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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mosfet Driver gesucht


Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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Hallo zusammen,

ich will eine push pull endstufe mittels eines (2 Stück) Mosfet Drivers 
ansteuen.
ich benutze für meine Endstufe den TPC 8406 von Toshiba (also beide 
FETs).

In der Schaltung sollen die beiden Gates separat angesteuert werden.

kennt jemand einen passenden Driver?

vielen Dank im voraus

Dete

Autor: MaWin (Gast)
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Es gibt push pull Endstufen für viele verschiedene Zwecke.
Für manche tut es der HIP4080 als Treiber.
Die Gate-Kapazität des TPC8406 ist aber eher klein, der wird in vielen 
Fällen auch mit einfacheren Treibern klarkommen. Es bleibt halt nur die 
Frage, wozu man den PMOSFET brauchen soll. Um vorsätzlicheUnsymmetrien 
einzubauen? Der TPC8406 eignet sich sicher für Mutiplex-LED-Anzeigen 
recht gut, direkt angestuert aus uC-Ausgängen.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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du meinst den µC direckt an die beiden gates der enstufe?

da könnte ich doch auch nen FPGA nehmen. Das wäre sogar noch einfacher 
als mit dem FPGA erst die Driver anzusteuern.

so wie ich es eigentlich vor hatte.

Autor: MaWin (Gast)
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> du meinst den µC direckt an die beiden gates der enstufe?

Keine Ahnung, es weiss ja kein Schwein was du vor hast, für 5V langsam 
geschaltet geht das.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Mehr Infos wäre nicht schlecht. Siehe Netiquette, 
Mosfet-Übersicht und Treiber.

MFG
Falk

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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ich habe den oben genannten mosfet (das pärchen) benutzt und eine push 
pull endstufe aufgebaut, anfangs habe ich die gate source spannung durch 
schließen eines schalters kurzgeschloßen und so jeweils  einen der 
beiden fet geöffnet bzw. geschloßen,

das klappt ganz gut, aber nur etwa bis 200 - 300 khz.

Ab dieser Frequenz macht sich aber bemerkbar, dass die Spannung am drain 
(also am Ausgang der endstufe ) auch eine gewisse zeit braucht  und 
diese zeit ist ab der genannten Frequenz zu groß. So kahm am Ausgang 
kein sauberes Rechteck mehr raus,
alles im allem was ist die Schalter variante sehr "unsauber"

ich suche jetzt also eine Driver um die Gates anzusteuern. geplannt ist, 
die endstufe bis etwa 2Mhz zu schalten.
die Driver will ich mittels FPGA schalten.

Autor: MaWin (Gast)
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300khz mit einen Schalter ? sportlich.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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schaffst du das auch ;-)

aber mal im Ernst, es ist nen elektronischer Schalter von Analog Dev. 
(aus der ADG Reihe)
der wurde vom FPGA geschalten.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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ich habe jetzt einen Driver rausgesucht.
Den Tc4420. Laut dem "Power MOSFET Driver Calculator" von Microchip 
müßte der von von den Werten her passen.

Schaut euch bitte mal das Bild an. so hab ich mir das gedacht.
Mit den unteren Driver am N- Fet hab ich noch Zweifel wegen der 
Potentiale.

gruß dete

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Mit den unteren Driver am N- Fet hab ich noch Zweifel wegen der
Potentiale.

Mit dem oberen solltest du die auch haben.

MfG Spess

Autor: MaWin (Gast)
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Was auch immer +Ub und -Ub sein sollen, bloss nicht konkret werden, man 
könnte ja Kenntnis über den Job vortäuschen den man zu machen hat...

Interessant, wenn der Treiber stärker ist als der eigentlich damit 
geschaltete Transistor.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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>Was auch immer +Ub und -Ub sein sollen, bloss nicht konkret werden, man
könnte ja Kenntnis über den Job vortäuschen den man zu machen hat...
<

schaltet der ober Fet durch liegt an "A" das potential von +Ub und 
schaltet der unteren dann liegt an "A" das Potential von -Ub - logisch

die Ubs sind variabel bis etwa +15V bzw. -15V


>Interessant, wenn der Treiber stärker ist als der eigentlich damit
geschaltete Transistor.<

wie schon geschrieben, suche ich einen Treiber um die Fets bis etw 2MHz 
zu schalten.
die Treiber die ich rausgesucht habe, sind nur ein Vorschlag.

Was ist falsch? wie muß ich es richtig machen?
Ich suche hier Hilfe und möchte mir hier nicht anhören " man
könnte ja Kenntnis über den Job vortäuschen den man zu machen hat..."
Elektronik ist so ein breites Gebiet und ich bezweifle das es jemanden 
gibt, der in allen Bereichen ein Ass ist

Autor: David Madl (md2k7)
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Die Gatespannung muss in Bezug auf Source des jeweiligen MOSFETs 
anliegen. Du wirst weder den oberen noch den unteren MOSFET abschalten 
können, da du das Potenzial nicht erreichst.

Vergiss' die Abblockkondensatoren am TC4420 nicht, die Spitzenströme 
sind extrem. Am besten sowohl 100 n oder 1 µ Keramikkondensator (direkt 
an die Pins) als auch 10 µ Elektrolyt (oder Tantal) in die Nähe. Die 
Leitungen vom Treiber zum Mosfet - inklusive Rückleiter, also bei dir 
dann auch +Ub1 und -Ub2 - müssen so kurz wie möglich sein.

Gruß
David

Autor: MaWin (Gast)
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> die Ubs sind variabel bis etwa +15V bzw. -15V

Dann funktioniert deine Schaltung nicht. Ganz und gar nicht, geht sogar 
kaputt.

Vermutlich hast du gar nicht verstanden, wie die MOSFET-Treiber 
arbeiten.

Und wenn ich höre, daß alles so unglaublich variabel ist, d.h. noch 
unbestimmt, dann frage ich mich, ob überhaupt der zu erledigende Job 
denn schon verstanden wurde. Du kriegst es hin, trotz mehrmaliger 
Nachfragen so schwammig zu blieben, daß als einzige Begründung dafür 
dienen kann: Du weisst selbst nicht, was Sache ist.

Autor: 3gelbeäpfel (Gast)
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ich drive dir das ding wohin du willst ... bin chauffeur ...

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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mein gott , was man sich hier alles anhören muß....

aber ok, ich brauche schließlich hilfe.

Dann fang ich nochmal von vorne an und hoffe diesmal (für mich) alle 
infos die ich habe mit zu schicken

es soll eine push pull endstufe mit aufgebaut werden mit GENAU diesem 
Transistorpärchen. (bild)

ub1 und ub2 sollen in der tat >unglaublich variabel< sein, nämlich bis 
+15V bzw. -15V (in nach hinein soll die veränderbar sein)

die max. schaltfrequenz liegt bei 2Mhz

mein versuch die gate source spannung über schalter aufzu bauen und 
somit die transistoren zu steuen klappt bis etwa 200 - 300 khz.
-- drüber kommt nur mist heraus

ich suche nun eine Möglichkeit die endstufe so anzusteuen das ich mit 
ub1 und ub2 >unglaublich variabel< bleiben kann und mit der frequenz an 
die 2 Mhz komme.

gruß dete

Autor: MaWin (Gast)
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Der PMOSFET braucht eine Gate-Spannung von +Ub bis +Ub-10V, der NMOSFET 
eine Gate-Spannung von -Ub bis -Ub + 10V. Da Ub - -Ub durchaus kleiner 
5V sein kann, muss die Gate-Spannung von VDD hergeleitet werden.
Da vermutlich nicht mal dauernde PWM vorausgesetzt werden kann, sondern 
es auch bei statischer Ansteuerung funktionieren können soll, muß man 
potentialfreie Spannungswandler einsetzen, die VDD auf +Ub und -Ub 
trnsportieren. Die versorgen Gate-Treiber. Die werden ihrerseits vom 
FPGA angesteuert, das könnte man mit schnellen digitalen Optokopplern 
wie 6N137 machen, aber einfacher mit Level Shiftern in der Art, wie der 
IR2110 die floating high side trennt.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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viele dank für deine antwort

ich versuche mal zu folgen:
wenn am gate (p Mosfet) +Ub anliegt ist der transistor gesperrt, wenn 
+Ub -10V am gate anliegt ist er leitend, richtig?
(das gleiche dann für n Mosfet)

> Da Ub - -Ub durchaus kleiner
5V sein kann, muss die Gate-Spannung von VDD hergeleitet werden.
<

ja, es kann vorkommen das +Ub < 5V ist (gleiches gilt für -Ub)
kannst du bitte erklären was du mienst mit gate spannung herleiten von 
Vdd

> Die werden ihrerseits vom
FPGA angesteuert, das könnte man mit schnellen digitalen Optokopplern
wie 6N137 machen, >

Ich kann die Treiber nicht direckt an den FPGA anschließen?


gruß Dete

Autor: MaWin (Gast)
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> kannst du bitte erklären was du mienst mit gate spannung
> herleiten von Vdd

Na wenn Ub kleiner 5V ist, hast du keine Spannung, aus der du dein Gate 
ausreichend aufsteuern könntest. Also musst du die Spannung von dort 
holen, wo auch was zu holen ist, weil sie immer ausreichend hoch ist, in 
deinem Fall also von VDD. Und du brauchst sie 2 mal, und du brauchst 
ausreichend viel Strom um das 1.2nF Gate 2 Millionen mal pro Sekunde 
umladen zu können, also ca. 5 Watt pro MOSFET-Treiber.

Also 2 DC-DC Wandler von 5V auf 9V z.B. von Traco mit 5W. Die Eingänge 
kommen an VDD, an den Ausgang eines jedem kommt jeweils ein 
MOSFET-Treiber, und + des einen wird mit +Ub verbuden, - des anderen mit 
-Ub.

> Ich kann die Treiber nicht direckt an den FPGA anschließen?

Nein. Kein gleicher Massebezug.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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also wenn ub = 5V ist , muß gate ub -10V = -5V sein ?
damit die mosfets sicher durchschalten, ok kapiert

wenn die Ubs kleiner 5V sind dann soll ich aus Vdd (z.b 5V) mit dem 
DC-DC Wandler 9V machen ? (also für die Ubs)
Damit die Ub wieder groß genug ist?

Autor: MaWin (Gast)
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> wenn die Ubs kleiner 5V sind dann soll ich aus
> Vdd (z.b 5V) mit dem DC-DC Wandler 9V machen

Ja, aber man muss nicht bedarfsgesteuert umschalten,
(es sei denn, du hast weitere Anforderungen an die
Schaltung, wie Energieverbrauch auf verschiedenen
Spannungsquellen, die du nicht erneut erzählt hast)
sondern kann dann immer 9V aus VDD holen.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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guten Morgen

das ist mir gar nicht aufgefallen, ich hbae tatsächlich Information 
(unbewußt) unterschlagen.

also:

die Spannungsquellen Ub1 und Ub2 sind variabel,d.h. einstellbar bis
+ bzw. - 15 V
Ich will an "A" (siehe Bild oben) ein bestimmtes Potential anliegen 
haben. z.B. 10V, dann stelle ich +Ub auf 10V ein und schalte den oberen 
Mosfet durch
gleiches gilt für -Ub.
Es kann dann auch vorkommen das beide Spannungen unter 5V liegen oder 
eine sogar auf Masse.
z.B. stelle ich +Ub = 1,5V und -Ub = 0,5V ein, damit das Rechtecksignal 
am Ausgang zwischen -0,5V  und +1,5V liegt.

Autor: BMK (Gast)
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Könnte es sein, dass hier der beliebte Denkfehler vorliegt, dass ein
MOSFET stets mit einer Gatespannung in Bezug zu GND angesteuert wird?

Das ist mitnichten so, er möchte eine 'Ugs' also in Bezug zu Source!!!

Das heisst für den unteren TC4420 eine Verbindung GND mit -Ub2 (NMOS)
Und für den oberen TC4420 eine Verbindung VDD mit +Ub1 (PMOS)

So, der untere TC lässt sich jetzt mit 5V ansteuern.

Beim oberen floatet aber Uin wegen der Anbindung VDD mit +Ub1
Da müsste man also Uin über einen Level-Shifter ansteuern.

Ungeändert funktioniert diese Schaltung also nur für eine Spannung:

VDD = +Ub1 = 5V
GND = -Ub1

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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> Das ist mitnichten so, er möchte eine 'Ugs' also in Bezug zu Source!!! <

richtig, (siehe Bild 1)
in den Fall (V4 = 10V) ist jetzt der unten der NMOS durchgeschalten und 
an "A" liegt jetzt mein Potential von -Ub.
setze ich V3 auf 10V und V4 = 0V dann ist der PMOS durchgeschalten und 
an "A" liegt das Potential von +Ub.
somit würd ich auch unter 5V kommen.

schließe ich jetzt anstatt der Batterie den TC4420 (siehe PDF, figure 
1)an, müßte das genauso funktionieren.
die 2 mosfet driver werden jeweils durch ein separate Spannungsquelle 
versorgt (siehe bild 2) die keinen Bezug zueinander haben.
Lege ich an "in" vom TC4420 ein "low" an gibt er am "output" Vdd=10V 
raus und der jeweilige Mosfet wird durchgeschalten.

um beide Mosfet driver vom FPGA anzusteuern benutze ich die von MaWin 
vorgeschlagenen Optokoppler. diese werden von der Spannuungquelle 
versorgt die auch den jeweiligen Treiber versorgt. (siehe Bidl 3)

meine Fragen:

- Hab ich irgendwo nen Denkfehler drinn? klappt das so?
- erfüllen die Driver so ihre Funktion ? (die Mosfet müssen bis 2MHz 
schalten werden)
- hab ich, abgesehen von den Abblockkondensatoren die Ich der Übersicht 
halber rausgelassen habe, Bauteile vergessen?

gruß dete

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>hab ich, abgesehen von den Abblockkondensatoren die Ich der Übersicht
>halber rausgelassen habe, Bauteile vergessen?

Ja. Die 6N137 haben Open-Kollektor-Ausgänge. Da fehlen Pull-Ups.

MfG Spess

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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aaaahhh , na klar stimmt !!
also vom kollektor nach Vdd, R=350 Ohm

danke für die info

gibst nochwas?

Autor: MaWin (Gast)
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> Die 6N137 haben Open-Kollektor-Ausgänge. Da fehlen Pull-Ups.

Und 'nen Strombegrenzungswiderstand bei der LED vielleicht auch.

Bild_2 der obere TC4420 ist abenteuerlich, geht vermutlich aber auch.

Die zusätzlichen 5V sind natürlich aufwändig.

Aber man solte sich noch Gedanken machen, wie man verhindert, daß im 
Einschaltmoment, wenn die Elektronik noch nicht hochgefahren ist, beide 
MOSFETs leiten.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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ok, danke für die tips

Strombegrenzungswiederstand zwischen FPGA und LED, ok

Warum sieht der obere TC4420 abenteuerlich aus?

die 5V erzeuge ich aus den jeweiligen 10V mit nen fetspannungsregler
jeweils der optokoppler uns "sein" TC4420 haben doch ne gemeinsame 
masse.
Ich denke das muß klappen

>Aber man solte sich noch Gedanken machen, wie man verhindert, daß im
Einschaltmoment, wenn die Elektronik noch nicht hochgefahren ist, beide
MOSFETs leiten.<

am FPGA werden die Ausgänge D1 und D2 auf low gelegt, somit liegt am 
ausgang des Optokopplers nen High an und damit ein low Ausgang (besser 
0V) aus Ausgang der Treiber, somit sind beide gesperrt. An "A" liegt 
dann ein Tristate an

Autor: MaWin (Gast)
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> Warum sieht der obere TC4420 abenteuerlich aus?

Na ich hätte ihn jetzt so angeschlossen:


+10V --+--+---------+-- +Ub
       |  |         |
     Vdd1 Vdd2      |S
          Out1--+--|I
          Out2--+   |
        GND
         |
GND -----+

aber deine Schaltung kann auch funktionieren.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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ich kann nicht ereknnen welche schaltung besser ist.

der einzigste Unterschied der mir auffällt ist das bei deiner schaltung 
der Mosfet invertiert geschalten wird.

meine:

+10V --+--+          +-- +Ub
       |  |          |
     Vdd1 Vdd2       |
          Out1-------+
          Out2--+    |S
        GND
         |
GND -----+------- G


liegt an "in" ein Low an, dann liegt "out" gegen "gnd" die Vdd=10V an.
der Mosfet schaltet.

bei dir:

+10V --+--+---------+-- +Ub
       |  |         |
     Vdd1 Vdd2      |S
          Out1--+--|I
          Out2--+   |
        GND
         |
GND -----+

liegt an "in" ein Low an, dann liegt "out" gegen "gnd" die Vdd=10V an.
es gibt jetzt aber keinen spannungsunterschied mehr zwischen "Vdd" und 
"out" --> somit ist der Mosfet gesperrt.

was dann nur in der Ansteuerung im FPGA berücksichtigt würde.

ich muß jetzt noch das datasheet vom TC4420 nochmals durchgehen. Damit 
ihr mir sicher sein kann das der Treiber den Mosfet sauber bis 2 MHz 
schaltet.

gruß dete

Autor: MaWin (Gast)
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> der einzigste Unterschied der mir auffällt ist das bei
> deiner schaltung der Mosfet invertiert geschalten wird.
> was dann nur in der Ansteuerung im FPGA berücksichtigt würde.

ja.

> ich kann nicht ereknnen welche schaltung besser ist.

Bei der von mir angedachten Schaltung wird nur die Signalleitung In und 
die Gate-Leitung Out mit 2MHz im Potential umgeschaltet, bei dir wird 
die ganze Versorgungsspannung mit GND und VDD1/VDD2 des MOSFET Treibers 
um diese 10V hin und hergerissen. Da ich davon ausgehe, daß die 
Signalleitung eine geringere Kapazität nach aussen hat als die gesamte 
Schaltung, würde das weniger EMV Störungen ergeben und weniger 
kapazitive Umladung. Allerdings ist das Gate mit über 1nF natürlich so 
hcohkapazitiv, daß die Grösse des Effektunterschieds fraglich ist.

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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interessante Sicht, klingt logisch
vielen Dank für die Tips
ich werde deine schaltung nehmen
und mich, wenn ich die schaltung aufgebaut und getestet ist melden

Gruß dete und schönes WE an alle

Autor: Markus (Gast)
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Hallo,

ich hätte auch das Problem, dass ich einen MOSFET mit 2MHz treiben 
müsste ... Ich möchte dafür aber 2*N-Kanal verwenden, weil es keinen 
gleichwertigen Komplementärtyp gibt.

Gibt es denn mit diesem Lösungsvorschlag irgendwelche Testberichte?

Kennt jemand einen Halb-Brücken-Treiber (mit Level-Shifter), der mit 
2MHz eine Halbbrücke aus 2*N-Kanal-MOSFETs treiben kann?

Danke im Voraus!

Grüße,
Markus

Autor: Dete Kosschlovsski (dete)
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Guten Morgen an alle,

wie versprochen melde ich mich.
Also Treiberschaltung von oben funktioniert 100% bis etwa 2,3MHz.

Hat nur etwas gedauert, da ich die einstellbaren Spannungsquellen (mit 
+Ub1 /-Ub1  oben im bild gekennzeichnet) noch mit aufgebaut habe.


Vielen Dank an alle

Gruß Dete

Autor: BMK (Gast)
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Markus wrote:

>Kennt jemand einen Halb-Brücken-Treiber (mit Level-Shifter), der mit
>2MHz eine Halbbrücke aus 2*N-Kanal-MOSFETs treiben kann?

ja, das kann der TPS28226: 
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tps28226.pdf
High side wird über Bootstrap versorgt; also kein statisch-on
Der Lastkreis kann mit ca. 3...24V betrieben werden.
Der TPS möchte eine Versorgungsspannung 6,8V...8V haben.
Wenn die MOSFETs eine Qg unter 10nC haben, hat der TPS
leichtes Spiel bei wenig Verlusten und am Switch Node
lässt sich eine Umschaltzeit von rd. 15ns messen

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