PWM-Siganl Galvanisch getrennt übertragen!

#3837215
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Feldi schrieb:
> Hallo,
> lässt sich ein PWM Signal mit hilfe von zwei galvansich gekoppelten
> Spulen galvanisch getrennt übertragen? Oder geht das nur mit einem
> Sinus?
>
> grüße Feldi

Im Prinzip ja...aber
Da der Mittelwert auf der Sekundärseite immer Null ist (AC-kopplung), 
verschiebt sich der Sekundärpegel in Abhängigkeit vom Tastverhältnis.
Damit kann man in der Praxis kein MOSFETgate über einen weiteren 
Tastverhältnisbereich ansteuern.

Das läßt sich zwar lösen, aber nur mit beträchtlichem Zusatzaufwand.

Für solche Anwendungen würde ich integrierte HiSide/LoSide-Treiber 
bevorzugen.

Bleibt das Tastverhältnis konstant und die Takt-Frequenz variiert, hat 
man mit gate-Übertragern am wenigsten Probleme.
#3837220
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@ Mark Space (voltwide)

>Da der Mittelwert auf der Sekundärseite immer Null ist (AC-kopplung),
>verschiebt sich der Sekundärpegel in Abhängigkeit vom Tastverhältnis.

Ja.

>Damit kann man in der Praxis kein MOSFETgate über einen weiteren
>Tastverhältnisbereich ansteuern.

Jain. Mit einem Trick geht es.

>Das läßt sich zwar lösen, aber nur mit beträchtlichem Zusatzaufwand.

Beitrag "Re: +-150V mit 1kHz schalten"
Beitrag "Re: 8x NMOS galvanisch getrennt schalten"
Gast #3837233
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Ich sehe das aber schon richtig!?
Ich kann eigentlich nur die Flanken Übertragen. Der Highpegel der 
Primärseite ist auf der Sekundärseite wieder Null da es ja 
gleichspannung ist und somit keine Magnetische Flussänderung in der 
Sekundärspule erzeugt wird!?

Grüße Feldi
#3837237
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Mark Space schrieb:
> Das läßt sich zwar lösen, aber nur mit beträchtlichem Zusatzaufwand.

Ein Widerstand+Kondensator+Zenerdiode auf der Sekundärseite sind 
beträchtlicher Aufwand?

Das schwierige Contsraint dabei ist die untere Grenzfrequenz des 
Übertragers deutlich über die PWM Frequenz zu legen, damit bei PWM 
Änderungen DC immer restauriert wird.

Bedeutet große Induktivität, evtl. große Übertrager, kleinen Widerstand 
und Verluste, aber einfach und ohne bootstrapped Highside Treiber.
#3837265
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Feldi schrieb:

> Ich sehe das aber schon richtig!?
> Ich kann eigentlich nur die Flanken Übertragen. Der Highpegel der
> Primärseite ist auf der Sekundärseite wieder Null da es ja
> gleichspannung ist und somit keine Magnetische Flussänderung in der
> Sekundärspule erzeugt wird!?

Induktiv ist es schonetwas aufwändiger. Mit einem Optokoppler in
tpischer Standardschaltung dagegen überhaupt kein Problem. Man
muss natürlich sekseitig eine Versorgungsspannung haben.
Gruss
Harald
#3837277
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Falk Brunner schrieb:
> Beitrag "Re: +-150V mit 1kHz schalten"
> Beitrag "Re: 8x NMOS galvanisch getrennt schalten"

Nicht zu empfehlen wenn die DS Spannung durch die Last/andere Treiber 
sich hochfrequent ändert, die DG Kapazität kann dann sehr störend 
werden, der FET ungewollt einschalten, evtl. schwingen und sich 
zerstören, schon bei DS Amplituden von 10-20V.

Auch scheint mir die Pulsbreite zu beschränkt.

Mein Vorschlag geht von 0-100% Pulsbreite, natürlich nicht zu lange 
(viele Sekunden) und nicht zuerst auf 0 oder 100%.

R z.B. 47R, C 100n, Zener auf pp-Treiberspannung oder etwas niedriger.
Übertrager z.B. mit Sättigung >350ma, 200-400uH, PWM > 50Khz.

2. Bild ist korrekt.
Angehängte Dateien:
#3837342
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hinz schrieb:
> Nein, der MOSFET wird nicht lange leben.

Alles stirbt, die Frage ist wann und wobei. Bei welchen 
Rahmenbedingungen? Hast du es so schnell getestet?

Mein Entwurf hat sicher noch ein paar Denkfehler/Schwächen, z.B. 0 oder 
100% TV oder zu nahe daran gehen doch nur eher kurz, abhängig von der 
unteren Grenzfrequenz des Übertragers aus dessen L und dem R.

Der primär C ist kurzzuschließen, der Treiber sollte ein bipolarer sein, 
also z.B. zwischen dem Eingang/Ausgang eines starken Logikinverters und 
der Sättigungsstrom des Ü sollte ausreichend hoch sein.

Der C sollte auch passend dimensioniert sein, nicht zu groß aber noch 
groß genug dass der C am G des FET effektiv kleiner ist.

Und die min. PWM freq. ist auch recht hoch, niedrige erfordern ein große 
Übertragerinduktivität.

Die Problematik der anderen Übertragerschaltungen dass diese nichts 
gegen die DG Kapazität des FET und damit nichts gegen die Probleme 
dadurch ausrichten können hab ich ja schon erwähnt.

Hier ist dann aber die Streuinduktivität der Feind, der Einsatz von 
Schaltungen dieser Art ist nunmal beschränkt und Bootstrapped Highside 
Treiber, sogar galvanisch isoliert, sind weit verbreitet, zu recht.

z.B.

http://www.silabs.com/products/power/isodrivers/Pages/default.aspx

http://www.silabs.com/products/power/isodrivers/Pages/default.aspx
Gast #3837370
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Ich wiederhole mich zwar, wurde aber anscheinend überlesen !?
->
Ich sehe das aber schon richtig?
Ich kann eigentlich nur die Flanken Übertragen. Der Highpegel der
Primärseite ist auf der Sekundärseite wieder Null da es ja
gleichspannung ist und somit keine magnetische Flussänderung in der
Sekundärspule erzeugt wird!?
Sommit erhalte ich auf der Sekundärseite beim Wechsel von Low nach High 
einen positiven Puls und beim Wechsel von High nach Low einen negativen 
Puls?
Grüße Feldi
#3837420
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Feldi schrieb:
> Sommit erhalte ich auf der Sekundärseite beim Wechsel von Low nach High
> einen positiven Puls und beim Wechsel von High nach Low einen negativen
> Puls?

Ja, DC schafft es nicht auf die Sekundärseite des Trafos.

Und noch einen Entwurf für einen Trafo-Gatetreiber den die Welt nicht 
braucht.

Hier mit DC restauration via Treiber als mitgekoppeltes Flipflop und 
Versorgung der Sekundärseite über das Steuersignal.

Nahezu 0-100% PWM, auch "DC" in begrenzter Zeit möglich, wirklich rein 
ohmische Gateansteuerung, niederohmig.

Eher undefinierter Einschaltzustand, da wäre noch was zu tun.
Angehängte Dateien:
#3837467
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hinz schrieb:
> Richtig, und auch bei deiner anderen Idee.

Ist aber lösbar, mehr oder weniger elegant, im ersten Beispiel schon mit 
einem großen Widerstand über GS und Vorkehrungen in der Steuerschaltung, 
im zweiten Beispiel z.B. dem gleichen Widerstand & undervoltage lockout 
bestehend z.B. aus einem Transistor und Spannungsteiler.

Das der Treiber / die Gesamtschaltung natürlich auf diese Trafokopplung 
eingehen muss ist klar, also für das 2. Beispiel erst den Gatetreiber 
"aufladen", so dass er einwandfrei schaltet und dann den Rest / Andere 
FETs z.B. einer Brücke in Betrieb nehmen.

Das kann natürlich bei unkontrolliertem Powerdown der Steuerschaltung 
Probleme geben, diese muss ein kontrolliertes Runterfahren mehrer 
Treiber falls in einer Brücke oder komplexen Anordnung, sicherstellen, 
so dass das Gatepotential definiert bleibt.

Wie schon gesagt, diese Trafokopplung ist bestimmt nicht für jeden, wo 
es doch schon so viele integrierte Treiber verschiedenster Varianten 
gibt.

Das etwas unelegante dabei ist aber immer die Bootstrap-Schaltung, die 
Steuerleistung gleich mit dem Pulsübertrager zu übertragen finde ich 
elegant.
#3837472
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@ Raymund H. (raymund_h)

>Mein Entwurf hat sicher noch ein paar Denkfehler/Schwächen, z.B. 0 oder

Aha. Aber erst rumposaunen dass alles andere nicht gut ist. Soso.
Komisch nur, dass sowohl der Originalautor als auch ich die Schaltung 
erfolgreich aufgebaut haben.

>Und die min. PWM freq. ist auch recht hoch, niedrige erfordern ein große
>Übertragerinduktivität.

Eben DAS braucht die von mir vorgeschlagene Schaltung NICHT! Sie kann 
mit SEHR kleinen Induktivitäten/Trafos trotzdem sehr kleine 
PWM-Frequenzen verarbeiten. Dazu müsste man aber verstehen, wie sie 
funktioniert.

>Die Problematik der anderen Übertragerschaltungen dass diese nichts
>gegen die DG Kapazität des FET und damit nichts gegen die Probleme
>dadurch ausrichten können hab ich ja schon erwähnt.

Ach ja, und deine geniale Schaltung löst alle diese Probleme?
#3837499
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Ich hab ja auch mal mit diversen Beschaltungen an gate-Übertragern 
rumgefiddelt. Die Haupt-Probleme ergaben sich rund um DC-Restaurierung, 
erreichbare Abschaltzeiten der MOSFETs, Streuinduktivität, 
Koppelkapazität, magnetischer Sättigung im Primärkreis. Mit einer aktiv 
versorgten Sekundärseite kriegt man das imho noch am besten in den Griff 
- nur sehe ich bei dem Aufwand keinerlei Vorteil gegenüber einem 
integrierten Halbbrückentreiber. Der muss ja nicht von ST sein.

Potentialtrennung?
Mit Koppelkapazitäten von 30-100pF ist die Störeinkopplung deutlich 
höher als bei integrierten Lösungen.
Deswegen bleibe ich dabei dass man gate-Übertrager zur potentialfreien 
PWM-Übertragung getrost vergessen kann.
#3837500
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Falk Brunner schrieb:
> Aha. Aber erst rumposaunen dass alles andere nicht gut ist. Soso.
> Komisch nur, dass sowohl der Originalautor als auch ich die Schaltung
> erfolgreich aufgebaut haben.

Immer mit der Ruhe, sage ich dass die Schaltung nicht geht?
Ich Sprach von bestimmten Schwächen.

Falk Brunner schrieb:
> Ach ja, und deine geniale Schaltung löst alle diese Probleme?

Der FET "floatet" zumindest nicht, solange der 2. Entwurf genug Spannung 
auf dem Speicherkondensator hat.

Das kann sehr wichtig sein, wäre es der High-Side FET in einer 
Vollbrücke vielleicht noch mit induktiver Last.

Falk Brunner schrieb:
> Eben DAS braucht die von mir vorgeschlagene Schaltung NICHT! Sie kann
> mit SEHR kleinen Induktivitäten/Trafos trotzdem sehr kleine
> PWM-Frequenzen verarbeiten. Dazu müsste man aber verstehen, wie sie
> funktioniert.

Ich habe deine Schaltung zumindest so weit verstanden dass ich eine 
Schwäche entdeckte.

Warum reagierst du so empfindlich, "posaunst" ich würde deine 
Schaltung nicht verstehen, unterstellst mir ich würde meine Ideen 
"genial" nennen?

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