Hallo zusammen, Ich analysiere gerade eine Schaltung, mit der ein Magnetventil mit PWM angesteuert wird (bis ca. 4kHz). Die Schaltung sieht so aus: MOSFET 1 Drain: 12V Source: Magnetventil Anschluß 1 MOSFET 2 Drain: Magnetventil Anschluß 2 Source: Masse Welchen Sinn macht es, das Magnetventil mit 2 MOSFETs zu schalten? Gibt es eine Bezeichnung für diese Schaltung? Grüße, Flo
Gast
#1755058
Da ein Magnetventil ja wie eine Spule ist, bekommst du durch die 2 FET-Body-Dioden (sofern vorhanden) die im Fled gespeicherte Energie wieder zurück in deine "Batterie". Zudem wird durch die dabei (selbst induzierte) "negative" Spannung am Magnetventil, das Ventil schneller geshlossen bzw. Das Magnetfeld schneller ausgelöscht. Allerdings ist die zurückgespeißte Energie zu vernachlässigen und das schneller Löschen des Feldes ließe sich auch mit einer z-Diode bewerkstelligen, welche dann auch deutlich günstiger als ein 2. FET ist.
@ Florian Micro (micro-flo) >Welchen Sinn macht es, das Magnetventil mit 2 MOSFETs zu schalten? Man kann es aktiv in beide Richtungen schalten. Für eine einfache PWM aber etwas übertrieben. >Gibt es eine Bezeichnung für diese Schaltung? Gegentaktendstufe bzw. Push Pull Treiber, siehe [[Ausgangsstufen Logik-ICs]], Motoransteuerung mit PWM. MFG Falk
Gast
#1755086
@ Flak: das wäre der Fall, wenn die FETs beide einen Anschluss des Magnetventils schalten würden. Hier ist aber das Magnetventiel zwischn 2 FETs an die Batterie angeklemmt.
Es kommt hier auf schnelle Schaltzeiten an und ich gehe mal davon aus, dass die Entwickler sich etwas dabei gedacht haben, 2 FETs zu nehmen, statt FET und Diode. Ich muss nur rauskriegen, was ;) @Peter P. Wie muss ich die FETs ansteuern, damit das Ventil schneller schaltet? Ich kann mir das gerade nicht so recht vorstellen. Wenn ich z.B. nur Plus schalte und der zweite Anschluß vom Ventil immer auf Masse liegt, müsste sich das Feld doch am schnellsten abbauen? Vermutlich habe ich Felder noch nicht so richtig verstanden... Danke :)
Hat einer Gnade und erklärts mir oder gibt ein Stichwort oder Link? Danke :)
@ Florian Micro (micro-flo)
>Hat einer Gnade und erklärts mir oder gibt ein Stichwort oder Link?
Das kann man nicht leicht erklären, wenn die Fragestellung so allgemein
ist. Poste einen KONKRETEN Schaltplan mit KONKRETEN Bauteilen, dann
sehen wir weiter.
MFG
Falk
Peter P. schrieb: > Da ein Magnetventil ja wie eine Spule ist, bekommst du durch die 2 > FET-Body-Dioden (sofern vorhanden) die im Fled gespeicherte Energie > wieder zurück in deine "Batterie". Dazu müssten die Dioden anders geschaltet sein, nämlich eine vom Drain des unteren Mosfets nach 12V und eine von GND zur Source des oberen Mosfets. > Zudem wird durch die dabei (selbst induzierte) "negative" Spannung am > Magnetventil, das Ventil schneller geshlossen bzw. Das Magnetfeld > schneller ausgelöscht. Das könnte die Absicht gewesen sein, ich hätte es aber anders gemacht. > das schneller Löschen des Feldes ließe sich auch mit einer z-Diode > bewerkstelligen, welche dann auch deutlich günstiger als ein 2. FET > ist. Nicht unbedingt, das hängt davon ab, welche Leistung verheizt werden soll. @Florian Micro: Wie sieht denn die Gate-Ansteuerung in der Schaltung aus? Schalten immer beide Mosfets zusammen ein und aus? Sind beide N-Kanal-Typen? Wie hoch liegen jeweils die Gate-Spannungen bezogen auf GND? Gibt es keine Freilaufdiode? Oder kurz: > Poste einen KONKRETEN Schaltplan mit KONKRETEN Bauteilen
Gast
#1757141
Florian Micro schrieb: > Welchen Sinn macht es, das Magnetventil mit 2 MOSFETs zu schalten? > Gibt es eine Bezeichnung für diese Schaltung? Normalerweise verwendet man 2 redundante Schalter bei sicherheitsrelevanten Ventilen oder Relais. -> es kann extern oder in der Verkabelung ein Kurzschluß vorhanden sein ohne daß ein sicherheitskritischer Zustand entsteht. Gruß Anja
Gast
#1757163
Peter P. schrieb: > Allerdings ist die zurückgespeißte Energie zu vernachlässigen und das > schneller Löschen des Feldes ließe sich auch mit einer z-Diode > bewerkstelligen, welche dann auch deutlich günstiger als ein 2. FET ist. Ja mach das mal mit einem richtigen Magnetventil mit mehreren 10 mH Induktivität und einigen Ampere Anzugsstrom und das ganze mit 4 kHz. Da kriegen günstige Z-Dioden die ich kenne ganz schnell dicke Backen. Gruß Anja
So, ich hab den Schaltplan mal abgezeichnet. Es können noch kleine Fehler drin sein, aber der generelle Aufbau stimmt. Die beiden FETs können also getrennt geschaltet werden und es gibt jeweils eine Rückmeldung zur MCU. Die beiden Haupt-FETs in der Mitte sind N-Kanal.
Angehängte Dateien:
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ventil.png
(8,9 KB)
@ Florian Micro (micro-flo) > ventil.png AUA! Schon mal was von Lesbarkeit und Übersicht gehört? Schaltplan richtig zeichnen >Die beiden FETs können also getrennt geschaltet werden und es gibt >jeweils eine Rückmeldung zur MCU. Wozu? >Die beiden Haupt-FETs in der Mitte sind N-Kanal. Das muss man nicht dazu schreiben, das erkennt man am Symbol. Den Schaltplan tu ich mir nicht an, zeichne den nochmal ordentlich. MFG Falk
Das Chaos kommt daher, weil ich zuerst die Bauteile wie auf der Platine im Schaltplan platziert und dann die Verbindunden dazwischen gezeichnet habe. Nachdem alle Verbindungen da waren, habe ich das schon etwas aufgeräumt, so dass es für mich gut lesbar ist. Ich finde es recht übersichtlich so. Alle Teilschaltungen sind getrennt und verständlich. Mir fehlt nur das Verständnis, warum FETs so angesteuert werden.
@ Florian Micro (micro-flo) >Ich finde es recht übersichtlich so. Mit dieser Meinung wirst du wohl allein bleiben. Na dann soll es so sein. > Alle Teilschaltungen sind getrennt und verständlich. >Mir fehlt nur das Verständnis, warum FETs so angesteuert werden. Die Schaltung an sich macht wenig Sinn. Da sind sicher noch einige wesentliche Fehler drin. MFG Falk
Dann mal andersrum gefragt: Wie sollte ich die FETs idealerweise ansteuern? Das Ventil zieht bis ca. 2A und die PWM geht bis 4kHz. FET Treiberbaustein oder eigene Schaltung? Edit: Und in welcher Reihenfolge die FETs schalten, damit das Ventil maximal schnell wird und ich keine Probleme mit Strömen oder komischen Effekten habe. Sorry, bin auf dem Gebiet Neuling... Danke :)
@ Florian Micro (micro-flo) >Dann mal andersrum gefragt: Wie sollte ich die FETs idealerweise >ansteuern? >Das Ventil zieht bis ca. 2A und die PWM geht bis 4kHz. Dafür reicht EIN einfacher N-Kanal FET, den kann man bei 4 kHz noch direkt mit einem 5V CMOS-Gatter ansteuern, wenn es ein Logic Level MOSFET ist. Ansonsten einen kleinen MOSFET-Treiber von der Stange, siehe MOSFET-Übersicht. >Edit: Und in welcher Reihenfolge die FETs schalten, damit das Ventil >maximal schnell wird und ich keine Probleme mit Strömen oder komischen >Effekten habe. Was für ein dolles Ventil ist das denn? Einspritzventil? Schneller als einfach viel Spannung anlegen geht nicht. Die Dauerstromregelung dann per PWM. Siehe Motoransteuerung mit PWM, das gilt nahezu komplett auch für Magnetventile. MFG Falk
Ok, Danke. Die Schaltung die ich abgezeichnet habe, sollte sehr gut sein. Deshalb wundere ich mich über die 2 FETs.
Gast
#1758174
Florian Micro schrieb: > Und in welcher Reihenfolge die FETs schalten, damit das Ventil > maximal schnell wird Dann solltest Du auf jeden Fall die Miller-Kondensatoren (zwischen Drain und Gate) aus der Schaltung entfernen. Im übrigen ist die Schaltgeschwindigkeit des Ventils u.a. eine Funktion der Versorgungsspannung. -> mit einer Idealen Konstantstromquelle (unendlich hohe Spannung) macht das Ventil maximal schnell auf. Gruß Anja
Hi, Danke für den Tipp. Die Dinger sehen nach pF Kondensatoren aus. Ich gehe davon aus, dass die Schaltung sehr gut durchdacht ist, weil das von einem Auto-Steuergerät kommt. Deshalb will ich verstehen, was die gemacht haben und das für meine eigene Schaltung übernehmen. Ich bin jetzt schon soweit, dass ich den ICL7667 zur Ansteuerung der FETs nehme, statt der komplexen Schaltung. Aber mit den FETs bin ich mir noch nicht einig, wie ich die anordnen soll. 1. Nur 1 FET mit Diode 2. 2 FETs als 2-Quadrantensteller (http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM) 3. 2 FETs wie in dem Schaltplan, die 12V und Masse vom Ventil schalten Den Vorteil von 2. zu 1. verstehe ich ungefähr. Weniger Energie wird vergeudet. Da das Ding permanent aktiv ist, ist das durchaus sinnvoll, weil dann auch weniger Wärme erzeugt wird? Nur die Vorteile von 3. kann ich nicht verstehen...
Gast
#1758209
Florian Micro schrieb: > Ich gehe davon aus, dass die Schaltung sehr gut durchdacht ist, weil das > von einem Auto-Steuergerät kommt. Das gilt nur für Seriensteuergeräte mit großen Stückzahlen. Da wäre aber längst das Hühnerfutter mit den SMD-Transistoren in irgendeinem ASIC verschwunden. Ich würde nicht zu große Erwartungen in DIESE Schaltung setzen. Gruß Anja
Ok, zugegeben. Dann welcher von meinen 3 Vorschlägen ist der beste? :)
Gast
#1758324
Florian Micro schrieb: > Dann welcher von meinen 3 Vorschlägen ist der beste? :) Verstanden habe ich die Schaltung nicht (ich finde sie auch nicht übersichtlich). Wenn Du es wirklich schnell haben willst: Du mußt darauf achten daß beim Abschalten des Ventils der Freilaufstrom nicht von einer Diode (0,7V) kurzgeschlossen wird, sondern auf ein höheres Potential z.B. in die Versorgung zurückgespeist wird. An der Spule muß mindestens die Versorgungsspannung anliegen. Mit einem einzelnen FET geht das z.B. wenn die Energie über einen angepaßten dicken Widerstand in Reihe zur Freilaufdiode vernichtet wird. Mit 2 FETs kannst du die Energie zurückgewinnen. Die Versorgungsspannung könntest Du mit einem DC/DC Wandler erhöhen (Freilauf beim Abschalten dann in diese Spannung, Elko für die Spulenenergie nicht vergessen). Mit einer ordentlichen Treiberschaltung für die Fets kann sich nochmals ein Geschwindigkeitsvorteil ergeben. Aber wahrscheinlich ist die Induktivität des Ventils so träge daß du den nicht unbeding messen kannst. Gruß Anja
Ok, Vielen Dank! Ich arbeite dann am liebsten mit 2 FETs. Wie soll ich die schalten? Wie im Anhang? Oder jeweils 1 FET an jeden Anschluß des Ventils? Grüße, Flo
Angehängte Dateien:
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300px-Motor_PWM_2.gif
(7,4 KB)
@Florian Micro (micro-flo)
>Ich arbeite dann am liebsten mit 2 FETs.
Warum? Bist du ein FETischist? ;-)
Ne, ich find das voll FETt. Aus dem was ich bisher gelesen habe schließe ich, dass die 2 FET Variante energiesparender und sinnvoller ist. Wie gesagt, das Ding läuft fast permanent und deshalb ist Hitzeentwicklung und Bauteilelebensdauer ein großes Thema. Bin leider mit Analogeletronik nicht so fit, deshalb hoffe ich hier auf Rat :)
@ Florian Micro (micro-flo) >Aus dem was ich bisher gelesen habe schließe ich, dass die 2 FET >Variante energiesparender und sinnvoller ist. Ein Irrtum. >Wie gesagt, das Ding läuft fast permanent und deshalb ist >Hitzeentwicklung und Bauteilelebensdauer ein großes Thema. Geht mit EINEM FET + Freilaufdiode wunderbar. >Bin leider mit Analogeletronik nicht so fit, deshalb hoffe ich hier auf >Rat :) Du bist beratungsresistent. MfG Falk
Na gut, dann verlaß ich mich mal darauf und mache das mit 1 FET und Diode. Spart ein paar Bauteile und Platz. Mal sehen, wie sich das in Punkto Wärme schlägt. Energierückgewinnung ist ohnehin nicht so wichtig, halt nur die Zuverlässigkeit. Danke :)
Gast
#4300336
Und Flo? Bist du weiter gekommen und hast eine Lösung? Gruss
Gast
#4300353
Rumpelwittchen schrieb: > Bist du weiter gekommen und hast eine Lösung? Du bist aber ungeduldig. Ist ja erst fünf Jahre her ....
Ich lese da von einem Magnetventil, welches mit vier KHz angesteuert werden soll. Rein mechanisch bewegt sich da ein Kolben, welcher das Ventil öffnet oder schliesst. Alleine die Trägheit des Kolbens schliesst diese Frequenz eigentlich aus. Welche Art von Magnetventil verwendest du? Ist es eher doch ein Piezoventil?
Entweder, da war ein schlechter Entwickler an der Arbeit oder es gibt gute physikalische und elektrische Gründe für diese Ausgeburt an "Schaltung"...
Gast
#4300443
Thomas S. schrieb: > Ich lese da von einem Magnetventil, welches mit vier KHz angesteuert > werden soll. Rein mechanisch bewegt sich da ein Kolben, welcher das > Ventil öffnet oder schliesst. Die 4kHz sind die PWM-Frequenz, mit der üblicherweise die Stromregelung arbeitet :-(