Guten Tag,
ich habe vor den Polaroid Ultraschall-Transducer zu betreiben.
http://www.mercateo.com/p/115-241026/Ultraschall_Transduktor_600.html
Der soll lut Datenblatt mit 150Vdc und 150Vpp also von 0V bis 300V
betrieben werden.
Ansteuern will ich ihn mit einem einfachen Rechtecksignal.
Hatte mir das so überlegt, dass ich die 300V mit einer
Villiard-Schaltung erzeuge.
Schalten will ich dann mit Transistor oder FET. Ist das egal was ich
nehme?
Ich hate mir das so vorgestellt, dass ich einen "Schalter" in reihe zum
US-Transducer und einen parallel dazu schalte. Heißt der "Schalter" in
reihe müsste vorgespannt werden, dass die 150V am Transducer liegen.
Mit dem zweiten paralleleln könnte ich dann kurzschließen. Müsste das
dann aber über einen Widerstand schalten um die 150V nicht kurtz zu
schließen.
So wie ich mir das vorstelle hört sich das schon für mich umständlich
an. Würdet ihr das anders machen?
Was für einen Transistor sollte ich nehmen? Hab mal gesucht und die
riesige Auswahl verunsichert mich. Wenn ich diesen hier nehmen würde:
http://www.digikey.de/product-detail/de/ZXTN08400BFFTA/ZXTN08400BFFCT-ND/1557772
Der hat ne maximale BE-Spannung von 7V bekomm ich den mit 3V geschaltet?
Der Transducer ist ja auch rel. hochohmig oder?
Danke für eure Hilfe. Meine Frage klingt vlt. als hätt ich noch nicht so
viel mit E-Tech zu tun gehabt, dem ist aber nicht so. Bin bis jetzt nur
immer mit OP's ausgekommen und wie man Transistoren auswählt hab ich
anhand von Kennlinien gelernt, welche ja nie im Datenblatt drin sind.
Warum? Nach welchen Werten wählt man aus?
Liebe Grüße.
Bonner schrieb:> Der soll lut Datenblatt mit 150Vdc und 150Vpp also von 0V bis 300V> betrieben werden.
Rechenfehler!
150V-Spitze-Spitze sind 75V Spitzenspannung.
Du brauchst also nur 75V und eine H-Brücke...
> Schalten will ich dann mit Transistor oder FET. Ist das egal was ich> nehme?
Du solltest dir entsprechende Grundlagen anlesen. Mit einem einzigen
Transistor ist es nicht getan.
> Wenn ich diesen hier nehmen würde:
Bei diesem kleinen Ding solltest du zügig schalten, dass du schnell
wieder in der SOA bist. Sonst kommt der magische Rauch...
> Der hat ne maximale BE-Spannung von 7V bekomm ich den mit 3V geschaltet?
Diese Rückwärtsspannung interessiert dich nicht. Du kannst mit
Ube=0,7V rechnen...
Ich würde vorschlagen, du zeichnest einen Schaltplan, dann kann man
drüber diskutieren.
Bonner schrieb:> Der soll lut Datenblatt mit 150Vdc und 150Vpp
Nee. 150Vdc, 300Vacpp
> also von 0V bis 300V betrieben werden.
Ja, richtig.
> Ansteuern will ich ihn mit einem einfachen Rechtecksignal.
Würde ich nicht machen. Die steilen Flanken sind sinnlose
Schinderei für die Halbleiter. Ich würde genäherten Sinus
oder Trapez wählen. Kommt nicht so genau drauf an, Hauptsache
nicht so ewig viele Oberwellen.
> Hatte mir das so überlegt, dass ich die 300V mit einer> Villiard-Schaltung erzeuge.
Ich würde AC und DC getrennt erzeugen: AC über Ferrittrafo
einspeisen, DC (150V) vielleicht über Vervielfacher.
Hat den Vorteil, dass Du die Endstufe mit z.B. 24V speisen
und normale NF-Leistungstransistoren nehmen kannst.
> Schalten will ich dann mit Transistor oder FET.
Ein FET ist auch ein Transistor. "field effect transistor"
> Ist das egal was ich nehme?
Naja. Gehen wird beides; Schaltung muss halt passend ausgelegt
werden.
Von der Allereinfachst-Lösung "einfach zwei Schalter im Gegentakt
an 300V", die Du vorgeschlagen hast, halte ich nichts. Das klingt
nach Ärger.
Lothar Miller schrieb:>> Wenn ich diesen hier nehmen würde:> Bei diesem kleinen Ding solltest du zügig schalten, dass> du schnell wieder in der SOA bist.
Ahh... habe ich ganz übersehen: SOT23.
Naja. Miniaturisierungswahn.
Bei 100Vac(eff), 500pF und 100kHz fließen 30mA, wenn ich mich
nicht verrechnet habe. Wenn man schneller schaltet, werden die
Ströme deutlich höher.
Man müsste mal nachrechnen, ob man die SOA überhaupt einhalten
kann.
Danke soweit.
Wiso zügig schalten um in der SOA zu sein. Da wird doch kaum Strom
fließen. Und der kann 500mA kontinuirlich.
Das mit der Gegentaktschaltung klingt gut. So besteht nicht die Gefahr
das ausversehen beide Transistoren geschaltet werden aber ich hab auch
nur noch zwei Zustände?
Weiß jemand warum das überhaupt so angegebn wird (150Vdc, 300Vpp).
Ist der Schaltzustand 150V für mich wichtig, dann wär das mit dem
Gegentakt ja kein problem.
Sinus wäre mir auch lieber, allerdings würd ich ungern einen
Sinusgenerator einsetzen wollen. Würd dann den Schaltimpuls kommend vom
µC über nen C langsam auf die Basis geben. Müsste doch ausreichen.
Über nen Ferittrafo hab ich mir auch schon gedanken gemacht, allerdings
kein Grung gesehen ihn einzusetzen. Hierfür ist doch allein das
Windungsverhältnis ausschlaggebend und halt das er die Frequenz mit
macht oder?
hätte jemand denn ein Bestimmtes bauteil das für mich geeignet wäre. Das
wäre für mich ja direkt mal was womit ich mich allein beschäftigen
könnte.
Und bei Ferit-Trafos find ich auch nur so große Teile. Will ja nur die
Spannung hochtransformieren und keine große Leistung treiben.
Nochmal zum SOF. Berechnen lässt sich das doch nur schwer. Wenn der
Transistor eine Leistung von P=1,5W hat ergibt sich bei z.B. 150V ein
maximaler strom von 10mA.
Wollte ich 100mA schalten (z.B. zwei US-Transducer) bräucht ich ja schon
15W. Das kann soch nich so richtig sein. Das machen doch bestimmt andere
auch so.
Also am besten wäre vlt doch der Trafo.
Kennt jemand einen Distributor wo man die gut auswählen kann. Auf was
für Kenndaten müsste ich achten?
Bonner schrieb:> Wiso zügig schalten um in der SOA zu sein. Da wird doch> kaum Strom fließen.
???
Habe ich doch schon gesagt: Bei 100kHz Sinus , 100V(eff) und
und 500pF (Datenblatt) fließen 30mA(eff).
Bei 100kHz Sinus dauert jede "Flanke" ungefähr 3µs. Wenn Du
deutlich schneller schaltest, wird der Strom wegen der kapazitiven
Last deutlich höher. Wenn Du z.B. in 0.3µs umschalten willst,
fließen etwa 0.4A Pulsstrom.
(Das ist eine Abschätzung; Rechenfehler vorbehalten.)
> Und der kann 500mA kontinuirlich.
Sicher, und 1A Pulsstrom. Es gibt aber noch mehr Grenzwerte,
die einzuhalten sind. 1.5W im SOT23 klingt auch eher nach
Wunschdenken.
Auf den zweiten Blick sieht dieser Transistor gar nicht so
übel aus, wie ich zuerst dachte; man muss es halt genau
nachrechnen, ob es klappt.
> Das mit der Gegentaktschaltung klingt gut. So besteht nicht> die Gefahr das ausversehen beide Transistoren geschaltet> werden
Doch, die besteht trotzdem.
> aber ich hab auch nur noch zwei Zustände?
Du brauchst doch auch nur zwei Zustände?!
> Weiß jemand warum das überhaupt so angegebn wird (150Vdc,> 300Vpp).
Nun, vermutlich wird kein gepoltes Dielektrikum verwendet,
sondern es ist halt eine Vorspannung (Bias) notwendig. Gibts
bei Mikrofonen ja auch: Kondensatormikro / Elektretmikro.
> Ist der Schaltzustand 150V für mich wichtig,
Wenn meine Annahme oben stimmt: Nein.
> Sinus wäre mir auch lieber, allerdings würd ich ungern> einen Sinusgenerator einsetzen wollen. Würd dann den> Schaltimpuls kommend vom µC über nen C langsam auf die> Basis geben. Müsste doch ausreichen.
Naja. Man könnte vielleicht auch die unglaubliche
Investition in einen OPV samt Hühnerfutter tätigen und
einen aktiven RC-Tiefpass aufbauen. :)
> Über nen Ferittrafo hab ich mir auch schon gedanken gemacht,> allerdings kein Grung gesehen ihn einzusetzen.
Der Hauptgrund ist, dass Du so die 150V Bias vom Rest Deiner
Schaltung fernhalten kannst.
Die Steuerschaltung kann mit 12V, 24V... oder was immer Du
nehmen willst, arbeiten; das Signal wird hochtransformiert,
und auf der Sekundärseite der Bias zugesetzt.
> Hierfür ist doch allein das Windungsverhältnis ausschlaggebend> und halt das er die Frequenz mit macht oder?
Ja. - In die Sättigung sollte er auch nicht gehen, aber das wird
bei Deinen Strömen hoffentlich nicht passieren.
Bonner schrieb:> hätte jemand denn ein Bestimmtes bauteil das für mich geeignet wäre.
Mit irgendeinem Bauteil ist es längst nicht getan. Du brauchst erst mal
ein Konzept, was die benötigten Baugruppen enthält, und die musst du
dann aufbauen und zusammenschalten. Eine Möglichkeit hatte Possetitjel
genannt.
Man könnte auch einen einfachen 300V-Gegentakt-Verstärker nehmen. Der
kann dann, direkt mit deinen 3V gesteuert, den Gleichspannungsoffset und
die Modulation in einem Abwasch machen.
Offen wäre dann nur noch die Stromversorgung, zu der du noch gar nichts
gesagt hast.
also zur strom versorgung kann ich folgendes sagen.
Betrieben wird die gasamte schaltung mit 24V. Bis jetz habe ich 2
DC/DC-Konverter verbaut. +-15V für OP's und halt 3V oder 5V für
Digitalelektronik.
Mein konzept sieht so aus das ich die 300Vpp und 150Vdc noch brauche.
Sowas habe ich allerdings noch nie gebrauch daher meine fehlende Ahnung.
Ein echtes Konzept habe ich noch nicht aufstellen können da ich eben
nicht weiß wie es am besten geht. Soweit die beiden Ideen (Transistor
und Übertrager) hatte ich auch schon. Habe mal nach Übertragern gesucht
und aufgegeben, da ich keinen gefunden hab. Das windungsverhältnis ist
bei vielen Distributoren irgendwie nicht in der Auswähl drin.
Darum bitte ich euch um Starthilfe mit Konzepten, die ihr mir ja schon
geliefert habt, und Bauteilen (die zu finden ist mein größtes Problem).
Im Anhang mal ein Vorschlag. Die Schaltung ist ein Gegentakttreiber, ein
echter Verstärker mit AP-Regelung auf 150V braucht zwar nur 3
Bauelemente mehr, ist hier aber nicht nötig, weil das Tastverhältnis von
50% automatisch zu einem Offset von 150V führt.
Der Schaltungseingang ist hochohmig (~100k) und kann direkt die
3V-Rechteck verarbeiten. Die 15pF begrenzen beispielhaft die
Anstiegsgeschwindigkeit und damit den Oberwellengehalt. Allerdings
steigt damit auch die Verlustleistung in den Transistoren. Bis etwa 5pF
geht es mit den eingetragenen Transistoren. Man kann auch mehrere
Ausgangstransistoren mit Stromverteilungswiderständen parallel schalten
oder Typen mit höherer zulässiger Verlustleistung einsetzen und dann
entsprechend langsame Flanken machen.
Es besteht hier keine Gefahr, dass beide Ausgangstransistoren leiten.
Die Ruhestromaufnahme ist etwa 2mA, weniger ist auch möglich.
Zur Stromversorgung schau mal unter Geiger-Zähler-Müllrohr-Threads nach,
da sind regelmäßig einfache Step-Up-Wandler für 300V...400V diskutiert
worden. Alles zusammen sollte das mit weniger als 20 billigen Teilen
machbar sein.
Supi. Danke Arno. Das ist mal ein Ansatz mit dem ich erst mal alleine
weiter machen kann. Simmulier jetzt mal ein bisschen rum und dann fang
ich an zu basteln.
LG
@All:
Warum wollt ihr eigentlich alle 300Vpp erzeugen? In dem Datenblatt
steht:
"Betriebsspannung: 150 Vpp"
Nur weil Bonner sich beim Umrechnen auf den Holzweg begeben hat?
Bonner schrieb:> Der soll lut Datenblatt mit 150Vdc und 150Vpp also von 0V bis 300V> betrieben werden.
150Vpp kann man aus 150V DC erzeugen, oder wie Lothar oben gesagt hat
mit einer Vollbrücke auch aus 75V DC.
Udo Schmitt schrieb:> In dem Datenblatt steht:> "Betriebsspannung: 150 Vpp">> Nur weil Bonner sich beim Umrechnen auf den Holzweg begeben hat?
Nein, da bist du auf dem Holzweg. Im DB steht unter Specifications, 5.
Zeile links 300vac pk-pk. Und wozu sollte man den mit 150V vorspannen,
wenn man nur mit +-75V (75...225V) moduliert?
ArnoR schrieb:> Nein, da bist du auf dem Holzweg. Im DB steht unter Specifications, 5.> Zeile links 300vac pk-pk.
Ok, ich hatte nicht explizit das Datenblatt angeschaut, sondern auf die
Beschreibung in dem Link. Dort steht:
"Bezeichnung: Ultraschall-Transduktor, Betriebstemperatur: -20...+55 °C,
Betriebsspannung: 150 Vpp, Kapazität: 400...500 pF @ 1 kHz, Masse: ø43 x
8.4 mm, Relative Betriebsfeuchte: 5...95%, Betriebsspannung: 150 Vpp"
