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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schneller Weitbereichs-Levelshifter


Autor: Stephan S. (outsider)
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Ich suche einen Levelshifter, oder eigentlich einen schnellen Schalter 
zum Spannungen durchschalten. Konkret sieht das so aus: Ich habe eine 
Spannung die im Bereich von 3,3V - 24V liegt. Mittels eines 0V/5V 
Signals will ich die variable Spannung zu einem Ausgang durchschalten.

Irgendwie komme ich dabei nicht weiter, alle Levelshifter die ich 
gefunden habe sind immer nur für schmale Spannungsbereiche ausgelegt 
oder zu langsam. MOSFET Treiber sind recht schnell, aber da kommt man 
nicht auf die 3,3V runter soweit ich das sehe.

Als Anstiegszeiten sollten 500 V/µs an 10kOhm erreicht werden. Falls die 
Anstiegszeit nicht erreicht werden kann, könnte ich da noch etwas 
runtergehen. Wenn es unbedingt sein müsste könnte ich auch die 15V 
maximale Spannung auf 18V reduzieren. An niederohmigeren Lasten sollten 
dann auch 50mA geschaltet werden können, dann natürlich langsamer.

Mit welchem Baustein könnte ich das Problem lösen? Ich komm nicht 
weiter. Wäre evtl sogar eine relativ einfache Transistorschaltung 
denkbar?

Autor: Dennis (Gast)
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Autor: Stephan S. (outsider)
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Die Lösung aus dem Application Note funktioniert soweit ich das verstehe 
nicht in meinem Fall. Durch den als Rp bezeichneten Widerstand verliere 
ich immer Spannung die vom Strom abhängt der durch meine Last fließt. 
Ich bräuchte eine Lösung bei der direkt auf meine Versorgungsspannung 
und Masse geschaltet wird.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Niemand hat eine Idee für mich?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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500V/µs ist schon ziemlich schnell, daher kommen nur die wenigsten OPs 
in Frage.
50mA ist auch schon einiges. Falls du irgendwo einen NE594/SA594 
bekommen kannst, der dürfte wohl genau das richtige sein. Oder auch ein 
UCN581x.
Eventuell könnten auch Mosfet Treiber interessant sein, aber nur die 
wenigsten können >20V.

Ansonsten halt das ganze diskret aus Transistoren aufbauen 
(Spannungsfolger aus NPN + PNP in Kollektorschaltung, und davor ein 
Levelshifter, oder sowas in der Richtung.

Autor: Weingut Pfalz (weinbauer)
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aqw21 könnte gehen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Fhutdhb Ufzjjuz wrote:
> aqw21 könnte gehen

Das ist doch ein Optokoppler mit einer Einschaltzeit von 500µs. Da 
dürfte es schwer werden, 500V/µs zu erreichen...

Autor: Stephan S. (outsider)
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NE594/SA594 kann ich nirgendwo auftreiben. UCN581x nur in größeren 
Stückzahlen die ich auch nicht brauchen kann.

Die Sache mit der diskreten Lösung habe ich auch mal getestet, sah sogar 
recht gut aus. Aber die Levelshifter vor den Transistoren waren dann das 
Problem. Mit Verstellung der Eingangsspannung hätte man auch die Werte 
der Z-Dioden ändern müssen. Außerdem hat das mit der Ansteuerung mit 5V 
nicht funktioniert, bei meiner Schaltung hätte ich immer die gerade 
eingestellte Versorgungsspannung (die meist höher ist als der 
Ansteuerpegel) benötigt, was im Endeffekt immer noch das gleiche Problem 
gewesen wäre.

So wie ich es sehe werde ich wohl wirklich einen MOS Treiber nurtzen. 
Mit dem MIC4426 habe ich jetzt mal Versuche gemacht, das sieht relativ 
vielversprechend aus. Leider aber nur bis 18V. Ich werde dann wohl mal 
den MIC4427 bestellen weil dieser als nicht invertierende Version besser 
passt.

Über Operationsverstärker hab ich am Anfang auch lange nachgedacht, aber 
da gibt es bei höheren Spannungen keine die noch die passende Slew Rate 
und Strom haben.

Die Optokopplersache habe ich noch nicht weiter verfolgt, aber ich bin 
eigentlich davon ausgegangen dass diese auch entweder zu langsam sind 
oder zu wenig Strom schaffen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Stephan S. (outsider)

>Spannung die im Bereich von 3,3V - 24V liegt. Mittels eines 0V/5V
>Signals will ich die variable Spannung zu einem Ausgang durchschalten.

Als sichst du keinen Pegelwandler sondern elektronischen Schalter. 
AKA Analogschalter. Allerdings schaffen die üblichen Verdächtigen ala 
4066 nur 15V, bei 24V müsste man suchen.

>Als Anstiegszeiten sollten 500 V/µs an 10kOhm erreicht werden. Falls die

Worum geht es denn im Grossebn und Ganzen überhaupt? Und 500V/us heisst 
bei 24V eine Anstiegszeit von 48ns, schon sehr flott.

>Mit welchem Baustein könnte ich das Problem lösen?

Das Problem kann man am besten lösen, wenn man den Gesamtzusammenhang 
kennt.

MFg
Falk

Autor: Stephan S. (outsider)
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Es geht um einen Pulsgenerator der Treiberschaltungen für 
Leistungstransistoren ansteuern soll, aber evtl auch mal große MOS oder 
IGBT Schalter direkt (muss nicht perfekt sein).

Die 24V sind auch nur ein Wunschgedanke und nicht unbedingt 
erforderlich, ich hätte einfach nur gerne etwas Reserve. 18V würden im 
Moment schon auch reichen. Aber der Generator soll halt längere Zeit 
unverändert benutzt werden und da ist ein wenig Universalität für den 
Fall der Fälle schon schön.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Stephan S. (outsider)

>Es geht um einen Pulsgenerator der Treiberschaltungen für
>Leistungstransistoren ansteuern soll, aber evtl auch mal große MOS oder
>IGBT Schalter direkt (muss nicht perfekt sein).

Und was willst du da wieso durchschalten?

MFG
Falk

Autor: Stephan S. (outsider)
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Ich bekomme die Pulsmuster von einem Atmel AVR mit 0V/5V. Außerdem habe 
ich eine einstellbare Spannung zur Verfügung von 2-30V. Diese Spannung 
soll von den 0V/5V auf den Ausgang geschaltet werden oder eben auch 
nicht.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Achso, du brauchst nur einen einzelnen. OK, dann wirds einfach. Ich war 
die ganze Zeit von mehreren Kanälen ausgegangen (5V -> 24V für 
irgendwelche industriellen Signale).
Wenn dir 20V reichen, dafür gibt es etliche Mosfet Treiber.
Für höhere Spannungen könnte man einen Halbbrückentreiber (irgendeinen 
IR21xx) verwenden und als Ausgangsstufe Mosfets (IRF510 oder sowas). 
Wäre zwar ziemlich oversized, könnte aber dann auch locker bis >100V 
gehen und auch >1 treiben. Von den Schaltzeiten würde das auch 
hinkommen, denke ich.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Stephan S. (outsider)

>Ich bekomme die Pulsmuster von einem Atmel AVR mit 0V/5V. Außerdem habe
>ich eine einstellbare Spannung zur Verfügung von 2-30V. Diese Spannung
>soll von den 0V/5V auf den Ausgang geschaltet werden oder eben auch
>nicht.

Uhhhh, deine Formulierung ist ziemlich irreführend.

Du willst ein 5V CMOS Signal auf ein leistungsstarkes 3..24V Signal 
umsetzen bzw. pegelwandeln. Das mit dem Schalten vergiss mal.

Wie Benedikt sagte, sollten die Mosfet-Treiber den Job erledigen, siehe 
Mosfet-Übersicht.

MfG
Falk

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Was auch geht: Motortreiber. Sowas wie L602x oder ähnliche. Der L620x 
ist zwar ein kleinwenig langsamer als deine Forderung (rund 200-300ns 
Anstiegs/Abfallzeit), aber es gibt bestimmt auch noch schnellere. Und 
diese können direkt bis 50V und ein paar Ampere Dauerstrom.

Autor: Stephan S. (outsider)
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Danke für die Antworten und sorry falls es missverständlich geschrieben 
war.

Die MOS Treiber klingen schon ganz gut, muss nur mal sehen welche da 
wirklich gehen. Ich hab schon einige angeschaut, aber da war es oft so 
dass sie kleinere Spannungen nicht, oder dann auf einmal nur noch sehr 
langsam schalten konnten.

Die Liste kannte ich noch nicht, werde die gelisteten Treibertypen mal 
durchsehen.

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