Hallo, ich möchte die Ansteuerung eines Magnetventils (Kraftstoffpumpe) mittels des Bausteins BTS7810K von Infineon realisieren. Dabei handelt es sich um die Integration von jeweils 2 HS- und LS-Schaltern. Für die Ansteuerung wird das Magnetventil zwischen einem Highside- und Lowside-Driver geschalten, wobei mit dem LSS die Ansteuerung akiviert wird und mit dem HSS getaktet wird. Nun zu meiner eigentlichen Frage: Beim Abschalten des Magnetventils wird sowohl der LSS als auch der HSS deaktiviert. Um ein schnelles Absenken des Stromes zu erreichen, muss der LSS über ein "active clamping" verfügen, optimalerweise mit einer möglichst hohen Spannung. Ich finde im Datenblatt nun aber nirgends eine genaue Auskunft, inwieweit der Baustein das "active clamping" unterstützt bzw. genauere Angaben dazu (außer auf der ersten Seite "Internal clamp diodes"). Kann mir da jemand weiterhelfen? Wie berechnet man in diesem Fall die Zeit, bis der Strom nach dem Abschalten auf Null ist? LG Mario
> Für die Ansteuerung wird das Magnetventil zwischen einem > Highside- und Lowside-Driver geschalten Wozu ? Nur damit du 2 Freilaufdioden brauchst ? (die eingebauten passen nicht). > Wie berechnet man in diesem Fall die Zeit, bis der Strom > nach dem Abschalten auf Null ist? Induktivität (unbekannt) gegen Spannung. Ist die Spannung (beispielsweise einer Z-Diode) also genau so hoch wie beim Einschalten, dann fällt der Strom so schnell wie er steigt. Bei einer normalen Freilaufdiode mit nur 0.7V ist die Zeit also -proportional zum Spannungsverhältnis länger.
MaWin schrieb: > Wozu ? > > > > Nur damit du 2 Freilaufdioden brauchst ? (die eingebauten > > passen nicht). Der Grund für den Einsatz von LSS und HSS ist, dass der LSS in der gesamten Ansteuerungszeit aktiv ist und der HSS zum Takten (Steuerung des Stroms über Tastverhältnis) genutzt wird. Das Besondere dabei ist, dass bei meiner Schaltung während des Taktens (Stromsteuerung) beim Deaktivieren des HSS der LSS eingeschaltet bleibt und damit die Spannung mit Hilfe einer zusätzlichen Diode auf 0,7V begrenzt wird, damit der Strom während des Taktens nur langsam abklingt. Am Ende der Ansteuerung werden sowohl HSS als auch LSS deaktiviert und dann soll/muss der Strom möglichst schnell (<0,3ms) abklingen - und dazu brauche ich am LSS "active clamping" mit einer möglichst hohen Spannung. lg mario
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Anbei ein Schaltplan, der meine Frage näher erläutert und zeigt, wie die Spule (wirkt in diesem Fall als Generator) den LSS sieht. Nun weiß ich nicht, ob ich die externen Zener-Dioden benötige oder der LSS des Bausteins BTS7810K das active clamping übernimmt? Das einzige was ich im Datenblatt gefunden habe, ist die "drain-source break down voltage" von 55V, aber keine Angaben über die Energie, die er aufnehmen kann. Grundsätzlich ist der Baustein ja für Ansteuerungen von DC-Motoren gedacht... lg mario
Bei den ProFETs, die ich bisher verwendete, wurde auf die integrierte Z-Diode für den Freilauf explizit eingegangen, hier steht im Datenblatt nichts drin, darum wird diese Z-Diode auch nicht enthalten sein. Warum man 2 Schalter braucht, um einen Stromkreis zu unterbrechen, das kann hier aber wohl niemand verstehen.
> Anbei ein Schaltplan, der meine Frage näher erläutert und zeigt, wie die > Spule (wirkt in diesem Fall als Generator) den LSS sieht. So ist der BTS7810 nicht gebaut. Schau noch mal ins Datenblatt. Du siehst, daß die zu den MOSFETs parallel eingebauten Dioden im BTS7810 zwar bei HSS eine Spannugn ableiten, die höher als die Versorgungsspannung ist, aber keine Spannung ableiten, die niedriger als GND ist, und die Dioden im LSS zwar Spannungen unter 0 ableiten, aber keine Spannung die über der Versorgungsspannung liegt. Bei einem Motor werden LSS und HSS zusammengeschaltet, da übernimmt die Diode des jeweils anderen Schalters das Ableiten und damit die Verhinderung einer Spannung über der Versorgungsspannung an den MOSFETs (die 55V aushalten). Daher geht der Chip bei Motoransteuerung auch ohne externe Dioden nicht kaputt. Wenn du nur die Hälfte des BTS verwendest, brauchst du Dioden, und wenn du eine möglichst hohe Spannung an der Spule haben willst, damit der Strom in ihr möglichst schnell fällt, dann könntest du eine 48V Transil(bipolare Z-Diode) nehmen, theoretisch sogar 80V wenn man die Spannung gleichmässig auf oberen und unteren MOSFET aufteilen könnte (Spule mit Mittelanzapfung? Urgs). > Der Grund für den Einsatz von LSS und HSS ist, dass der LSS in der > gesamten Ansteuerungszeit aktiv ist und der HSS zum Takten (Steuerung > des Stroms über Tastverhältnis) genutzt wird. Das Das ist kein Grund, sondern Unsinn. Verbinde die Spule statt über den LSS direkt mit GND, und gut is. Du hast kein Argument geliefert, warum das ncht so gehen sollte. Es klingt eher wie die krampfhafte Verwendung aller Innenteile des Pollin-Schnäppchens. Ein normaler MOSFET (mit (eingebautem) Gate-Treiber) hätte es bisher für deine Spule auch getan, ein IPS1021 begrenzt intern auf 36V (bei unter 500Hz PWM).
Ich hab mal "kurz" einen Blick ins Datenblatt geworfen. Die integrierten Dioden sind dort mit Testconditions von 5A Flussstrom angegeben (Seite 10, Flussspannung dabei: 0.8V-1.2V)...Welches Magnetventil verballerst du da, dass mehr als 5A zieht? (bei 5V wären das 25W und größer, das ist schon ein recht dickes Ventil). Und wie schnell da geschaltet wird: schau mal Seit 12 ff. dafür.
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So anbei die Schaltung der Ansteuerung... MaWin schrieb: > Das ist kein Grund, sondern Unsinn. Verbinde die Spule statt über den > LSS direkt mit GND, und gut is. > Du hast kein Argument geliefert, warum das ncht so gehen sollte. > Es klingt eher wie die krampfhafte Verwendung aller Innenteile des > Pollin-Schnäppchens. Nochmal: Der Grund für die Verwendung von sowohl einem LSS als auch einem HSS liegt in der Tatsache, dass der Strom verschieden schnell abnehmen soll. Während der Taktung soll der Strom nur langsam abnehmen, um eine einfachere Stromsteuerung zu realisieren und am Ende des Ansteuerungszyklus soll (muss) der Stroms ehr schnell abnehmen (gefordert von dem magnetventil). Meine Idee war es nun einen Baustein zu suchen, der sowohl einen LSS als auch einen HSS integriert hat. Darüberhinaus wäre es toll, wenn ich mir die externen Zener-Dioden sparen könnte, wenn der LSS über "Active clamping" verfügt (laut Datenblatt: "drain-source clamp voltage=55V). Die Frage ist wieviel Energie der abkann? Wenn ich externe Zener-Dioden verwende (wie in der Schaltung vorgesehen), muss die Zenerspannung beider Diode unter 55V bleiben oder? Ansonsten würde ja der baustein ins "clamping" kommen? lg mario
> dass der Strom verschieden schnell abnehmen soll
Bei einer Betriebsspannung von 14V und einer Transistorsperrspannung von
55V kann das doch höchtstens 3 mal so schnell erfolgen wie die
Aufladung.
Das ist doch witzlos, wenn man bei der Taktung eine Zeit x als
off-Decay-Zeit realisieren kann, kann man auch 1/3 x realisieren, und
dann fällt der Strom um denselben Betrag.
Selbst wenn man eine Spule ohne Spannungsbegrenzung durch zu schwache
Transistoren abschaltet, steigt die Spannung maximal auf's 10-fache,
dann ist auf Grund der miesen Güte der Spule die ganze Energie in die
Inter-Windungs-Kapazität umgeladen.
Wer also eine Spule wirklich schnell abschalten will, muss von aussen
eine Spannung anlegen, und die muss hunderte Volt betragen. Siehe
Fernseher-Zeilenablenkung.
Wenn deine gross gezeichnete Diode eine bidirektionale Transil von 36V
ist, dürfte die gezeichnete Schaltung mit der beschriebenen Ansteuerung
sogar funktionieren. Nur ist ein relevanter Zeitunterschied nicht zu
erwarten.
Ok dann werde ich das nochmal überdenken... Wenn ich die Ansteuerung mit einem LSS realisiere, ist es grundsätzlich besser einen Baustein mit integriertem Clamping zu verwenden oder soll ich eine externe Freilaufdiode verwenden? Mit einer einfachen Freilaufdiode würde der Strom ja nur sehr langsam abfallen (U~0.7V), somit müsste ich ja auch noch eine zusätzliche Zenerdiode dazuschalten (seriell, aber anders gepolt). Verwendet man in so einem Fall eine Freilaufdiode oder eine Diodenbeschaltung so wie in meiner Schaltung gezeichnet (beim LSS zwei Zenerdioden + eine "normale" Diode)? Vielleicht kann mir jemand einen Schaltungsvorschlag machen? lg mario
Ein Magnetventil ist zwar was anderes als ein Elektromotor aber egal. Wieso man eine Kraftstoffpumpe per Strom regeln will bleibt mir auch unverständlich. Willst du Strom sparen? Du kannst die Pumpe genauso lowside takten und wenn du das Tastverhältniss auf 0 stellst steht Sie genauso still, als wenn du du auf der High Side abschaltest.
sag doch mal was du vorhast. Wieso muss denn die Pumpe so schnell anhalten? Wenn das wirklich erforderlich ich setze doch ein Magnetventil an den Ausgang der Pumpe dann kannst du die Förderung abruppt stoppen aber danach auch den Strom der Pumpe abschalten sonst überlastet diese wenn sie längere Zeit gegen eine Verschlossene Leitung pumpt, manche Bosch Kraftstoffpumpen haben als Schutz ein Druckbegrenzungsventil drin damit das nicht passiert.
Die Schaltung ist für die Ansteuerung von Kraftstoffpumpen für Benzindirekteinspritzung (z.B. HDP5 von Bosch).
Nochmal zu dem Vorteil der Schaltung mit LSS und HSS: Wenn der LSS offen ist und man die Taktung mit dem HSS durchführt, dann wird der Strom in der off-Decay Zeit sehr langsam abklingen (Spannung auf ~0.7V begrenzt). Wenn man zum Schluss der Periode den LSS schließt, dann hat man dort eine Clamping-Spannung von z.B. 70V. Somit fällt der Strom schon deutlich schneller ab als ~3x --> @MaWin!!! Außerdem ist bei meiner Schaltung der Ripple bei der Stromsteuerung sehr viel geringer... Wie kann ich die selbe Funktionalität nur mit einem LSS realisieren? Da müsste ich bei der Taktung eine viel höhere Frequenz verwenden bzw. das Tastverhältnis ändern... lg mario
den Ripple kann man durch einen Kondensator glatt bekommen, das ist kein Problem. Sehe ich das richtig das die Pumpe mechanisch angetrieben wird und nur der Bypass(Druckregelung) elektrisch geregelt wird? Das Datenblatt gibt fast nichts her.
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