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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik FET als steuerbarer Widerstand


Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Hallo Leute,

ich hab hier ne Schaltung (Phasenanschnitt) die ich klassich mit nem 
Poti bauen wollte. Da Potis aber recht teuer sind, wenn sie mal mehr als 
,25 W abkönnen müssen, wollte ich das Poti durch einen steuerbaren 
Widerstand ersetzen - erster Gedanke: ein FET. Nun hab ich erst an einen 
JFET gedacht, aber ich brauche Widerstände im k bis MOhm-Bereich wenn 
möglich und fand da nix. Dann hab ich mir selbstsperrende MosFETs 
vorgenommen aber auch nix gefunden, da die Kennlinien immer da aufhören 
wo ich das Ding betreiben will (Siehe Beispiel 
http://www.farnell.com/datasheets/88060.pdf). Hat hier einer ne Idee für 
einen passenden FET?

Gruß

Autor: Gast (Gast)
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Wie soll denn Deine Schaltung aussehen?

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Da bin ich mir noch nicht sicher - wie der Phasenanschnitt generell geht 
mit Triac ist mir klar und eigentlich habe ich folgende Berechnungen 
gemacht. Am Gate vom Triac gibts nen C gegen Masse und nen variables R 
gegen Zündspannung. Über Tiefpassberechnungen für einmal 50 Hz und dann 
5 Hz (kein Zünden) erhält man die beiden "Grenzen des variablen R" - mit 
ein wenig Rumrechnen kann man dann halt gucken wie das R aufgebaut 
werden muss - sinnvollerweise kann ein Teil des R einfach konstant in 
die Schaltung gebracht werden (einfacher R). Hoffentlich erklärt das 
wofür und in welchen größen ich meinen Rds brauche ;)

Autor: der Warze (Gast)
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Wenn es also ein einfacher Dimmer werden soll brauchst Du eigentlich 
kein Leistungspoti. Die normalen sollten reichen, zumindest in den 
Schaltungen die mir bekannt sind. poste mal die Schaltung weil ich aus 
Deine Beschreibung nicht recht schlau werde.

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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So hab das mal ausm Kopf ins Eagle geklatscht - Das Projekt liegt jetzt 
schon 3/4 Jahr brach, aber vom Prinzip sollte es passen. Mit dem Poti 
(hoffentlich bald FET) lässt sich der Zündzeitpunkt variieren.

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo Jonas

für die Schaltung brauchst du einen FET, der für Wechselspannung 
geeignet ist. Ein MOSFET, so wie in deinem beispiel hat aber eine Diode 
parallel zu Source und Drain.
Wie wärs mit einem Photowiderstand, statt des FET's (Photowiderstände 
sind ungepolt, Widerstand wird übder die Helligkeit, z.B. einer LED 
gesteuert)?

Gerhard

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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mmm klingt ganz gut - ich hatte bei den FETs gedacht das ich zwei 
antiparallel schalte - war aber noch nicht komplett durchdacht da ich 
erstmal prüfen wollte wie der Regelbereich des R ist. Und ob nun Foto 
oder normal, ich hab immer noch keine Ahnung wie die Rs sind ^^ Hat da 
vl jemand Erfahrung wenn ich Ugs in Sperrrichtung noch erhöhe? Als Studi 
der ich nunmal bin fehlt mir zu sowas noch einiges an Erfahrung - Aber 
danke für den Hinweis mit den Dioden, das hätte nen schönes Rauchen 
gegeben ;)

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Gerhard wrote:
> Hallo Jonas
>
> für die Schaltung brauchst du einen FET, der für Wechselspannung
> geeignet ist. Ein MOSFET, so wie in deinem beispiel hat aber eine Diode
> parallel zu Source und Drain.
> Wie wärs mit einem Photowiderstand, statt des FET's (Photowiderstände
> sind ungepolt, Widerstand wird übder die Helligkeit, z.B. einer LED
> gesteuert)?
>
> Gerhard

Gibt es Fotowiderstände, die schon mit ner LED zusammen in einem Gehäuse 
stecken?

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo

die gibt es. Farnell hat solche, von der Fa Silonex. Die sind aber nur 
für eine maximale Spannung von 60 Volt spezifiziert.

Gerhard

Autor: Udo (Gast)
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über welche Wechselspannung reden wir denn hier überhaupt?

Netzspannung 230V?

Wie sieht es denn mit Potentialtrennung aus?

Wer oder was soll den FET denn Steuern?

Gruß
Udo

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Also wir reden von Netzspannung 230 V. Potentialtrennung war erstmal 
keine vorgesehen, jedoch muss da auf jedenfall ein Entstörfilter davor 
(Drossel). Den FET hätte ich dann durch nen µC angesteuert. Wobei der 
Steuerbereich für Ugs ja unanhängig vom TTL-Ausgang ist, OP-Verstärker 
sei dank!

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Und warum nicht einen Thyristor über eine GL-Brücke und dann direkt das 
Gate per µC steuern?

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Uhu Uhuhu wrote:
> Und warum nicht einen Thyristor über eine GL-Brücke und dann direkt das
> Gate per µC steuern?

Wie genau? Den µC wollt ich da eigentlichgar nicht haben, aber nen 
Drehpoti was dabei nicht abraucht ist mir einfach zu teuer xD

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Du schaltest den ~ Verbraucher mit dem GL in Reihe und den Thyristor 
über den Gleichspannungsausgang.

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Uhu Uhuhu wrote:
> Du schaltest den ~ Verbraucher mit dem GL in Reihe und den Thyristor
> über den Gleichspannungsausgang.

Ähm, ja ;-) Nee sorry komm nicht ganz mit. Hatte GL-Brücke als 
Gleichstrombrücke gelesen, was anscheinend falsch ist. Was ist ein GL?

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Sorry, ein Gleichrichter...

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Mir ist allerdings die Schaltung und ihre Funktionsweise immer noch 
nicht klar - tut mir leid, vielleicht steh ich auch aufn Schlauch :-/

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Die Schaltung des Dimmers - s. oben - enthält zwei Fehler:

1. Das obere Ende des Poti R2 ist nicht an die Betriebsspannung 
anzuschließen, sondern an die "Anode" von T1 (an die Verbindung T1 --- 
Glühlampe).

2. T1 wird nicht direkt mit dem gemeinsamen Punkt von C1 unde R1 
verbunden, sondern über einen DIAC.

Wenn diese beiden Fehler korrigiert sind, dann reicht für R2 tatsächlich 
jedes 0,25W Poti aus. Is nix mit FET und anderen "Klimmzügen"!

Bernhard

Autor: Marius S. (lupin) Benutzerseite
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Der Trick ist ein alter hut, hab ich schon öfters gesehen. Warum 
überhaupt einen Thryistor einsetzen wollen? Dafür nimmt man 
normalerweise einen FET der die Last dann schaltet.

Du schaltest den Gleichrichter zu deinem Verbraucher in reihe (mit den 
beiden ~ anschlüssen). Dann schließt du über einen FET die + und - 
anschlüsse kurz. Schon hast du aus einen Gleichstromschalter einen 
Wechselstromschalter gemacht der sich einfach ansteuern lässt.

Deine billiglösung finde ich aber interessanter.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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               |        |         |
      x--------+        V         +-------Last----y
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               |        |         |
               +---|<---+--->|----+


So ähnlich... Aua, war das eine Pfriemelei...

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Danke für die Antworten - puh erstmal ordnen und um die Zeit Hirn wieder 
anwerfen ;-) Ja den Diac hab ich vergessen - müsste noch mit rein.

@Bernhard - Das mit dem R hinter die Last - wie genau soll das gehen? 
Dann R+C parallel zu Triac? und trotzdem noch Gateansteuerung?das gäbe 
nochmal nen Spannungsteiler - aber ich glaube bei ner Glühlampe würde 
sich die Spannung auf dem Poti nicht groß ändern und ich glaube nicht 
das dann 0,25-Poti geht. Die Spannungsspitzen von 325 V sind doch 
trotzdem da wenn der Triac nicht zündet.

Die FET-GL-Idee ist schon ganz nett aber dafür brauch ich joa nen uC der 
dann passend zu den Halbwellen schaltet - viel zu viel aufwand :)

Die Fotowiderstandskiste ist mir auch nicht ganz geheuer - vom 
Schaltblatt her ok, aber doch etwas strange.

Aber um zu meiner Frage zurückzukehren - kann ich nen FET so betreiben 
das ich mit Rds in die sagen wir 10k-Ohm komme und der das auch ne Weile 
so mitmacht?

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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@Jonas
>> Das mit dem R hinter die Last - wie genau soll das gehen?

Die Schaltung im Einzelnen:
Der Kondensator wird über die Last und den - im Vergleich zur Last 
großen - Vorwiderstand (R1 + R2) aufgeladen, bis der Diac zündet. Dank 
des negativen Diac- Innenwiderstandes bekommt der Triac jetzt einen 
kräftigen Zündimpuls. Sobald (innerhalb kurzer Zeit) der Diac-Strom den 
Haltewert unterschreitet, sperrt der Diac wieder.

Jetzt gibt es 2 Möglichkeiten:
1. (und das ist das Normale bei ohmscher Last) Der Triac geht in den 
Leitzustand über. In diesem Fall braucht er keine weiteren Zündimpulse 
und bekommt auch keine, denn der Kondensator wird nicht wieder geladen.

2. Wenn der Strom durch den Triac noch nicht ausreicht, wiederholt sich 
das Spiel mit Kondensator laden    Diac zünden    Triac zünden , bis 
der Triac leitend bleibt. So etwas passiert gerne bei induktiver Last.

Folge für das Ganze:
- Die Vorwiderstände R1 und R2 "verbraten" weniger Leistung.
- Zündimpulse kommen tatsächlich nur bei Bedarf, nämlich wenn der Triac 
sperrt. Dadurch ist auch ein Betrieb mit leicht induktiven Lasten 
möglich.

Im "Aus-Betrieb", wenn also der Triac nicht zündet, dann besitzt das 
Poti seinen Maximalwert und "zieht" entsprechend wenig Leistung. Die 
Spannungsfestigkeit des Poti steht allerdings auf einem anderen Blatt.

Bernhard

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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mmh, irgendwie stell ich mich mal total dämlich an, ärgerlich. also ich 
hab nun folgende Schaltung im Kopf nach der Beschreibung - ist das so 
richtig?

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Das Problem bei dem Poti bleibt doch aber das im ungünstigen Fall (Triac 
zündet nicht oder sehr spät) das auf dem Poti einiges an Spannung bleibt 
und dann schon wenige mA ausreichen um das Ding zum Kochen zu bringen. 
Daher ja die Idee mit dem FET

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Jonas Arndt wrote:
> Das Problem bei dem Poti bleibt doch aber das im ungünstigen Fall (Triac
> zündet nicht oder sehr spät) das auf dem Poti einiges an Spannung bleibt
> und dann schon wenige mA ausreichen um das Ding zum Kochen zu bringen.
> Daher ja die Idee mit dem FET

Dann ist das Poti aber hochohmig und die verbratene Leistung 
entsprechend gering.

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Genau diese jetzt richtig ergänzte Schaltung arbeitet in einem Großteil 
aller Baumarkt-Billig-Dimmer (incl. den berühmten 200 Watt 
Deckenstrahlern). Nach den einschlägigen Formeln reichen für das Poti 
220 kOhm aus, um unter 1/4 Watt zu bleiben. Nach diesen 220 k wird dann 
der Kondensator so dimensioniert, daß der Diac gerade noch nicht zündet.

Bernhard

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Bernhard R. wrote:
> Genau diese jetzt richtig ergänzte Schaltung arbeitet in einem Großteil
> aller Baumarkt-Billig-Dimmer (incl. den berühmten 200 Watt
> Deckenstrahlern). Nach den einschlägigen Formeln reichen für das Poti
> 220 kOhm aus, um unter 1/4 Watt zu bleiben. Nach diesen 220 k wird dann
> der Kondensator so dimensioniert, daß der Diac gerade noch nicht zündet.
>
> Bernhard

Ah super - ich hab halt immer einen separaten Steuerkreis gehabt und das 
hat dem Poti den Rest gegeben ^^. Aber trotzdem - interessehalber - gäbe 
es passende FETs? Die Frage bleibt unbeantwortet ;)

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo Jonas

klar, jeder MOSFET, der die entsprechende Sperrspannung leistet (also ca 
350 Volt), wäre geeignet, aber du brauchst ja vermutlich 2 Anti-seriell 
geschaltet. Aber hier tut sich ein 2 Prob auf: Die MOSFETS wollen eine 
Spannung am Gate in Bezug auf ihren Source-Anschluss. 
Schaltungstechnisch nicht ganz ohne...

Gerhard

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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mmh stimmt. Nun werds mal mit der modifizierten Billigschaltung 
probieren. - wobei ich die noch entstören will. Danke euch allen!

Autor: Jonas Arndt (Firma: GreenWire-Elektronik) (padrejohn)
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Heyho,

hab noch ein wenig rumgegrübelt. Wenn ich im Steuerstromkreis ne 
GL-Brücke nehme und darin dann nen FET haue, der über nen µC als 
veränderlicher Widerstand betrieben wird und in der Schaltung das Poti 
ersetzt - dann könnte ich doch relativ billig einen Phasenanschnitt 
gesteuert via µC bauen oder?

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