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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik TDA2030 als Mosfet Treiber?


Autor: Jens 343 (jens343)
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Hallo Forum,
Ich wollte mal etwas wichtiges fragen.
Der TDA2030 lässt sich doch auch als normalen Power-OP-Amp benutzen 
oder?
Des einzigste Manko ist dass keiner die Grenzfrequenz angibt aber bis 
140khz soll ja nach Datenblatt her.

"Power Bandwidth
(-3 dB)
Gv = 30 dB
Po = 12W RL = 4ohm
10 to 140,000 Hz"

Amerikanisch also , durch . ersetzen.

Ich binn relativ günstig an 10 Exemplare gekommen und suche somit einen 
Verwerdungszweck.

Damit kann man doch sicher einen niederomigen Mosfet Treiber 
konstruiren, für die dicken Geschosse, oder eben je nach dem wie hoch 
die Maximalfrequenz ist für schnelles switching.

Also würe ich das ganze als Komparator schalten

VCC+ an 12V
VCC- an Gnd
inverting Input über einen 1/1 Spannungsteiler an 5V hängen
non-inverting Input direkt an µC-Pin
Output über 1Ohm an irgendein Gate

Würde des so gehn?

Gruß Jens

Autor: Düsentrieb (Gast)
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radio eriwan sagt: im prinzip,,ja !
aber der 2030 schaltet nicht gerade schnell...siehe db
für ein ein-aus des fet reichts sicher dicke, auch ne pwm mit zb 10hz 
geht, aber ne schnelle pwm kannste abhaken..
dazu nusste schon nen richtigen gate treiber nehmen

Autor: Jens (Gast)
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Hi, danke für deinen Beitrag, aber du hast ned wirklich gelesen was ich 
vorhab oder, oder mal in das zitierte geschaut,ich denke dass 100khz 
drinn sind.

Gruß Jens

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn dir eine Schaltzeit von 10µs ausreicht, kannst du den (logic level) 
MOSFET auch gleich direkt an den Controller-Pin hängen. Ausserdem wirst 
du dem TDA wahrscheinlich eine negative Versorgung angedeihen müssen, 
weil der FET sonst u.U. nicht sauber abschaltet. Der TDA ist sicherlich 
weder vorne noch hinten rail2tail.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Tip zur Interpretation vom Handbuch: 140KHz Bandbreite heisst, dass ein 
140KHz Sinus mit 3dB Abschwächung durchkommt, die Oberwellen 
entsprechend schlechter. Nur ist ein Sinus genau das, was du am Ausgang 
nicht haben willst. Wenn der Ausgang noch nach Rechteck aussehen soll, 
dürfte es diesem Wert zufolge eher in der Grössenordnung von 30KHz 
liegen.

Autor: Jens (Gast)
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Ok,
der TDA stammt aus dem Autobereich und die Bspschaltung hat nur eine 
positive Spannung und VCC- ist an GND festgeklemmt, der LS ist direkt am 
Ausganng.

Nein mir gehts grad ums Prinzip, NE555 annen Eingang, dicker Mos 
dahinter und ab an den DST oder Zeilentrafo, da ist schnelles schalten 
Pflicht.

Ich mein ja nur ob das ganze so prinzipiell gehen würde, ich strebe 
minimale Schaltzeiten ohne Spezialteile an, also sozusagen quer durch 
die Bastelkiste.


Das wär ja das Datenblatt

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/2504...


Gruß Jens

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Nein die 100Khz sind nicht drin . Der TDA2030 ist dafuer zu langsam.

Laut Datenblatt hat er eine Slewrate von ca. 8V/us.
(laut Datenblatt TDA2030A im Datenblatt vom TDA2030 fehlt diese Angabe)

Um deinen Ausgangspegel von 12V zu erreichen brauch er ca. 1.5uS.

100Khz = 10us

Davon beim einschalten 1.5uS und beim ausschalten 1.5us abziehen bleiben 
fuer den Schaltbetrieb 7uS. Die andere Zeit 3us ist er mehr oder weniger 
im Linearen Betrieb.

Gruss Helmi

Autor: Andreas K. (a-k)
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Jens wrote:

> der TDA stammt aus dem Autobereich und die Bspschaltung hat nur eine
> positive Spannung und VCC- ist an GND festgeklemmt, der LS ist direkt am
> Ausganng.

Ein Lautsprecher ist kein MOSFET und der Gleichspannungsanteil am 
Ausgang vom TDA wird per Elko abgetrennt. Wie gedachtest du dieses 
Problem bei MOSFET als Last zu lösen? Oder willst du den Elko drin 
lassen?

> Nein mir gehts grad ums Prinzip, NE555 annen Eingang, dicker Mos
> dahinter und ab an den DST oder Zeilentrafo, da ist schnelles schalten
> Pflicht.

Versteh ich jetzt nicht. Wenn schon ein NE555 das Schaltsignal liefert, 
warum dann noch einen TDA2030? Der Ausgang vom bipolaren NE555 ist doch 
selber schon nicht wirklich schwach auf der Brust.

> minimale Schaltzeiten ohne Spezialteile an, also sozusagen quer durch
> die Bastelkiste.

Die übliche Schaltung aus BC547/557 oder BC337/327 funktioniert 
garantiert besser und sollte sich in dieser Kiste ebenfalls finden 
lassen.

Autor: Jens (Gast)
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Danke Helmut,
ich denke ich habe die Rechnung verstanden, das ganze wäre nicht sehr 
Effizient in der Größenordnung, du hast mein Verständnis erweitert, 
solche Sachen lernt man nunmal nicht auf dem Gymnasium.(Bayern eben)

Irgendwelche Tips wie man sowas ausrechnet wenn ich z.b diskret mit NPN 
und PNP einen Versuchstreiber aufbaue?
Ich möchte gerne die DST-Ansteuerung bevor ich wieder bei Reichelt 
bestelle testen, mir gehts immer so: Vor einer Woche bestellt, und die 
Hälfte vergessen.

Entweder mach ich das ganze nun diskret oder beiß mir innen Arsch und 
bestelle.

Das ganze diskret aufbauen wäre kein Problem, die Umladezeit zu 
errechnen wäre aber schwerer, muss dann mit Kondensatorladungen rechnen 
oder, ich denke ich krieg das wohl irgendwie hin.

Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in 
% von der Schaltzeit her?


GRuß Jens

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in
>% von der Schaltzeit her?

Das kann man so nicht direkt sagen. Man kann den FET ja auch linear 
betreiben.

Beim Schaltbetrieb gibt es 3 Stellen wo Verluste auftreten koennen.

1.   Beim einschalten.
2.   Beim ausschalten
3.   In der Leitendphase

Beim ein und ausschalten hast du gleichzeitig am Transistor eine hohe 
Spannung und einen hohen Strom anstehen die folglich eine 
Verlustleistung produzieren. Wenn man in erster Naehrung annimmt das die 
Spannung linear mit der Zeit faellt (steigt) und der Strom 
dementsprechend steigt (faellt)kann man die Verluste in etwa mach der 
Formel

P = U*I/2  berechnen.

in der Leitendphase ist die Verlustleistung im Transistor durch den Ron 
Widerstand gegeben.

Pleit = Ron * Id^2

Diese beiden Verluste duerfen die Gesammtverlustleistung des Transistor 
nicht uebersteigen.

Was muss der Treiber koennen ?

Der Treiber muss die Gate-Source Kapazitaet umladen koennen. Zusaetzlich 
zur Gate-Source Kapazitatet kommt noch die durch den Miller-Effekt 
verstaerkte Gate-Drain kapazitaet dazu. Wobei diese Millerkapazitaet 
nicht ueber die ganze Zeit des umschaltens von Ein nach Aus und 
umgekehrt eine Rolle spielt. Ihren staerksten Einfluss hat sie in dem 
Moment wo der Transistor durch den Kennlinienknick geht weil in dem 
Moment die Spannungsaenderung am Drain am groessten ist. Man kann diese 
Kapazitaet berechnen wenn man die Spannungsverstaerkung der Schaltung 
kennt.
Dann ist

Cmil = Vu*Cd
 wobei Vu die Spannungsverstaerkung ist die man naehrungsweise aus der 
Steilheit (Forward Transconductance) des Transistors und dem 
Lastwiderstand berechnen kann.

Vu = S * RL

Der Treiber muss nun diese Kapazitatet umladen koennen. Dazu muss er nun 
einen Strom in das Gate fliessen lassen koennen.
Dieser Strom berechnet sich folgendermassen:

U*C/ton = I

Dabei ist U die Schaltspannung am Gate. C die Kapazitaet am Gate und ton 
die Zeit um den Transistor einzuschalten. Wobei es bei ton wiederum um 
einen Kompromiss handelt. Einerseits soll der Transistor so schnell wie 
moeglich ein/aus geschaltet werden um Schaltverluste zu vermeiden 
andererseits steigt dabei der Gatestrom zum Umschalten an. Da aber die 
Treiberstufe nur einen begrenzten Strom zu liefern vermag sollte man 
diesen mit einem kleinen Gatevorwiderstand begrenzen. Auch hat eine zu 
schnelle Ein/Ausschaltzeit ein weiteres Problem die der EMV. Auch 
fuehren zu kleine Schaltzeiten zu hohen Spannungsspitzen in den 
Leiterbahnen zum Transistor.

U = L * di/dt

Wobei L die Induktivitaet der Leiterbahnen und Draehten zum Transistor 
ist.
di/dt  die Stromanstiegsgeschwindigkeit des Laststromes ist.

Nur mal als Beispiel:
Induktivitaet im Lastkreis ca. 1uH
Schaltgeschwindigkeit 30A/us
ergibt eine Induktionsspannung von 30V!
Tritt diese jetzt im Sourcekreis auf koennte der Transistor sogar 
zerstoert werden weil die maximale Gate-Sourcespannung normalerweise in 
der Grossenordung von 20V liegt. Von daher als Schutzmassnahmen:
Stromanstiegstgeschwindigkeit begrenzen durch kleineren Gateladestrom 
und Zenerdiode zwischen Gate u. Source schalten und die so nahe wie 
moeglich am Transistor.


Gruss Helmi

Autor: Arno H. (arno_h)
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>Wielange darf denn so ein Fet maximal im linearen Bereich sein, also in
>% von der Schaltzeit her?
100% sind hier zulässig, denn (un)sinnigerweise ist der 
Sättigungsbereich des Bipolartransistors der lineare Bereich beim MOSFET 
und umgekehrt.

Arno

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