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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik p-Kanal FET Treiber


Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Guten Abend!

Derzeit sitze ich an einem Projekt, dass des öfteren eure Hilfe in 
anspruch nimmt, nämlich ein vollständiges Schaltnetzteil diskret 
aufzubauen =)

Die Regelung habe ich soweit fertig, nun arbeite ich am FET Treiber für 
den Abwärtswandler.
Ich habe mehrere Probleme mit meiner Schaltung :

Die Flanken der Gate-Steuerspannung sind meiner Meinung nach 
überhauptnicht steil genug ( finden dass andere auch? )

Die Schwingungen am Drain sind einfach nicht wegzubringen, durch den 
Tiefpass werden sie gedämpft aber nicht vollständig (nichtmal halbwegs) 
unterdrückt.

Als Last habe ich eine 12V (50W) Glühbirne verwendet, die ich im 
Schaltplan als Ohmschen und Induktiven Teil eingezeichnet habe.

Ich freue mich auf euer Feedback!

Mfg
Christoph

Autor: Eugenius Fragikus (Gast)
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Erstmal ist Q1 falsch herum eingebaut - zumindest im Schaltplan.

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Eugenius Fragikus schrieb:
> Erstmal ist Q1 falsch herum eingebaut - zumindest im Schaltplan.

Auch wirklich nur im Schaltplan, am Drain hängt die Last gegen Masse.

Autor: Ingo W. (Gast)
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Wenn Q2 durchschaltet, dann hat Q3 eine negative Basisspannung von knapp 
12V, die tut ihm sicher nicht gut.
mfG ingo

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Ingo Wendler schrieb:
> Wenn Q2 durchschaltet, dann hat Q3 eine negative Basisspannung von knapp
> 12V, die tut ihm sicher nicht gut.
> mfG ingo

Ja stimmt, Danke!
Laut Datenblatt verkraftet der BC547 nur 6V Emitter-Basis Spannung.

Hmm, gibt es eine Art Workaround für dieses Problem?

Autor: Gerd E. (robberknight)
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Ich hab das jetzt nicht nachgerechnet oder simuliert, aber ich könnte 
mir vorstellen daß die Wiederstände in den Treiberstufen zu groß sind 
für  schnelles Schalten.

Außerdem sehe ich da nirgends Kondensatoren aus denen den 
durchschaltenden Transistoren schnell Strom geliefert werden kann.

Ich würde das ganze mal in nen Simulator wie z.B. LTSpice packen und 
schauen, ob Du Dein Verhalten da reproduziert bekommst und dann mit den 
Werten spielen bis Du die genaue Ursache findest.

Autor: Ingo W. (Gast)
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> Hmm, gibt es eine Art Workaround für dieses Problem?

Ich würde vor die Basis einen R ~einige K schalten, und antiparallel zur 
Basis-Emitterstrecke eine 1n4148.

Und denk dran, deine 12V benutzt Du nicht als Quelle, sondern als Senke!
gegebenfalls musst Du einen Negativregler gegen die 30V benutzen!

mfG ingo

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Ingo Wendler schrieb:
>> Hmm, gibt es eine Art Workaround für dieses Problem?
>
> Ich würde vor die Basis einen R ~einige K schalten, und antiparallel zur
> Basis-Emitterstrecke eine 1n4148.
>
> Und denk dran, deine 12V benutzt Du nicht als Quelle, sondern als Senke!
> gegebenfalls musst Du einen Negativregler gegen die 30V benutzen!
>
> mfG ingo

Ich nutze tatsächlich einen 7812 für die 12V Schiene.
Könnte das die Ursache für die abgeflachten Flanken sein, funktioniert 
der 7812 nicht als Stromsenke?

Ich habe eine Diode antiparallel zum 7812 geschalten, was hat das in 
diesem Fall für Auswirkungen?

Wie genau könnte die Schaltung mit dem negativen Linearregler aussehen? 
Ich kann mir nicht vorstellen wie du das meinst =)

Mfg
Christoph

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Gerd E. schrieb:
> Ich hab das jetzt nicht nachgerechnet oder simuliert, aber ich könnte
> mir vorstellen daß die Wiederstände in den Treiberstufen zu groß sind
> für  schnelles Schalten.
>
> Außerdem sehe ich da nirgends Kondensatoren aus denen den
> durchschaltenden Transistoren schnell Strom geliefert werden kann.
>
> Ich würde das ganze mal in nen Simulator wie z.B. LTSpice packen und
> schauen, ob Du Dein Verhalten da reproduziert bekommst und dann mit den
> Werten spielen bis Du die genaue Ursache findest.

Ja danke für den Tipp.
Werde ich in der nächsten freien Zeit mal versuchen!

Die Kondensatoren sind vorhanden, habe vergessen sie einzuzeichnen.

Ich habe dazu noch eine Frage :
Mein Testaufbau habe ich auf einer Steckplatine aufgebaut, mit welchen 
Leiterbahn-Induktivitäten pro cm müsste ich da Pi mal Daumen rechnen? 
(für die Simulation)

Autor: Ingo W. (Gast)
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Christoph A. schrieb:
>
> Ich nutze tatsächlich einen 7812 für die 12V Schiene.
> Könnte das die Ursache für die abgeflachten Flanken sein, funktioniert
> der 7812 nicht als Stromsenke?

Der 7812 funktioniert nicht als Stromsenke, wenn der Treiber arbeiten 
muss, besteht die Gefahr, das die 12V hochgehen, das solltest Du dann 
aber messen können. Mit den verschliffenen Flanken dürfte das eher 
nichts zu tun haben, eher mit der zu niedrigen Transitfrequenz der BD's 
(eher NF-Transistoren).

>
> Ich habe eine Diode antiparallel zum 7812 geschalten, was hat das in
> diesem Fall für Auswirkungen?
>
keine

> Wie genau könnte die Schaltung mit dem negativen Linearregler aussehen?
> Ich kann mir nicht vorstellen wie du das meinst =)
>

ein 7915 mit Masse an 30V (in dem Falle deine Referenz), dem Eingang an 
Masse, der Ausgang liefert dir dann eine Spannung von 15V unter der 30V 
also 15V,

Solltest du an der 12V aber noch andere Verbraucher haben, die mehr 
Strom verbrauchen, die der Treiber einspeist (Lüfter o.Ä.), kann auch 
alles bleiben, wie es ist.

mfG ingo

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Vielen Dank Ingo!

Also ich hätte schon ein paar Verbraucher noch zusätzlich an dem 7812, 
die ziehen insgesamt aber nur 30mA.

Ich werde einen 7915 noch zusätzlich verwenden, da ja die 12V ziemlich 
knapp an der maximalen Source-Gate Spannung liegen (20V) (30-12 = 18V), 
mit den Überschwingern ist das ganze ziemlich kritsch.

Welche schnelleren Transistoren würden für meine Anwendung gebraucht 
werden?
Sie sollten gängig sein, bzw leicht verfügbar.

Ginge ein BC547/BC557 für den kurzen Peak-Strom von 3A?

Mfg
Christoph

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Hier eine kleine Aktualisierung des Schaltplans.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Nee. Mach das untere Ende der Treiberstufen auf GND, nicht auf 12V.

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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Heia Jetzt-aber schrieb:
> Nee. Mach das untere Ende der Treiberstufen auf GND, nicht auf 12V.

Brilliante Idee.
Wenn es nur so einfach wäre. :/

Autor: BMK (Gast)
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Bei der Betrachtung des Schaltbildes kommt mir eine Anwendung in
den Sinn, die dann etwas anders gelöst wurde:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/34752/P_FET.png

Der Beitrag hierzu:
Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"

Interessant ist die Gewinnung von Vgs für den P-FET, so dass diese
nur zwischen 0 und -13V pendelt, also im erlaubten Bereich.

Voraussetzung hierfür ist allerdings die Ansteuerung mit 0V / 5V.
Bei anderen Pegeln muss man eben die Werte entsprechend anpassen.

Autor: Anja (Gast)
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Heia Jetzt-aber schrieb:
> Nee. Mach das untere Ende der Treiberstufen auf GND, nicht auf 12V.

eben. Außerdem kannst Du mindestens 2 Transistoren einsparen wenn Du 
einen LM311 Komparator verwendest. Die Spannungsbegrenzung am Gate geht 
am einfachsten mittels Z-Diode zwischen +30V und den beiden Basen der 
Treiberstufe. Du brauchst dann nur noch einen Widerstand zur 
Strombegrenzung in der Z-Diode und einen parallel zur Z-Diode zum 
schnellen abschalten. Wenn die Eigenkapazität der Z-Diode stören sollte 
hilft eine 1n4148 in Reihe zur Z-Diode.

Gruß Anja

Autor: Christoph A. (shadowrunner93)
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BMK schrieb:
> Bei der Betrachtung des Schaltbildes kommt mir eine Anwendung in
> den Sinn, die dann etwas anders gelöst wurde:
> http://www.mikrocontroller.net/attachment/34752/P_FET.png
>
> Der Beitrag hierzu:
> Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"
>
> Interessant ist die Gewinnung von Vgs für den P-FET, so dass diese
> nur zwischen 0 und -13V pendelt, also im erlaubten Bereich.
>
> Voraussetzung hierfür ist allerdings die Ansteuerung mit 0V / 5V.
> Bei anderen Pegeln muss man eben die Werte entsprechend anpassen.

Ich finde die Schaltung klasse =)
Dankesehr für die Info!

Werde sie baldigst ausprobieren.
Wenn die Schaltung nicht klappen sollte, probiere ich den Vorschlag von 
Anja aus. Wobei ich die Spannungsbegrenzung auch zusätzlich noch 
einbauen könnte, für alle Fälle :)

Vielen Dank für die wertvollen Tips an alle.
Melde mich wieder, wenns nicht geklappt hat .. ^^

Gn8

Mfg
Christoph

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