V annähert macht der 
OPV seinen Ausgang etwas zu und es fließt weniger Strom durch den 
MOSFET. Der OPV regelt den Strom so, dass die Spannungsdifferenz 
zwischen Pin 2 und 3 minimal wird.

Ein Komparator hat keine Rückkopplung wie sie hier über den Ausgang des 
OPV auf den MOSFET, über R1 zurück zu Pin2 gegeben ist.

Gruß,
Bernd

Autor: Manuel (Gast)
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Ich habe die offensichtliche Rückkopplung "nicht gesehen"....

Ist die Schaltung von Falk nun "optimal" , bzw. sind noch optimierungen 
oder eventuelle Fehler möglich ? Kann das ganze ins schwingen kommen ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Manuel (Gast)

>Ist die Schaltung von Falk nun "optimal" ,

Sie ist OK.

> bzw. sind noch optimierungen oder eventuelle Fehler möglich ?

Vielleicht.

> Kann das ganze ins schwingen kommen ?

Kann passieren, wenn die kapazitive Last am OPV zu groß wird. R6 
verhindert das aber.

MFG
Falk

Autor: Manuel (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Kann passieren, wenn die kapazitive Last am OPV zu groß wird. R6
>
> verhindert das aber.

Was mich noch etwas stört ist der R6.
Bei möglichen ca. 12V am Ausgang des OPV begrenzt dieser mit 100 Ohm den 
Strom auf 120mA.
Die 120mA kann ja der LM358 niemals liefern laut Datenblatt. Sollte R6 
also nicht hochohmiger sein ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Manuel (Gast)

>Was mich noch etwas stört ist der R6.
>Bei möglichen ca. 12V am Ausgang des OPV begrenzt dieser mit 100 Ohm den
>Strom auf 120mA.

Nöö, dort fliessen niemals 120mA. Bei den Frequenzen wird der MOSFERT 
nahezu strom- und leistungslos angesteuert.

>Die 120mA kann ja der LM358 niemals liefern laut Datenblatt.

Muss er auch nicht. Ausserdem ist der kurzzeitig kurzschlussfest.

> Sollte R6 also nicht hochohmiger sein ?

Nein, das passt schon.

MFG
Falk

Autor: Manuel (Gast)
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Bei voller PWM = 5V DC liegen am OPV Eingang durch den Spannungsteiler 
ca, 0,54 Volt an.

Durch den Shuntwiderstand ergibt sich bei 0,54 Volt und 0,5 Ohm ein 
Strom von 1,08 A.

Also kann ich nun mit einer Stufe den Strom von 0A-1,08A regeln.

Richtig ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Manuel (Gast)

>Durch den Shuntwiderstand ergibt sich bei 0,54 Volt und 0,5 Ohm ein
>Strom von 1,08 A.

Richtig.

>Also kann ich nun mit einer Stufe den Strom von 0A-1,08A regeln.

Jain. Das ist ein BEISPIEL! Durch Anpassung von R1 oder R4/R4 kann man 
den Maximalstrom einstellen. In diesem BEISPIEL fallen 0,5V bei 1A über 
R1 ab, macht 0,5W. Geht so. Bei größeren Strömen muss man den 
Spannungsabfall verringern, je nach Anwendung auf 10..100mV.

Die Frage ist einfach, wieviel Gesamtstrom und Gesamtleistung du 
verheizen willst.

MFG
Falk

Autor: Manuel (Gast)
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Wollte nur anhand des Beispiels wissen ob die Schaltung auch wirklich so 
funktioniert wie ich mir das gedacht habe.
Den Spannungsteiler und den Shut kann ich dann schon an meine 
Anforderungen anpassen.
Insgesamt will ich ca. 2000Watt verheizen (ja, jede Menge Holz).
Das ganze aufgeteilt auf 20 Stufen.
Natürlich wird für eine Stufe kein BUZ11 verwendet, sondern ein starker 
FET im TO-247 Gehäuse.

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