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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet.Schaltflanken


Autor: Martin (Gast)
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Hallo zusammne,

ich beschäftige mich gerade mit Mosfets. dabei ist es ja wichig schnell 
zu schalten. Ich versuche gerade eine Standardschaltung zu simulierneund 
spiele ein wenig mit den Werten rum.
Meine Frage ist nun, welche Flanken optimiert werden müssen. Die der 
Gate Ansteuerung oder die Flanken der Ausgangsspannung. Die beiden 
hängen ja auch irgendwie zusammen.

Grüße
Martin

Autor: Roland Praml (pram)
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Martin wrote:
> Ich versuche gerade eine Standardschaltung zu simulierneund
> spiele ein wenig mit den Werten rum.

lass uns die doch mal sehen...

Gruß
Roland

Autor: Martin (Gast)
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Hallo, hier mal die Schaltung...

Autor: Martin (Gast)
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...und hier einmal ein ausschnitt aus einer Simulation....Die blaue 
Kurve ist die Spannung am Gate, die grüne am Ausgang....

Autor: Roland Praml (pram)
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Sieht auf den ersten Blick schon mal brauchbar aus.

aber die 330 Ohm würd ich weg lassen, wenn möglich. (d.h. wenn Ugs noch 
< 20V bleibt)
Du erreichst dadurch, dass das Gate noch weiter aufgesteuert wird.
Evtl auch noch 10 Ohm in die Gateleitung. Bringt zwar wieder mehr 
Schaltverluste, aber begrenzen den Gatestrom auf ~1-2A was der 
Lebensdauer der Treibertransistoren zu Gute kommt.

Falls du minimale Schaltverluste willst, dann nimm einen N-Kanal Fet und 
einen passenden High-side Treiber dazu. (Selbstbau lohnt sich dann nicht 
mehr)
Evtl eignen sich auch fertige High-Side Treiber à la BTS442. (diese 
haben aber IMHO eine begrenzte Schaltfrequenz)

Gruß
Roland

Autor: Martin (Gast)
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Wenn der 220Ohm widerstand weggelassen wird, steigt die Gatespannung zu 
stark an. Mit dem widerstand liegt die Gatespannung bei ca. 11,5V. Der 
Gatestrom wird durch den Widerstand auf etwas mehr wie 1 A begrenzt.

Sind die transistoren, die ich verwende eigentlich ausreichend 
dimensioniert? Die CE-Spannung liegt bei 80V, aber ich glaube die müssen 
mehr Strom abkönnen.

Dann vielleicht gleich noch eine Frage...Zur Berechnung der 
Schaltverluste muss ich doch die Anstiegs- und Fallzeit der 
Ausgangsspannung verwenden...!?

Autor: Martin (Gast)
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Zumindest für Q2 muss ich einen anderen Transistor verwenden. Dieser 
muss ja die 1A abkönnen, dafür ist der BC556 ein wenig zu schwach 
dimensioniert.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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@ Roland Praml (pram)

Die 330 Ohm wegzulassen würde die ganze schaltung hinfällig machen, und 
auch langsamer.

Diese schaltung stellt einen Spannungsverstärker mit nachgeschaltetem 
Stromverstärker dar.

Genauer gesagt ist die erste Stufe eine Spannungsgesteuerte Stromquelle. 
Der so gesteuerte Strom lässt am 10k Widerstand eine Spannung abfallen. 
Diese Spannung wird dann Stromverstärkt an das Mosfet Gate 
weitergereicht. Ich hab jetzt nicht nachgerechnet, aber die Simulation 
sieht schon mal gut aus.

Würde man jetzt den 330 Ohm Widerstand weglassen, würde man einerseits 
einen Basiswiderstand brauchen, da sonst der Transistor sofort abrauchen 
würde und andereerseits würde (mit Basisvorwiderstand) der Transistor 
mit höchster wahrscheinlichkeit in Sättigung betrieben, was ihn wieder 
langsam macht.

Um die Schaltung schneller zu machen könnte man:
die 10kOhm kleiner machen (die 330 Ohm darauf anpassen), da dieser 
Widerstand den Basisstrom der Stromverstärkerstufe begrenzt, der 
Basisstrom mal die Stromverstärkung gibt den maximalen Ausgangsstrom. 
Weiterhin bildet der 10k Widerstand mit der Kapazität der Transistoren 
einen RC Tiefpass (das bewegt sich aber schon im µs bereich)

Du könntest weiterhin für den Stromverstärker (Spannungsfolger) Zwei 
komplementäre Darlington Transistoren einbauen (die dann aber auch 
direkt die geforderten Ströme tragen können) oder du schaltest einfach 
hinter deine jetzige Stufe noch eine Stufe aus potenteren Transistoren.

Ich hoffe ich konnte helfen ;)

Autor: Berti (Gast)
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Hallo,

ich habe den 10k Widerstand mal ein wenig verkleinert und den 330Ohm 
Widerstand ein wenig angepasst. Dadurch steigt nun der Gatestrom ein 
wenig an, auf ca. 1,1A. Da muss ich den Transistor Q3 noch tauschen, da 
dieser nur 1A abkann. Ich habe nur noch keinen passenden gefunden. Mal 
schaun.
Der Transistor Q2 müsste eigentlich ausreichend dimensioniert sein, der 
muss ja nicht so viel abkönnen.
Eine weitere Stufe dahinter wollte ich eigentlich nicht nehmen.

Für den 10k habe ich 8,2k genommen und 330 auf 240 verkleinert. Die 
Simulation dazu habe ich einmal angehangen.

Vielen Dank!

Ah, vielleicht noch eine Frage. Zur Berechnung der Verluste die am 
Mosfet entstehen. Zur Berechnung der Schaltverluste muss man dann doch 
die Anstiegs- und Abfallzeit der Ausgangsspannung nehmen!?

Autor: Berti (Gast)
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So müsstest du den Treiber eigentlich schon einsetzen können. Es kommt 
drauf an, wie weit du die Verluste dan noch verringern will, die kann 
ich im Moment nicht berechnen.

Eventuell kannst du den 8.2k noch weiter verringern. Ich hänge nämlich 
gerade am gleichen Problem fest.

Mein Treiber brauche ich für ein Schaltnetzteil. Die Schaltung hier habe 
ich auch aus diesem Forum entnommen. Wenn ich den Link zu dem Thema 
finde, füge ich ihn noch ein.

Autor: Berti (Gast)
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Hier mal der Link zu dem Thema. Dort wird auch erläutert, wie man die 
Schaltung berechnet.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/34752/P_FET.png


Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Berti, vielen Dank für die Links. Die waren sehr hilfreich. Ich 
habe  die Schaltung auch einmal mit anderen Widerständen simuliert und 
bin dabei oh Wunder ;) auf die gleichen Ergebnisse gekommen.

Ich denke der verwendete Transistor Q2 sollte ok sein. Der kann 1A 
Dauerstrom und 1,5A max. Kollektorstrom. Wenn der Strom bei ca. 1,1A 
liegt, sollte das noch im Rahmen liegen.

Interessant wäre es sicher wirklich einmal die Verlustleistung zu 
berechnen, um zu schauen, ob die schnelligkeit der schaltung vielleicht 
schon für meine Zwecke ausreicht. dazu kann ich einen Link 
hinzusteuern....

Beitrag "Maximal zulässige Verlustleistung bei Mosfet"

Hier wird beschrieben, wie man die Verlustleistung berechnet, aber ich 
bin mir auch nicht sicher welche Anstiegs- und Abfallzeit man nehmen 
muss.
Weiter weiß ich nciht, welche Spannung ich einsetzen muss, die maximale 
Spannung vor dem Mosfet oder diese Spannung minus der maximalen 
Ausgangsspannung...

Autor: 3366 (Gast)
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Eine maximale Schaltgeschwindigkeit hat nicht nur Vorteile. Der Aufwand 
die Oberwellen auf ein ertraegliches Mass (EMV Vorschriften) zu 
begrenzen steigt auch an.

Autor: Martin (Gast)
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Also muss man quasi einen Kompromiss zwischen Schaltgeschwindigkeite und 
somit Verlustleistung und der Entstehung von Oberwellen usw. finden!?

An und für sich, sehen die Schaltungen und die Simulationen ja schon 
recht gut aus.

Dann aber nochmal zur Berechnung der Verluste. Kann dazu eventuell noch 
jemand etwas sagen? Ich habe oben ja schone inen Link eingefügt, da 
steht schon einiges drin. aber wie gesagt, an zwei Ecken hängts bei mir 
noch.

Welche Scahltzeiten muss man zur Berechnung der Schaltverluste nehmen 
und welche Spannung zur Berechnung der Verlustleistung, wenn der Mosfet 
leitet?

Um das ganze zu vereinfachen, habe ich hier einmal einen auszug aus dem 
obenr verlinkten Thema.


>die Schaltverluste kann man so ausrechnen:
>1. Die Gesammte Verlustleitung beim Schalten berchnet sich aus 4
>Komponenten:
>a) P_Einschalt
>b) P_Ein
>c) P_Ausschalt
>d) P_Aus

>d) ist am Einfachsten, denn wenn kein Strom fließt ist die Leistung 0
>b) P_Ein ist die Verlustleistung während der Transistor eingeschaltet
>ist, Rdson * I^2 * Ton/T. Ton/T ist das Tastverhältnis.
>a und c sind die Schaltverluste. Dabei wird die sogenannte Lastgerade
>durchfahren. Wenn Du ne ohmsche Last hast, ist diese linear. Also
>Umax*Imax * Ts/T. Ts/T ist das Verhältnis der
>Einschaltzeit+Ausschaltzeit (Ts) zur Periodendauer T. 55kHz = 18us.
>Beispiel U = 20 Volt, I = 20 A, Tson+Tsoff sei 0.5us dann ergibt sich
>für b) 20*20*0.5/18 = 11 Watt. Nicht zu verachten gell ?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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@ Berti (Gast)

>Hier mal der Link zu dem Thema. Dort wird auch erläutert, wie man die
>Schaltung berechnet.

Einfach auf meine Posts verweisen..

Sowas aber auch.. Tststststs

;-)

Autor: Martin (Gast)
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Sorry ;) aber sie helfen auch gut weiter :)

Autor: Martin (Gast)
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Hätte ich aber leider allein auch nicht gefunden den Beitrag.....


deswegen super Forum hier!!!! :)

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