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Forum: FPGA, VHDL & Co. Tristate zum Ansteuern von Optokopplern


Autor: Daniel (Gast)
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Hallo zusammen,

bin noch immer mit meinem Projekt zugange. Es läuft aber ich hab da
noch ein Problem. Vielleicht kann mir wer helfen?

Und zwar möchte ich mit einem Spartan2 (3,3V IO) einen Optokoppler
ansteuern, dessen Anode an 5V hängt. Der Vorwiderstand (kathoden
seitig) ist auch auf 5V Pegel dimensioniert. Ich kann weder was am
Potential noch am Widerstand ändern, da sich diese auf einer externen
Leiterkarte befinden. Jetzt dienen die Optokoppler der Ansteuerung von
IGBT Treibern für die PWM-Erzeugung und sind daher ziemlich kritsch zu
betrachten.

Will ich den Optokoppler ansteuern, so lege ich den FPGA-Ausgang auf
low. Problematisch ist das Abschalten der "Leuchtdiode". Ein
High-Pegel von 3,3V reicht nicht aus um sicher zu sperren. Daher habe
ich im ersten Design hierfür ACT-Pegelwandler eingesetzt. Jetzt frage
ich mich, ob das wirtklich nötig ist oder ob der Tristate Zustand unter
Umständen reicht? Dazu muß man sich die CMOS Gegentaktendstufe am
Ausgang des FPGA genauer ansehen. Da ich nicht ganz so fit im
Schaltverhalten der Endstufen bin, weiß ich nicht ob der Schaltvorgang
langsmer wird, wenn ich den Tristate Zustand nutze. Will ich den
Optokoppler vom aktiv leitenden Zustand (FPGA-Ausgang 0V) in den
sperrenden bringen und tue dies mittels Tristate, so wird nur der
untere MOSFET der Gegentaktsufe sperrend. (der obere ist ja schon
sperrend) Würde der Schaltvorgang schneller gehen, wenn der obere
Mosfet auch schaltet und somit gegen 3,3V Pegel schaltet?
Und wenn das schneller geht, um wieviel und warum? (Millerkapazität?
Parasitäte Eigenschaften der MOSFETs?)Mein ACT Pegelwandlung hat
schließlich auch Laufzeiten und ich kann es nicht wirklich abschätzen
was jetzt langsamer bzw. kritischer ist.

Es ist schon spät und ich sitze schon wieder den ganzen Tag/Nacht hier
bei. Daher entschuldigt meine vielleicht etwas wirren Ausführungen.
Aber die Experten unter euch kennen das Problem sicherlich.

Also, über Antwort freu ich mich. Über einen Link zu dem Thema auch.
Gute Nacht..

Grüße Daniel

p.s.: besondere Grüße nochmal an FPGA Küchle, der mir schon oft aus der
Sch... geholfen hat.

Autor: FPGA-User (Gast)
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wie wärs denn mit einem simplen Schalttransistor am FPGA-Ausgang?
Basis über Vorwiderstand an FPGA-Pin, Kollektor an den Karten-
anschluss, Emitter = GND.
Kann mir nicht vorstellen, dass die Schaltzeiten dabei entscheidend
sind, die MOSFETs sind doch sicher langsamer.

Autor: Klaus Falser (kfalser)
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Für eine Optokoppler wird die Schaltgeschwindigkeit sicherlich
ausreichen.
Bei einen schnellen Blick in das Datenblatt habe ich gesehen, da man
für jeden Pin eine Clamp-Diode schalten kann. Du mußt also den Pin so
konfigurieren, daß er die 5 V im Tristate erreichen kann.

Grüße
Klaus

Autor: Daniel (Gast)
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Moin Klaus,

das mit der Clamp Diode gilt aber nur für FPGA-Eingangspins.
Am Ausgang habe ich nunmal nur 3,3V IO-Versorgung.

@FPGA User: das mit dem Transistor ist klar, jedoch  für 8 Signale
(PWM) zu teuer. (Bestückungskosten, Bauteilvielfalt, Platzbedarf...)
Daher hab ich ja die Variante der Pegelwandlung genutzt mittels eines
ACT Treiber.

Jetzt habe ich überlegt, den FPGA-Ausgang für einen kurzen Moment erst
auf high zu schalten und dann direkt auf tristate. Somit würde die
Zeitkonstante (begründet durch die Kapazitäten) verringert, da das
Aufladen bis 3,3V dann schneller geht. Der restliche Ladestrom würde
dann noch über den Optokoppler Eingang fließen, bis die Kapazitäten
voll sind. Ich denke das wäre eine Alternative.

Autor: FPGA-User (Gast)
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Hallo Daniel,

also die Tristate-Time des OBUFT sollte sich im Datenblatt finden,
kann mir aber beim besten Willen nicht vorstellen, dass diese
> 10 ns ist, die Kapazitäten liegen doch hier im pF-Bereich.

Kann denn der Optokoppler 100 MHz ? Und die Mosfets?

Ach so, Du hast Bedenken wegen dem Kabel vom FPGA zu Karte?
Wie lang ist es ?

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