zur Diskussion: PWM-Endstufe mit MOSFET

[Günter König (Gast)]

Hallo,
das Thema MOSFET und PWM hat mir keine Ruhe gelassen zumal ich mit 
meiner Urschaltung nicht recht zufrieden war da zu langsam (<=2KHz).
Daher habe ich mal etwas überlegt, gerechnet und simuliert. 
Herrausgekommen ist diese Schaltung (Anhang).

1. galvanische Trennung Controller - Leistungskreis
2. max. Frequenz 40KHz bei 99% P/P
3. max. Strom 4A (ungekühlt)

getrennte Ladung / Entladung des MOSFET`s über Q1 und Q3.

Mir gefällt die Optokoppler-Beschaltung noch nicht so recht. Das ist 
nämlich das Nadelöhr, es liegt hier die niedrige Grenzfrequenzursache.
Ich denke, da kann man Hardwaremäßig noch was machen, da die 
Einschaltverzögerung des Fets bei 5µS und die Ausschaltzeit bei 2µS 
liegt.
Eine Grenzfrequenz von 150KHz sollte also drinliegen.


Dankbar für jede Meinung ist

Günter

[Manfred Glahe (Gast)]

Hallo Herr König,
Ihre Schaltung würde ich mir gern anschauen aber Runterladen klappt 
nicht. Bad Request!
Können Sie mir die Datei direkt mailen?

MfG  Manfred Glahe

[Jangomat (Gast)]

Evtl. schaust Du Dir einmal den TLP250 von Toshiba an.
Der ist schnell und hat eine enorme Treiberleistung (auch zum direkten 
Betrieb am Gate!).
Ansonsten solltest Du bei normalen Optokopplern zumindest die Basis des 
Ausgangstransistors über einen Widerstand ausräumen helfen. Sonst klebt 
Dir die Ladung zulange im Material.

[emil (Gast)]

hi,
die treiberschaltung am gate des fets ist schon richtig, auch ohne 
wiederstände; ich nehme oft auch einfach sechs parallelgeschaltete cmos 
inverter, ist ganz einfach und effektiv; es gibt jede menge spetielle 
treiber-bausteine, wozu aber die mühe, die liefern unmengen an 
spitzenstrom 3-5A die man bei deinem bsp. kaum braucht; mit einem sehr 
guten optokoppler kannst du vielleicht noch 30-40 khz schaffen, aber das 
ist eher unwahrscheinlich; würde an deiner stelle einen impulstrafo 
verwenden; das funktioniert dann aber kaum bei 99%PWM :)))))), 
vielleicht bis 60-70% max...ich nehme immer einen kleinen ferritkern, 
wickle so 50-60 windungen beidseitig (doppeldraht) und schaue am oszi, 
wie die ausgangspulse aussehen; normalerweise reicht das schon; kannst 
auch fertige bautelie aus pc-stromversorgung verwenden; es ist 
vielleicht am einfachsten, (wenn es unbweding galvanisch getrennt sein 
muss) die ganze steuerschaltung mit einer eigenen stromversorgung 
auszurüsten und die steuersignale (low frequ) noch am eingang zu 
entkoppeln (optokoppler)

[Günter König (Gast)]

@Jangomat:
Das mit dem Widerstand habe ich schon mal probiert, bringt aber nicht 
viel.
Ich werde aber die ganze Schaltung mal aufbauen, ich denke bis zum Abend 
habe ich dann entgültige Ergebnisse.

@Manfred:
Ich mail sie dir mal.

Günter

[mikki merten (Gast)]

Die Schaltung ist ja ein wahres Bauteilegrab. Auf der LED-Seite des 
Optokopplers kann der 2N2907 nebst externer Beschaltung gänzlich 
entfallen, die die MEGAs als auch TINY26 verfügen über symetrische 
Push/Pull Ausgänge in sind locker in der Lage 10 mA im Sink/Source Mode 
zu verkraften. Hier ist lediglich ein R zu Strombegrenzung auf ca. 10 mA 
erforderlich. Der Optokoppler zählt zwar nicht zu den schnellsten sollte 
aber 100 kHz sicher verarbeiten.

[edi (Gast)]

hi,

4N25...ist das billigste was man finden kann
vergleiche mal mit 6N136

ed

[Günter König (Gast)]

@nikki:
Der Optokoppler wird mit einem ziemlich hohem Strom betrieben (ca.24mA). 
Wie du schon richtig erkannt hast, liefert oder senkt der AVR nur bis 
10mA. Also, wir wollen ihn doch nicht ärgern.

@edi:
Jo, der ist gut und billig, die Betonung liegt auf billig. Für 
Standardzwecke reicht er aber allemal das heist bis 20KHz ist der 
ausreichend. Trotzdem hätte ich gerne aus dem auch das Optimum 
rausgeholt.
Die endgültige Schaltung wird mit einem PC817 aufgebaut und das sieht 
doch besser aus.

Gruß,
Günter

[mikki merten (Gast)]

@günter
24 mA sind für die AVRs auch noch kein Problem, aber für eine reine 
Schaltanwendung doch etwas heftig. Oder soll der Optokoppler als 
"Heizung" dienen?

[Peter D. (peda)]

Ich hab auch die schlechte Erfahrung gemacht, Optokoppler mit Transistor 
sind aber sowas von schnarchlam.

Bei einer 5000V-Anwendung mußte ich zum AT89C2051 große 10kV-Optokoppler 
nehmen (CNY66). Mehr als 2400 Baud waren da nicht mehr stabil zu 
übertragen.

Außerdem streuen die sehr stark, d.h. man muß sie stark übersteuern, 
damit sie auch am unteren Limit sicher durchsteuern


Ich nehme wenn möglich die HP-Typen mit integriertem Schmitt-Trigger. 
Sind zwar etwas teurer, aber dafür sind sämtliche Probleme ausgeräumt. 
Die müßten auch den MOSFET direkt treiben können.

Als MOSFET-Treiber wird auch gern der CD4049 genommen (alle 6 Gatter 
parallel).


Die 6N136 sind rein theoretisch auch schnell, aber da brauchts eine sehr 
tricky Ausenbeschaltung, sonst macht einem die Miller-Kapazität des 
internen Transistors die hohe Geschwindigkeit wieder zunichte.
Deshalb wird oft auch nur die Fotodiode benutzt und der Transistor 
bleibt unbeschaltet.


Peter

[Frank Simon (Gast)]

Ein Port-Pin beim 4433 kann als Senke (Pull-Betrieb) gefahrlos 40mA 
saugen, als Quelle (Push) bis ca. 15mA schieben.
mfg Frank Simon

[Uwe (Gast)]

Hi!
Der Treiber geht einfacher,hatte ihn früher schon mal angehangen. Der 
treibt bei mir einen 260KHz Schaltregler mit IRF4905 @10A. Der IRF hat 
ein "Sicherheitskülblech" von 1x2cm welches fast nicht warm 
wird.Allerdings fahre ich ohne Opto, aber ein PC817 müsste eigentlich 
reichen.(sind auch 4-fach zu haben)

MFG Uwe

[Günter König (Gast)]

Hi,

Also, es ist nun ein anderer Optokoppler (PC817) in der Schaltung und 
nun sieht die Sache doch etwas anders aus.
Der Vorwiderstand R14 konnte auf 680 Ohm vergrößert werden, daher kein 
Problem mehr mit dem AVR. Um die Einschaltverzögerung möglichst klein zu 
halten, wird parallel zu R14 noch ein kleiner Kondensator gelegt. 
Allerdings vergrößert sich dadurch der Einschaltimpuls auf 270mA (t = 
1µS). Daher doch wieder mit Transistor.
Die Verzögerung beim Ein- und Ausschalten über alles beträgt ca. 9µS. 
Das reicht für meine Anwendung.

Als Koppler werde ich noch mal den TLP 250 einsetzen und life testen, 
von den Daten her kann es nur besser werden.


Danke für euer mitwirken

Günter