Hilfe bei Optokoppler und Mosfets

[Peter W. (wickeddoc87)]

Hallo Forum,

Nach einiger Zeit des Experimentierens und einigen verheizten Bauteilen 
möchte ich euch hier um eure Hilfe bitten.

Ich habe ein Arduino Due Board mit welchem ich die Spannung von 4 in 
Serie geschalteten LiFePo4 Akkus Messe.
Der Zweck dieser Messung ist eine Balancer Schaltung.

Wenn die Spannung einer Zelle über den Sollwert geht, wird mittels PWM 
Signal ein Mosfet angesteuert welcher über einen davor geschalteten 50W 
Leistungswiederstand entlädt.
Die Pulsweite wird je nach Abweichung mittels PID Kurve modelliert.

Nun habe ich aber folgendes Problem

Der Ground des Boards ist mit dem Minus Pol der Akkus verbunden (also 
null V)

der erste Mostet hängt zwischen 0V und 3.65V
der zweite zwischen 3.65V und 7.3V
der dritte zwischen 7.3V und 10.95V
und der letzte zwischen 10.95V und 14.6V

Wenn ich nun direkt vom Board auf das Gate der einzelnen Mosfets gehe 
habe ich bei drei Mosfets eine höhere Source als Gate Spannung.

jetzt dachte ich mir ich schalte zwischen Mosfet und Board einen 
Optokoppler bzw. einen Optokoppler mit integriertem Gatedriver,
Leider konnte ich jedoch keinen Opto/gatedriver mit VCC unter 20V 
finden.

Bei den Mosfets handelt es sich um LogicLevel Mosfets IRLB3034. kann mir 
bitte jemand helfen und mir sagen wie bzw. mit welchen Bauteilen ich 
diese Mosfets über Optokoppler ansteuern kann.
Evtl. gibt es auch eine andere Möglichkeit dies zu lösen?!

Grüsse und besten dank
Peter

Hier noch der Link zu dem verwendeten Mostet
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlb3034pbf.pdf

[MaWin (Gast)]

Peter W. schrieb:
> Wenn ich nun direkt vom Board auf das Gate der einzelnen Mosfets gehe
> habe ich bei drei Mosfets eine höhere Source als Gate Spannung.

Das macht nichts. Das Gate hät 20V aus. Wenn du die MOSFETs mit 0V 
(Massebezogen, also 0V beim einen, -3.65V beim zweiten, -7.2V beim 
dritten und -10.95V beim vierten) ansteuerst zum ausschalten und mit 20V 
(also 20V beim ersten, 16,35V beim zweiten, 12.3V beim dritten und 9.05V 
beim vierten) einschaltest, dann machen die das Problemlos mit. Du 
brauchst nur 20V (oder zumindest 17.1V, also leider mehr als der oberste 
Akku liefert).

> Der Zweck dieser Messung ist eine Balancer Schaltung.

Das geht anders, ohne uC, sicher einfacher.

[CC (Gast)]

Peter W. schrieb:
> Leider konnte ich jedoch keinen Opto/gatedriver mit VCC unter 20V
> finden.

Das glaube ich jetzt weniger. Die wenigsten Mosfets haben Ugs > 30V 
gerne.

http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber 
Als Isolator kannst ja nehmen was du willst - vom 0815 Wald und Wiesen 
CNY17 bis zu irgendwlechen ADUMs.

Warum entlädst du nicht einfach jede Zelle einzeln gegen GND ?

[Peter W. (wickeddoc87)]

MaWin schrieb:
> Peter W. schrieb:
>> Wenn ich nun direkt vom Board auf das Gate der einzelnen Mosfets gehe
>> habe ich bei drei Mosfets eine höhere Source als Gate Spannung.
>
> Das macht nichts. Das Gate hät 20V aus. Wenn du die MOSFETs mit 0V
> (Massebezogen, also 0V beim einen, -3.65V beim zweiten, -7.2V beim
> dritten und -10.95V beim vierten) ansteuerst zum ausschalten und mit 20V
> (also 20V beim ersten, 16,35V beim zweiten, 12.3V beim dritten und 9.05V
> beim vierten) einschaltest, dann machen die das Problemlos mit. Du
> brauchst nur 20V (oder zumindest 17.1V, also leider mehr als der oberste
> Akku liefert).
>
>> Der Zweck dieser Messung ist eine Balancer Schaltung.
>
> Das geht anders, ohne uC, sicher einfacher.



beziehst du die 20V bzw 17.1 auf die VCC der Opto/gatedriver?

Wenn ich jeden Balancer mit Optokoppler ausstatte wäre doch die Source 
immer 0V und das Gate +3.65V...

Ja ich weiss das Arduino Board macht aber noch viel mehr... und ich 
finde interessant damit zu basteln.


Gruss

[Peter W. (wickeddoc87)]

CC schrieb:
> Das glaube ich jetzt weniger. Die wenigsten Mosfets haben Ugs > 30V
> gerne.

Ich meintet mit Opto/gatedriver, Integrated Gate Drive Optocoupler.

und da habe ich nichts unter 20V VCC gefunden...
siehe liste von Avago
http://www.avagotech.com/pages/en/optocouplers_plastic/plastic_integrated_gate_drive_optocoupler/gate_driver/

CC schrieb:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber
> Als Isolator kannst ja nehmen was du willst - vom 0815 Wald und Wiesen
> CNY17 bis zu irgendwlechen ADUMs.
>
> Warum entlädst du nicht einfach jede Zelle einzeln gegen GND ?

Ich dachte mir das ich jede Zelle einzeln gegen GND entlade das kann ich 
nur über Optokoppler realisieren.
Meinst du ich soll irgend einen optokoppler nehmen dem einen Gatedriver 
hinenran hängen und damit das Mostet schalten?

[CC (Gast)]

Peter W. schrieb:
> Ich dachte mir das ich jede Zelle einzeln gegen GND entlade das kann ich
> nur über Optokoppler realisieren.
> Meinst du ich soll irgend einen optokoppler nehmen dem einen Gatedriver
> hinenran hängen und damit das Mostet schalten?

Ja.

[Max H. (hartl192)]

Peter W. schrieb:
> Ich dachte mir das ich jede Zelle einzeln gegen GND entlade das kann ich
> nur über Optokoppler realisieren.
Wenn alle Zellen in Serie sind, wird das nichts mit dem einzeln nach GND 
entladen...

Als Beispiel:

 +U_lade
 │
 ┴Zelle4
 ┬
 ┴Zelle3
 ┬
 ├────────┐
 ┴        │
 ┬Zelle2  │  
 ┴        └│FET
 ┬Zelle1  ┌├─────
 │        │
─┴─      ─┴─
GND      (Besser kann ich's nicht in ASCII)

Überleg mal. Hier werden die Zellen 1&2 entladen, wenn der FET 
durchschaltet.

[Peter W. (wickeddoc87)]

ja schon klar... aber der Fet hängt jeweils zwischen + und minus der 
jeweiligen Zelle und davor soll der optokoppler. damit ich mit den +5V 
des Boards den Fet der ja im höchsten Fall eine Source Spannung von 
10.95V hat, ansteuern kann.
also gegen den GND der jeweiligen Zelle.

[Max H. (hartl192)]

Dann ist die einfachste Lösung die mir einfallt, einen einen Widerstand 
zwischen Gate und source und das Gate über den Optokoppler mit dem + der 
Zelle zu verbinden.

 │
 ├────────┬───────┐
 │+       │       │
─┴─      D│        \│<──
 ┬ Zelle  └│N-FET  /│<──
 │        ┌├──────┤
 │       S│       │
 ├────────┴──▒▒▒──┘
 │            R

Der Mosfet muss dann bei 3V schon durchschalten.

[Peter W. (wickeddoc87)]

ja so habe ich mir das auch vorgestellt... der Mostet schaltet auch bei 
3V kein Problem. ABER Optokoppler Können doch nur ein paar mA schalten, 
reicht das um einen Mosfet speziell meinen Mosfet Mittels PWM zu 
betreiben... Ich denke der Optokoppler wird das Gate nicht schnell genug 
laden können, insbesondere dann wenn der Wiederstand zwischen G und S 
auch noch relativ klein dimensioniert sein soll um das Gate schnell zu 
räumen....

Deshalb dachte ich ein Gatedriver sei ein muss für meine Anwendung?!
Kann ich darauf verzichten?