Hallo,
ich lese nun schon seit einiger Zeit hier fleißig mit. Habe diverse
Ideen und nun ein erstes Projekt angefangen. Dazu auch mein Schaltplan.
Allerdings komm ich an einer Stelle nicht zurecht.
Es geht um den einen n-Kanal FET Schalter allerdings als Highside. Dazu
benötigt man einen Fet Treiber. Und dieses Bauteil kapier ich nicht.
Wie wird der denn nun angeschlossen damit der seine Aufgabe erfüllt. Im
moment ist im Schaltplan noch der IRL3803 als Q4 vorhanden. Der ist da
ja so falsch angeschlossen. Als Treiber möchte ich den IR2125 verwenden,
weil der als DIL8 schön klein ist und ich ja nur die HighSide brauche.
Und als n-Kanal FET den IRL3803.
Wenn mir vielleicht jemand noch mal so nen FET Treiber erkären könnte
wäre ich auch sehr dankbar.
Um einen N-Kanal-Mosfet anzusteuern brauchst du eine Gate-Spannung, die
um mindestens die Schwellenspannung höher ist als die Source. Wenn du
jetzt also z.B. 100V auf die Source durchschalten willst, müssen am Gate
ca. 110V anliegen. Jetzt hast du aber nirgends diese Spannung, sondern
z.B. nur 10V und 5V im Logikteil, und 100V im Leistungsteil. Deshalb
wird der Bootstrap-Kondensator (IR2125: Vb) im ausgeschalteten Zustand
(über die Last) auf 10V geladen. Wird der Mosfet eingeschaltet, dann
hebt sich die Source auf 100V und gleichzeitig das Gate (über den
Bottstrap-Kondensator) auf 110V. Das Unschöne ist jetzt, dass sich
dieser Bootstrap-Kondensator im Laufe der Zeit entlädt, und der Mosfet
deshalb immer wieder ausgeschaltet werden muss, damit der Kondensator
über die Last wieder auf 10V geladen werden kann. Ein "Dauer-Ein" gibt
es mit diesen Bausteinen deshalb nicht.
Weil das Thema recht komplex ist (für einen Anfänger) möchte ich dir
gerne die Frage stellen: Was willst du überhaupt ansteuern? Brauchst du
die 140A vom IRL3803 wirklich (das ist ordentlich Holz)? Wäre es nicht
einfacher, einen P-Kanal-Mosfet als High-Side-Schalter einzusetzen?
Nur so am Rande:
Wozu brauchst du einen Kondensator C1 mit 2,2pF?
Mit 'AltGr' und 'm' erhält man das in der Elektronik übliche mü-Zeichen
(µ).
Ein großes M bedeutet Mega.
Man zieht keine Leitungen unter Bauteilen hindurch.
Für Spannungsversorgungen gibt es entsprechende Symbole (Eagle Lib:
supply).
Der Schaltplan wirft auch sonst noch einige Fragen auf:
Alle P-FET sind "verkehrt herum" angeschlossen. Es wird immer ein Strom
über die FET (und die Z-Dioden) fließen, sobald an X2-1 die Spannung
angelegt wird. (Man beachte die parasitäre Diode die in Flussrichtung
liegt.)
D2, D3 und D4 dienen scheinbar einer Pegelbegrenzung. Jedoch ist der
Zustand an den Prozessorpins nicht sauber definiert, wenn keine Spannung
an den Z-Dioden anliegt, da würde ich noch einen hochohmigen Widerstand
parallel zur Z-Diode schalten, um einen definierten Low-Pegel zu
erhalten.
Zudem kann es passieren, dass je nach der Schaltung, die an den
Kontakten X2-3, X2-4 und X3-1 hängt, eine Rückspeisung erfolgt. Die Pins
können u.U. also deutlich länger High sehen, als die FETs
durchgeschaltet sind.
Erstmal danke für die konstruktive Kritik und die Tips.
Das man kein "sauberes" ein/aus mit dem n-Kanal FET erzeugen kann,
verwirft diese Bauart damit.
Ich möchte mit der Schaltung meine Fahrzeugbeleuchtung einschalten. Das
heißt wenn die ZV auf geht, bekomme ich das Signal an X2-3 und es soll
Q4 aktiviert werden. Da ich von max 20A für die Hauptscheinwerfer
ausgehe wollte ich einen n-Kanal FET nehmen da ich bei dem nur auf 2.4W
Verlustleistung komme die ja abgeführt werden müssen RDS=0.006. Der
p-Kanal FET Q5 soll die Umfeldbeleuchtung, also Standlicht vorn und
hinten einschalten. Das sind so ca. 4 Ampere und für den FET komme ich
auf nicht mal 1 Watt Verlustleistung.
Als zweite Funktion möchte ich die ZV sowohl mit einem Schalter im
Amaturenbrett auf und zu machen können (an X3-1) und zum anderen soll
diese sich ab einer Geschwindigkeit x verriegeln. Geschwindigkeit soll
am X3-2 ankommen, daher auch der Optokoppler.
Die beiden FETs Q2 und Q3 sind zum Steuern der ZV. Da fließt zwar auch
ein höher Strom von ca. 10A aber der nur sehr kurz, für gerade mal 1
Sekunde.
Der C1 wurde mir von meinem Opa als Filter für hochfrequente
Spannungsspitzen ans Herz gelegt.
Nimm ein KFZ-Relais, das funktioniert zuverlässig.
Das gibts bei Pollins Max für kleines Moos und ist absolut kampferprobt:
KFZ-Relais FRL-274H012 oder Hochlast-Relais POTTER&BRUMFIELD
T9AS1D12-5
Damit hast du dann auch eine sichere Trennung zwischen Last und uC.
Und nein, der Einsatz eines solchen Relais ist nicht peinlich. Nicht
alles muß mit Halbleitern erledigt werden. Manches ist mit
Elektromechanik eleganter zu lösen.
> ... die Hauptscheinwerfer ...
Du solltest aber nochmal genau schauen, ob du das darfst und willst. Ich
kann mir vorstellen, dass es ziemlich interessant werden könnte, wenn
das Licht durch einen Hard- oder Softwarefehler (sowas gibt es) bei 140
auf der Landstraße ausgeht... :-O
Ich denke für die ZV Ansteuerung ist ein Relais sicher die bessere Wahl.
Gerade wegen der getrennten Signal und Ansteuerbelegung.
Für das Licht hab ich jetzt noch mal den FET IRF4905 gefunden und diesen
an die PWM Ausgänge gehängt. Da ich ja eine Halogen Glühlampe einschalte
wäre es sicher nicht verkehrt diese für ca. 250ms als steigendes PWM
Signal anzuschalten, da die kalte Lampe einen sehr hohen Einschaltstrom
aufnimmt. Würde doch auch die Lebensdauer erhöhen.
Mein Frage wäre mit welcher Frequenz betreibt man so eine PWM und
benötige ich dann noch sowas wie eine Ladepumpe oder Treiber damit dort
genug Strom zu Verfügung steht zum Laden und Entladen des FETs? Würde da
nicht schon eine Transitorstufe ausreichen?
Würde es ausserdem was ausmachen an die Gateleitung für die Fets noch
eine Pullup-Widerstand zu hängen oder macht das der PIC immer von allein
wenn er auf HighPegel steht. Zumal ich daran denke über den MCLR das
Modul auch abschaltbar zu machen.
Was deine Bedenken angeht, war ich schon mal beim TÜV wegen genau dieser
Fragen und zum anderen geht das Licht ja nur an wenn das Fahrzeug noch
steht. Der orginale Schalter ist ja auch weiterhin noch in betrieb.
Und noch eine Frage. Sowas kommt sicher erst mit der Erfahrung, aber was
sind denn vertretbare Verlustleistungen. Also ich mein sind 2Watt
kritisch ohne aufwendige Kühlung oder erst ab 6Watt. Wo liegen da so die
Erfahrungswerte. Für die Hauptscheinwerfer komme ich mit dem IRF4905 bei
13,8V Boardnetz und 2x55Watt Lampenleistung auf ca. 1.3 Watt
Verlustleistung. Klingt nicht viel, aber wissen ob es unkritisch ist
kann ich nicht sagen?
Danke
> Also ich mein sind 2Watt kritisch> ohne aufwendige Kühlung oder erst ab 6Watt.
Das kommt auf die Fläche an, auf der diese Leistung entsteht. Wenn du
eine schöne große Kupferfläche zur Verfügung hast, ist das weniger
kritisch. Aber wenn du den angesprochenen Mosfet ohne KK betreibst, dann
mußt du mit Rthja = 62°C/W (Datenblatt) rechnen. Das bedeutet dann, dass
bei 2 Watt Verlustleistung der Silizium-Chip innen drinnen um ca 124°C
wärmer ist als die Umgebung :-O
Und im Auto kannst du schon mal recht hohe Umgebungs-Temperaturen
erreichen. Damit kann es durchaus sein, dass der Silizium-Chip in
Eigenleitung übergeht...
Natürlich wird der Wert in der Praxis etwas kleiner sein, denn die
Beinchen kühlen über die Platine ja auch noch, aber die Größenordnung
dürfte klar sein: Es geht nicht ohne Kühlung.
Dazu kommt, dass bei PWM-Ansteuerung noch die Schaltverluste dazukommen,
denn du darfst deine PWM-Flanken nicht zu steil machen, um nicht als
Piratensender festgehalten zu werden. Immerhin wirst du vermutlich ein
paar Meter frei auf der Lampenzuleitung (= Antenne) herumpulsen.
Wenn aber die Flanke eher flach sind, steigen die Schaltverluste, und da
kommst du durchaus nochmal in den Bereich der statischen Verluste.
Temperaturbereich für Automotive: -40°C..-85°C im Motorraum auch bis
125°C.
Deine Kühlung muss entsprechend ausgelegt sein. Im Dashboard können
Temperaturen bis 70°C im Sommer locker erreicht werden.
Noch ein Hinweis: Für den Betrieb an Bordspannung solltest du einiges an
Filterung investieren.
Ich weiß ja nicht um was für ein Auto es da geht und wie der Rest der
Schaltung aussieht, aber unter Umständen handelst du dir Störungen
auf/aus dem Bordnetz oder dem CAN-Bus ein. Evtl. hörst du auch Sachen im
Radio, die vorher nicht da waren. :)
Und noch etwas zu Fahrzeug-Bordspannung. Zitat:
"But before you connect, be advised: you are plugging into the supply
from hell."
Soll heißen: normaler Betriebspannungsbereich zwischen 9..16 V. Spitzen
bis zu +/- 100 V. Unterspannung im Winter bis 3V möglich (beim
Starten)...
siehe u.a. auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Startspannungsimpuls
Schaltplan.png
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