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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Geschwindigkeit Impulsübertrager


Autor: Alf Norbert (Gast)
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Hallo

Da ihr die Fachleute seit, würde ich gerne eine Frage bezüglich der 
Geschwindigkeit von Impulsübertragern für die Highside Ansteuerung 
stellen.

Wie siehts im echten Leben mit den Schaltzeiten im Vergleich zu den ganz 
normalen Highside Treibern aus?

Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns 
arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen.


Alf

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Eine Frage des Uebertragers. Wenn man sich etwas von festen 
Vorstellungen loest, und sich auf das Prinzip reduziert, geht es sogar 
noch schneller. Was man moechte an einem schnellen Uebertrager ist 
eine hohe Kopplung. Dies erreicht man mit verdrilltem Kupferlackdraht um 
einem kleinen Ringkern. Ich hab mit 5mm grossen Ringkernen 1ns 
Anstiegszeit gesehen. Die Isolation ist was der Kupferlackdraht bringt, 
um die 200V.
Was man bei einem isolierenden Koppler haben moechte ist eine hohe 
Isolation. Das erreicht man mit Sektorwicklungen auf einem isolierten 
Ringkern. Wenn man da etwas Teflonband unterschiebt erreicht man ohne 
grosse Anstrengung 1000V zwischen den einzelnen Spulen. Schnell und 
isolation arbeiten also gegeneinander.
Wenn man nun beides moechte, Schnell und isolation, so sollte man 
also teflonisolierten Draht verdrillen und eine hochgekoppelte Wicklung 
bauen.
Es gibt auch Leute, die verwenden fuer die hohe Kopplung ein 
Koaxialkabel als Wickung. Leiter und Schirm ist dann je eine wicklung, 
und die Isolation ist die des Koax.
Irgendwann moechte man vielleicht etwas Leistung am Ausgang. Die ist 
spezifiziert als Voltsekunde, Das Integral ueber dem Puls, der 
durchkommt. Mehr Leistung benoetigt einen groesseren Kern.
Am Besten laesst man sich eine Selektion von Kernen kommen und wickelt 
etwas.

Autor: Johannes (Gast)
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> Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns
> arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen.

Was meinst Du genau? Rise-Time/Fall-Time oder Verzögerungszeit?

Die Geschwindigkeit hängt unter anderem davon ab, wie groß die 
Gate-Kapazität der Mosfets ist und vom verwendeten Treiber, deshalb ist 
es schwierig, das so pauschal zu beantworten. Die Streuinduktivität des 
Übertragers ist auch ein wichtiger Parameter, wenn man eine hohe 
Isolationsspannung braucht, wird die magnetische Kopplung etwas 
schlechter.

Die fallende Flanke kann man mit einem PNP-Transistor auf der 
Sekundärseite beschleunigen, da sind 50 ns eigentlich Problemlos zu 
erreichen.

Für die steigende Flanke geht das im Prizip auch, ist aber etwas 
aufwändiger.

Nur mit Übertrager, also ohne zusätzliche Transistoren, ist eine 
Anstiegszeit von 50ns schon sportlich, ich bin mir nicht sicher, ob man 
das schafft.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Alf Norbert (Gast)

>Ein guter Freund von mir meinte, dass Impulsübertrager auch in 50ns
>arbeiten könnten, ich kanns mir aber nicht ganz vorstellen.

Warum nicht? 50ns Anstiegszeit entsprechen ~8 MHz Bandbreite. So ein 
Impulsübertrager ist auch "nur" ein HF-Trafo. Und bei 8 MHz ist noch 
lange nicht Feierabend. Wenn er gut gewickelt ist und wenig 
Streuinduktivität aufweist, kannst du auch in 5ns schalten, wenn dein 
Treiber vor dem Trafo schnell und stark genug ist.

MFG
Falk

Autor: Daniel S (Gast)
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Viel schlimmer als die Bandbreite (Streuinduktivität...) ist der 
Spannungsanstieg du/dt in Verbindung mit parasitären Kapazitäten im 
Übertrager. Da fließen schnell einige Ampere, die den Treiber 
empfindlich stören können.

Optische Trenner wie von Avago sind eine gute Lösung.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Früher als Azubis rümpften wir über Induktivitäten immer die Nase. 
Hauptsächlich aus Unkenntnis. Es galt, solche Bauteile immer tunlichst 
zu vermeiden, galten sie als langsam, und auch nichtlinear. Der 
Haupt-Einflußfaktor für unsere Meinung waren wohl hauptsächlich 
Ausgangsübertrager in Audio-Schaltungen, oder der Frequenzgang von 
HiFi-Tonband-Tonköpfen, die schon bei 5kHz abschneiden...

Das ist aber alles völlig Nonsens. Ob ein Übertrager 10 MHz schaltet, 
hängt nur von dessen guter Konstruktion ab. Auch Funk, hat schon mal 
gekoppelte Spulen in den HF-Kreisen, und da geht es bis in GHz-Bereiche.

Im Studienfach HF, lernte ich auch schon mal Ferritkernmaterial für 
MHz-Frequenzen kennen.

Autor: Daniel S (Gast)
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Impulstrafos werden im professionellen treiuberbereich gerne eingesetzt, 
müssen aber auch gut gegen Störfelder abgeschirmt sein. Wenn der IGBT 
mal eben 600A schaltet, kriegt das auch der 6cm entfernt sitzende 
Treiber mit.

Autor: Johannes (Gast)
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> Optische Trenner wie von Avago sind eine gute Lösung.

Kommt drauf an. Die haben in der Regel eine relativ große Propagation 
Delay (typisch 200 - 300ns). Es kommt also drauf, ob nur die Flanken 
steil sein sollen oder ob man auch eine kurze Laufzeit braucht.

Autor: Daniel S (Gast)
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Im Datenblatt sind Kennlinien für empfohlene Betriebsströme und 
verschiedene Längen/Typen von Lichtleitern enthalten. Unter Vermeidung 
von Übersteuerung sind die bis 500kHz gut verwendbar. Die 
Exemplarstreuungen sind gering. Allerdings sitzt auf der 
nachgeschalteten Treiberelektrik noch eine Einschaltverzögerung.

Autor: Brunner (Gast)
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naja üblicherweiße sollen ja die Laufzeit kurz sein, um die 
Verzögerungen so gering wie möglich zu halten

Autor: Daniel S (Gast)
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Man merkt es nicht, wenn am Inverterausgang das Signal etwas verspätet 
eintrifft. Allerdings müssen die Totzeiten schon stimmen.

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