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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zur MosFet-Dimmer Ansteuerung


Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Hi,

ich habe ein Problem bei der Ansteuerung eines MosFet Dimmers. Die 
vereinfachten Schaltbilder habe ich mal angehängt.
Die erste Schaltung funktioniert tadellos. Ohne Kühlung werden die 
MosFets bei 300W ca. 30Grad warm. Allerdings hat die Schaltung den 
Schönheitsfehler, dass bei fehlender Steuerspannung am Optokoppler der 
Dimmer voll durchschaltet. Bestimmt 90% aller Schaltungen die ich bis 
jetzt gefunden habe basieren auf diesem Prinzip.
Da meine uC-Steuereinheit allerdings von dem Dimmeraktor getrennt ist, 
habe ich die Schaltung auf inversen Betrieb umgebaut. Sprich die MosFets 
schalten nur wenn ein Signal am Optokoppler anliegt. Ansonsten brennt im 
Fehlerfall des Controllers im ganzen Haus das Licht.
Leider ist die Ansteuerung aber wohl nicht richtig, da die Temperatur in 
dieser Betreibsart schnell auf ca. 50 Grad ansteigt. Am Oszilloskop und 
bei der Simulation sieht eigentlich alles gut aus.
Liegt es am Steuerstrom oder der Schaltgeschwindigkeit des Optokopplers?
Hat jemand einen Tipp für mich, wie ich die Schaltung optimieren kann?

Gruß
Carsten

: Verschoben durch Admin
Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Carsten W. (carsten_w)

>Die erste Schaltung funktioniert tadellos.

Naja, so dolle ist die aber auch nicht. 1k!!!! Vorwiderstand an den 
Gates.

>Schönheitsfehler, dass bei fehlender Steuerspannung am Optokoppler der
>Dimmer voll durchschaltet. Bestimmt 90% aller Schaltungen die ich bis
>jetzt gefunden habe basieren auf diesem Prinzip.

Und wo ist dann das Problem?

>Da meine uC-Steuereinheit allerdings von dem Dimmeraktor getrennt ist,
>habe ich die Schaltung auf inversen Betrieb umgebaut.

Hätte man einfacher und besser machen können. Einfach die Postition von 
R1 und OK1 tauschen.
Siehe Optokoppler.

>Leider ist die Ansteuerung aber wohl nicht richtig, da die Temperatur in
>dieser Betreibsart schnell auf ca. 50 Grad ansteigt. Am Oszilloskop und
>bei der Simulation sieht eigentlich alles gut aus.

Du hast der mässig brauchbaren Schaltung einen noch langsameren Inverter 
vorgeschaltet. Damit schalten die MOSFETs sehr langsam und verbraten 
dabei viel Energie, weil sie lange im linearen Bereich arbeiten.
Was du brauchst ist ein kleiner Treiber, der die MOSFETs mit Pep 
ansteuert. Ein CMOS-Inverter reicht, klassisch nimmt man dafür einen 
HEF4069 und schaltet alle Gatter parallel.

MFG
Falk

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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@Falk Brunner

Die erste Schaltung ist nicht auf meinem Mist gewachsen, ich dachte ich 
könnte ohne großen Aufwand einen Dimmer nachbauen... .
> Naja, so dolle ist die aber auch nicht. 1k!!!! Vorwiderstand an den
> Gates.
Also eher Richtung 100 Ohm wie ich es mal gesehen habe? Andere 
Dimmerschaltungen haben an der Stelle auch schon mal 47k.

> Hätte man einfacher und besser machen können. Einfach die Postition von
> R1 und OK1 tauschen.
> Siehe Optokoppler.
Also die erste Variante aus dem Artikel? Das hatte ich ganz zu Anfang 
mal probiert und funktionierte überhaupt nicht. Ich glaube der der OK 
gab Rauchzeichen von sich. Muss ich mir eventuell noch mal anschauen.

> Du hast der mässig brauchbaren Schaltung einen noch langsameren Inverter
> vorgeschaltet. Damit schalten die MOSFETs sehr langsam und verbraten
> dabei viel Energie, weil sie lange im linearen Bereich arbeiten.
> Was du brauchst ist ein kleiner Treiber, der die MOSFETs mit Pep
> ansteuert. Ein CMOS-Inverter reicht, klassisch nimmt man dafür einen
> HEF4069 und schaltet alle Gatter parallel.
Eine etwas langsamere Schaltgeschwindigkeit ist ja durchaus gewünscht, 
damit nicht zuviel Schmutz auf die Netzleitung übertragen wird. 
Phasenabschnittssdimmer werden ja in der Regel ohne Filter aufgebaut.

Vielleicht sollte ich so eine Treiberstufe diskret aufbauen, da ein 
HEF4096 doch viel Platz wegnimmt. In ein REG4 Hutschienengäuse möchte 
ich schon 2-4 Dimmerstufen unterbringen.

Gruß
Carsten

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Carsten W. schrieb:
>> Hätte man einfacher und besser machen können. Einfach die Postition von
>> R1 und OK1 tauschen.
>> Siehe Optokoppler.
> Also die erste Variante aus dem Artikel? Das hatte ich ganz zu Anfang
> mal probiert und funktionierte überhaupt nicht. Ich glaube der der OK
> gab Rauchzeichen von sich. Muss ich mir eventuell noch mal anschauen.
Solltest du machen, das funktioniert.


Allgemeine Frage zum deinem Projekt:
Du hast eine einzelne Nulldurchgangserkennung und steuerst dann mit 
einem µC alle Dimmerkanäle über Optok. an?

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Jörg S. schrieb:
> Allgemeine Frage zum deinem Projekt:
> Du hast eine einzelne Nulldurchgangserkennung und steuerst dann mit
> einem µC alle Dimmerkanäle über Optok. an?

Ja genau, den Dimmer verwende ich an einer HAP-CU (siehe 
Hausbus-Bereich). Per Softwarekonfiguration wird der Dimmer im Phasenan- 
oder abschnitt angesteuert.

Dann probiere ich die geänderte OK-Beschaltung noch einmal kurz aus.

Gruß
Carsten

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Carsten W. schrieb:
> Jörg S. schrieb:
>> Allgemeine Frage zum deinem Projekt:
>> Du hast eine einzelne Nulldurchgangserkennung und steuerst dann mit
>> einem µC alle Dimmerkanäle über Optok. an?
>
> Ja genau, den Dimmer verwende ich an einer HAP-CU (siehe
> Hausbus-Bereich). Per Softwarekonfiguration wird der Dimmer im Phasenan-
> oder abschnitt angesteuert.
Hast du das schon getestet? Ich wollte meinen 6-fach Dimmer auch so 
aufbauen, aber die gemeinsame Nulldurchgangserkennung hat dazu geführt 
das (zumindest bei Halogentrafo) enorme Störungen aufgetreten sind, weil 
wohl der Nulldurchgang (durch Phasenverschiebung?) nicht mehr gestimmt 
hat.

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Ich hatte bis jetzt noch kein Problem, weil ich immer nur 
Hochvolt-Halogenlampen angeschlossen habe. Ich könnte aber in der 
Firmware für jeden Kanal eine eigene Nullpunktanpassung einbauen. 
Zurzeit greift die nur für alle Kanäle gleichzeitig.

Ich habe den OK jetzt anders angeschlossen und die Temperatur steigt 
leider wieder 10 Grad höher als bei der ersten Variante. Also doch eine 
Treiberschaltung integrieren?

Gruß
Carsten

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Schon ein wenig am Pull-Down Widerstand am MOSFET oder dem Vorwiderstand 
vom OK gespielt?

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Ich hatte diese Variante aufgebaut. Mit 1k am Gate war die Temperatur 
noch höher.
Ich musste auch die Schaltung für die 10V Steuerspannung anpassen, weil 
jetzt natürlich ein höherer Strom fließt.

Im Prinzip läuft die Schaltung ja, ich möchte aber auch 500W Dimmen 
können und da ist man schnell bei >70 Grad an den MosFets ... und dies 
dann mal zwei in einem geschlossenen Gehäuse ... .

Gruß
Carsten

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Bei der letzten Variante habe ich jetzt 4,7K eingebaut. Das sieht schon 
besser aus. Bei 200W Belastung und 50% Dimmung liege ich jetzt bei 35 
Grad.
Leider habe ich die Bauteile nicht da um einen richtigen Treiber 
aufzubauen. Wäre schon interessant ob sich das noch weiter reduzieren 
lässt.

Gruß
Carsten

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Soll es denn jetzt bei Hochvolt-Halogenlampen bleiben? Da könnte man ja 
wahrscheinlich so "hart" schalten wie man will ohne das es EMV Probleme 
gibt. Was im Gegenzug dann zu kühlen MOSFETs führen würde.

Autor: Carsten W. (carsten_w)
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Wahrscheinlich bleibt es bei den Hochvolt-Halogenlampen, ich wollte mir 
nur die Option offen halten einen elektronischen Trafo dimmen zu können.

Gruß
Carsten

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Dann musst du so einen jetzt schon anschliessen und die Schaltung so 
testen.

Autor: RAN (Gast)
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@Joerg S.

ist zwar schon ein alter T. aber gut.

Hast du bei Deinem 6er Dimmer den ZCD Abgriff direkt am Netz, also 
zwischen L und N, gemacht? oder bei irgendeinem der 6 Dimmer L und Lout 
für die restlichen 5?.

Autor: Jörg S. (joerg-s)
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Schaltplan zu meinem Dimmer findest du unter:
http://www.see-solutions.de/projekte/projekte.htm#...

Jeder Dimmer Kanal hat eine ZCD aber auch die "Basisbaugruppe". Bei der 
wird die ZCD aber nur verwendet um zu erkennen ob Phase anliegt oder 
ausgefallen ist.

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