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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET-Verstärkung


Autor: Jeremy (Gast)
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Hallo allerseits,

ich möchte die in der Abbildung dargestellte Schaltung zur Verstärkung 
eines PWM-Signals zur Ansteuerung eines Proportionalventils verwenden...

Den 500ohm-Widerstand und den 1nF hatte ich selber nicht vorgesehen, mir 
wurde aber von einem "erfahrenen" Ingenieur gesagt, ich sollte diese 
Bauelemente noch einsetzen.. leider weiß ich nicht mehr genau, mit 
welcher Begründung.

Ich weiß, dass die beiden Elemente zusammen einen Tiefpass bilden, 
dessen Grenzfrequenz bei ca. 318 kHz liegt. Aber was soll das bringen? 
Die Schaltung dahinter vor zu hohen Frequenzen zu schützen? Oder ist der 
Kondensator ein Koppelkondensator (was ist dann der Widerstand)?

Desweiteren hatte der besagte Mitarbeiter einen Schmitt-Trigger als 
Inverter vor der Verstärkung vorgesehen... Dabei ist gar keine 
Invertierung nötig (liegt am Gate 3,3V an, leitet der Transisor und es 
läuft Strom durch das Ventil. bei 0V schließt der FET, es läuft keine 
Strom durch das Ventil).
Also hier die zweite Frage: Hat der Schmitt-Trigger womöglich neben der 
Invertierung irgendeine andere Funktion (Impedanzwandler o.ä.)?

Für Infos bin ich dankbar,

Jeremy

Autor: sonstwer (Gast)
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Sieht für mich ganz gut aus...

2 Vorschläge:

* Du bekommst eine effizientere Spuelenentladung, wenn du der Diode noch 
eine Zener-Diode (ca. 5 bis 12 V) in Sperrrichtung in Reihe gibst.

* Dem MosFET-Gate würde ich einen externen Pull-Down-Widerstand geben, 
damit im nichtbeschalteten Zustand (kann immer passieren) nichts 
passiert.

Autor: Jeremy (Gast)
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aber wie sieht es mit dem Sinn- und Zweck des Widerstandes bzw. des 
Kondensators aus? Und was würde ein Schmitt-Trigger (außer einer nicht 
benötigten Invertierung) bringen?

Autor: sonstwer (Gast)
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Der Widerstand under Kondensator unterdrücken zusammen als Tiefpass 
hochfrequente Störungen. Meiner Meinung nach nicht allzuwichtig, weil du 
mit der Ventilspule eh einen induktiven Verbraucher hast, der 
einenTiefpass darstellt.

Schmitt-Trigger machen die Steuerflanken steiler und schaffen einen 
klaren Übergang zwischen Low und High, weil sie eine Hyterese 
beinhalten.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jeremy (Gast)

>eines PWM-Signals zur Ansteuerung eines Proportionalventils verwenden...

Hmm.

>Den 500ohm-Widerstand und den 1nF hatte ich selber nicht vorgesehen,

Die sind auch Unsinn.

> mir
>wurde aber von einem "erfahrenen" Ingenieur gesagt, ich sollte diese
>Bauelemente noch einsetzen..

Soso, erfahrener Ingenieur. Gartenbauingenieur?

>Invertierung nötig (liegt am Gate 3,3V an, leitet der Transisor und es
>läuft Strom durch das Ventil.

Naja, 3,3V Sind schon arg knapp, da muss man einen MOSFET mit sehr 
niedriger Threshold voltage nehmen.

>Also hier die zweite Frage: Hat der Schmitt-Trigger womöglich neben der
>Invertierung irgendeine andere Funktion (Impedanzwandler o.ä.)?

Kann sein, muss nicht. Wenn dein Logikausgang aus deinem Mikrocontroller 
etc. nicht sonderlich stark ist, dann empfiehlt sich ein kleiner 
MOSFET-Treiber, im einfachsten Fall ein 74HC04 mit mehreren Gates 
parallel.

@  sonstwer (Gast)

>* Du bekommst eine effizientere Spuelenentladung, wenn du der Diode noch
>eine Zener-Diode (ca. 5 bis 12 V) in Sperrrichtung in Reihe gibst.

Genau DAS will man nicht bei einem Proportionalventil! Über die PWM wird 
der Strom geregelt, damit schliesst das Ventil mehr oder weniger.

MFg
Falk

Autor: MaWin (Gast)
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> liegt am Gate 3,3V an, leitet der Transisor

Welcher MOSFET soll das sein ?

Der Tiefpass hat 3 Effekte:

1. verringert er die Steilheit der Schaltflanken und damit die 
Abstrahlung der Schaltung in hohen Frequenzspektren. War die Abstrahlung 
ein Problem ?

2. erhöht er die Verlustleistung im MOSFET, der wird also wärmer und 
muss ggf. gekühlt werden um dieselbe Lebensdauer zu bekommen.

3. Der 500 Ohm Widerstand verringert den Spitzenstrom beim Umschalten 
aus den 3.3V, falls also die Spannungsquelle Probleme mit impulsförmigen 
Belastungen hätte, könnte man die Effekte dadurch verringern.

In normalen Schaltungen ist nichts von diesem Flickwerk nötig, die 
Belastung ist eh durch die Stromlieferfähigkeit des PWM-Ausgangs 
limitiert, die 3.3V sind eh nurch mindestens 100nF gestützt, die 
Schaltflanken sind eh immer zu schlaff und nie zu steil.

Der MOSFET kommt also direkt an den PWM Ausgang, aber wohl eher an einen 
0V/10V Ausgang und nicht an einen 0V/3.3V.

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