Hallo allerseits,
In einer Schaltung muss ich gezwungenermassen 10...50V (wird extern
eingespiesen) und bis zu 12A high-seitig schalten. Die Einschaltzeit
beträgt 100ms...x Stunden.
Variante A ist ein P-MOSFET. V_GS bis -50V verträgt kaum ein FET. Von
daher müsste ich eine Schaltung bauen, die diese Spannung begrenzt, z.B.
mit einer Zener-Diode, parallel zu einem Gate-pull-up Widerstand. Zum
Einschalten würde ich das Gate mit einem geregelten Stom nach unten
ziehen, so die Idee, wegen des grossen Spannungsbereichs.
Variante B wäre ein N-MOSFET. Das wäre mir lieber, wegen des im
allgemeinen kleineren R_DS_on. Dazu gibts dann fertige bootstrap Treiber
- doch durch das Entladen des Kondensators ist die Einschaltdauer
begrenzt.
Die Lösung mit Trafos scheint mir auch nicht so elegant...
Gibts da noch andere Möglichkeiten (macht Variante A sinn?) und wie wird
das am besten gelöst?
Danke & Gruss, Tobias
Bei den angegebenen Schaltzeiten könnte man auch auf Relais
zurückgreifen. Da ist dann aber die Frage, wie viele Schaltzyklen das
Bauteil überleben muß.
Ansonsten, wenn die zu schaltende Eingangsspannung nicht deine
Betriebsspannung ist, könntest du deine Schaltung auch "floaten". Deine
Schaltung arbeitet dann immer zB. 12V unter bzw. über deiner zu
schaltenden Leitung.
Eine Hilfsspannung 3-10V mit kleinem Strom auf den 10..50V erzeugen und
dann einen N-FET damit ansteuern. Erzeugen Z.B. aus Rechteksignal 3-10V
und 2 Kondensatoren/Dioden.
Treiber einfachste Variante: Widerstand von 33K (0.1W bei 60V) zwischen
Hilfsspannung und Gate, das an Kollektor von NPN der 60V kann als
Treiber.
Schaltet recht langsam (10-100 us) ein aber recht schnell aus.
Basiswiderstand des NPN Treibers nicht zu klein oder Evtl. noch
Serienwiderstand zum Gate falls es langsamer ausschalten soll.
Danke Dogbert, das klingt interessant. Mit einer Ladungspumpe also -
aber mir ist noch nicht klar, wie ich die auf die 10...50V drauf setz.
Ausserdem müsste die Spannung ja im ausgeschalteten Zustand nur ca. 10V
betragen (bei V_GS_max=10V, zum Beispiel) und dann erst beim Einschalten
mit der Source zusammen hochkommen, oder?
Vielleicht versteh' ich das auch falsch. Eine Skizze wäre toll!
Eine weitere Möglichkeit ist:
Ein einfacher 555, zappeln lassen; möglichst mit 12V; Ausgang entkoppeln
über Kondensator und mittels Diode gleichrichten. Macht Usup + ca. 12V.
Bringt genug Leistung um einen FET dauerhaft durchzuschalten.
Danke - aber eben, bei einem N-FET muss ja die Spannung mit der Source
hochgehen. Da könnte ich mir nur den winzigen DC-DC converter
vorstellen, potentialgetrennt. Leider aber hab' ich insgesamt vier FETs
(in der gleichen Konfiguration) die ich getrennt schalten muss - und
dann bräuchte ich für jeden einen Wandler, oder?
Wenn die Teile nicht zu sehr elektrisch voneinander getrennt sind: Nein.
Wandler haben meist eine Leistung von einem Watt und mehr. Schaltest Du
EINE Spannung, so reicht auch eine Schaltspannung.
Bei der 555-Variante reichen in diesem Falle ein Zappler (bis 200 mA)
und 4 Kondensatoren mit Diode.
Leider versteh' ich das immer noch nicht ganz. Im ausgeschalteten
Zustand sollen am Gate 0V anliegen, das ist klar. Beim Einschalten aber
muss das Gate doch einen Sprung von - sagen wir - 10V nach 10V + U_supp
machen, um ein konstantes U_GS hinzukriegen (siehe Bild).
Wie würde das mit einem DC-DC converter ausschauen?
Danke vielmal!
Wahrscheinlich ist Lösung A mit nach Bedarf 1..n zusätzlichen parallelen
P-Mosfets weniger Aufwand als DC-DC-Wandler, Ladungspumpe etc.
EDIT: Nach kurzem Nachrechnen nehme ich diese Aussage zurück.
Tom K. schrieb:> Wahrscheinlich ist Lösung A mit nach Bedarf 1..n zusätzlichen parallelen> P-Mosfets weniger Aufwand als DC-DC-Wandler, Ladungspumpe etc.
Ich denke, wenn man mehrere FETs an der gleichen Spannung schalten will,
ist ein einzelner DCDC-Wandler die billigere und einfachere Lösung.
Schaltplan siehe Amateur.
Gruss
Harald
Danke, Amateur.
Dann hätte ich aber beim Einschalten eine V_GS von beispielsweise 60V
und auch bei den grössten Distris finde ich keinen FET, der das
verträgt. Das ist, wieso ich meinte, dass ein solcher DC-DC an die
Source angehängt werden müsste, damit er beispielsweise immer V_source +
10V macht. Dann bräuchte ich einen DC-DC pro FET.
Okay.., eine weitere Möglichkeit wäre, diese "aufgesetzte" Spannung über
eine Stromregelung in die Gates einzuspeisen, das wäre gar nicht
schlecht, oder? (siehe Bild)
Die größte VGS war mal 40V bei ich glaube VN0600D vor 30 Jahren. Heutige
MOSFETs halten wesentlich weniger aus.
Nimm doch einfach einen irgendwie Taktgenerator und dahinter einen
Treiber z.B.: CMOS-Inverter, danach einen Übertrager und danach einen
Brückengleichrichter. Damit steuerst du das Gate direkt an, minus an S.
Vermeidet alle Probleme mit Transienten.
Falk hat mal was gepostet inkl. aktiver Ladungshaltung entsprechend der
IRF-AppNote.
Danke für den Tipp, aber Übertrager und Brückengleichrichter sind recht
teuer, in vierfacher Ausführung; Das würd' ich dann doch lieber so wie
vorhin skizziert umsetzen - wenn ich einen günstigen DC-DC finde...
Als Stromregler würde ich diese hier einsetzen:
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSSI2021SAY.pdf
das sollte doch funktionieren, oder?
Mit einem NE555 und einigen Kondensatoren läßt sich ein
Spannungsvervielfacher aufbauen, der auch die 60V liefert.
Es sind ggf. mehrere Stufen notwendig. einfach ausprobieren.
Die Ansteurung geht mit einem NE555, jedem anderen Rechteckgenerator,
einem Mikrocontroller u.s.w.
Natürlich auch mit einem Sinus.
Joe
Danke, Joe.
Aber ich denke, damit ists noch nicht getan. Zum Einschalten der N-FETs
darf ich ja nicht die 60V ans Gate legen - und ausserdem ist hier die
Speisung des Leistungsteils ja variabel, von 10...60V.
Irgendwie habe ich vergessen die Schaltung mit dem 555 beizufügen.
Vergiss bitte die Dimensionierung. Es geht darum eine Spannung oberhalb
von V1 zur Verfügung zu stellen.
Durch weitere Kondensatoren (C1) und zugehörige Dioden (D1+D2) können
auch weitere, durch Kondensatoren getrennte, "Überspannungen" erzeugt
werden.
Stehen als Zweitspannung nur 5V zur Verfügung, so kann dieses Konzept
auch mit einer Spannungsverdopplung verwendet werden.
Moderne FETs brauchen aber oft weniger Steuerspannung.
Danke, ich verstehe. Das ist eine Ladungspumpe, die etwas auf die andere
Spannung "oben drauf schiebt". Ich persönlich würde am "out" des 555
noch einen entsprechend Strom- und spannungsfesten FET als Treiber
anhängen, auch wenn der 555 recht viel treiben kann. Das Prinzip bleibt
ja dasselbe. Nachfolgend würde ich aber immer noch meine Schaltung, wie
nochmals angehängt verwenden, oder gäb's da auch was besseres?
Warum eigentlich nicht...?
Danke - ich bin grade beim BTS555 gelandet, den's nicht mehr gibt und
dann eben auch bei Infinion... Muss mich da mal umschauen. Sind wohl
etwas teurer, aber durchaus eine "plug&play"-Alternative, wenn ich da
was passendes finnde...
Hmm.., ab 50 Volt und 10A gibts da nur noch den BTS50085 - und der ist
schon ziemlich teuer. Muss mal bei den Konkurrenten gucken, ob sie da
was passenderes haben, denn die 50A brauche ich nicht...
Hi Abdul,
Danke für deinen Beitrag. Welche meiner Einwände stimmen denn nicht? Ich
will wirklich niemanden kritisieren, sondern einfach eine machbare und
gute Lösung finden. Du schreibst das grade auf meine Antwort zu den
smart high side drivers hin. Hab' ich da was übersehen, gibt es noch
andere Typen als den BTS50085, die zu meinen Anforderungen passen?
Es gibt solche Schalter von diversen Herstellern. NXP wurde noch nicht
genannt. Toshiba hat glaube ich auch welche. Mußt halt selber suchen.
Was mich stört ist deine Preisvorstellung. Was soll an einem
Brückengleichrichter teuer sein? Und ein Übertrager z.B. als
Ethernet-Übertrager beschafft, ist auch nicht wirklich teuer wenn man
betrachtet das du 50A bei irgendwas 50V schalten willst.
Es ist nunmal so: Wer es superbillig haben will, produziert in Großserie
und hat dann auch die technischen Resourcen eine optimale Lösung selbst
zu entwickeln. Da kommt sofort der Beigeschmack einer Wissens-Abzocke
durch ein mieses Unternehmen auf bzw. die andere Möglichkeit: Totale
Unerfahrenheit, Überheblichkeit und Naivität eines Fragenden.
Ordne dich selber ein.
Danke, Kalus.
Danke auch an Abdul. Ich bin eine 1-Mann Firma.
Die Übertrager und Gleichrichter etc. würd' ich dann 4-fach benötigen
und das schien mir teuer - oder vielleicht besser gesagt, ein Stück
teurer als z.B. ein einzelner DC-DC-Converter, der die Gate-Spannung für
alle FETs erzeugt. Du schreibst von 50A, aber das will ich gar nicht
schalten, sondern nur 12A. Reg' dich bitte nicht auf, darüber. :-)
Ich hab' mich eben eingeordnet.
Alle realen Möglichkeiten für kleinere Stückzahlen wurden genannt. Die
teuren wie PVI, Piezotransformer usw. willst du ja nicht. Der Rest ist
einfach abwägen und Excel-Tabelle für die Preise. Viel Spaß.
Mitm Optokoppler das Gate auf Source ziehen, zum Abschalten. Für den
ON-Zustand einen Pull-Up-Widerstand zum Drain, 10V-Zener ans Gate gegen
Überspannung, feddsch.
