Guten Abend allerseits, Ich habe in der Elektor 01/02.2014 eine einfach Schaltung zur drahtlosen Energieübertragung gefunden. Diese habe ich nachgebaut, der Schaltplan ist anbei. (Ich hoffe es ist rechtlich ok so, dass ich den Schaltplan selbst im Egale gezeichnet habe und nicht das Original veröffentlicht habe) Nun habe ich folgendes Problem, der N-Fet wird sehr schnell sehr heiss. Allerdings kann ich mir nicht erklären warum und bin deshalb etwas auf euren Rat angewiesen. Lötbrücken kann ich ausschließen, habe alles schon kontrolliert. Der Trimmkondensator hat 30pF und an Pin JP1 und JP5 (Masse) ist die Spule angeschlossen. Elektor schreibt 5 Windungen von 0,3mm Lackdraht vor (Streichholzschachtel als Wickelkörper). Ich habe es auch mit der folgenden Spule probiert: http://www.pollin.de/shop/dt/NTc2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Luftspule.html ebenfalls ohne Erfolg. R1 hat 2,2MOhm und der Quarz schwingt mit 14Mhz. An Pin 4 des 4069 ist eine schöne Sinusschwingung zu sehen mit der vollen Amplitude von 9V (Versorgt wird die Schaltung mit einem 9V Block). An Pin 8 kommt nur eine sehr mikrige Sinusschwingung an. Nur etwa 200mV. Im Original werden als FETs der BS170 https://www.fairchildsemi.com/datasheets/bs/bs170.pdf und der BS250 http://www.vishay.com/docs/70209/70209.pdf verwendet. Der 4069 ist von Reichelt http://www.reichelt.de/ICs-C-MOS-DIL/MOS-4069/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=2924&ARTICLE=12622&SHOW=1&OFFSET=16&; Ich habe es jetzt sowohl mit den FETs aus meinem Schaltplan als auch mit BS170 und BS250 probiert --> immer wird der N-Fet heiß. Hat jemand eine Idee was bei dem Problem Abhilfe schaffen könnte? Achja, als Empfänger dient eine identische Spule. die an einen Brückengleichrichter aus 4 1N4148 Dioden angeschlossen ist. Am Ausgang des Gleichrichters hängt ein 1nF Kerko und eine LED. Laut Elektor soll das ganze so funktionieren, hat jemand das zufällig schon mal nachgebaut und konnte Erfolge verzeichnen? Viele Grüße Paul
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Paul schrieb: > Achja, als Empfänger dient eine identische Spule. die an einen > Brückengleichrichter aus 4 1N4148 Dioden angeschlossen ist. Am Ausgang > des Gleichrichters hängt ein 1nF Kerko und eine LED. Parallel zu der Empfängerspule ist nochmal der gleiche 30pF Drehkondensator geschaltet, um die Frequenzen der Schwingkreise abzustimmen.
Deine FETs sind viel stärker als die Originalen. Die Treiber werden zu stark belastet. Die Schaltung hat noch diverse andere Macken.
Abdul K. schrieb: > Deine FETs sind viel stärker als die Originalen. Die Treiber werden zu > stark belastet. Aber BS170 und BS250 machen die selben Probleme? Abdul K. schrieb: > Die Schaltung hat noch diverse andere Macken. Welche meinst du?
Müssen es 14MHz sein? Das ist einfach megazuviel für einen 4000er bei dieser Last! Versuch die Frequenz kräftig zu senken. Was hast du an Kenntnissen und Bauelementen verfügbar? Die ganzen anderen Macken wird ne lange Liste. Ich denke du wirst mit einem anderen Treiber glücklicher.
Bei Elektor waren es 13,xx MHz, hab dann den nächst passenden genommen. Wie gesagt, an Pin 4 der Schaltung sieht der Sinus recht gut aus. Hätte noch nen 3,6864MHz Quarz, wäre der eventuell besser oder sollte es noch weiter nach unten gehen? An Bauelementen ist alles da, was man so braucht. Keine super speziellen ICs aber viele der gängigsten Transistoren/FETs. Die E24 Reihe an Widerständen und viele Kondensatorwerte. Auch Atmegas, Spannungsregler, OPVs, Optokoppler, Pegelwandler und der NE555 sind vorhanden. Weisst du eine Alternative die man als Chip/Treiber verwenden könnte?
Geh auf die 3,6MHz runter und schalte hinter die Inverter BJT komplementär als Treiber. HC-Logik wäre besser. Schau mal bei Falk Brunner Royer-Converter.
Die Bipolartransistoren haben leider nix gebracht, das Signal wird nicht besser, es nimmt nach jeder Stufe mehr ab, der BS170 raucht trotzdem augenblicklich ab. Ich glaub ich muss mir was anderes suchen bzw mein Glück mal mit dem Royer Converter versuchen. Allerdings tun sich dazu auch schon wieder Fragen über Fragen auf. Ich danke dir auf jeden Fall recht herzlich für die schnelle und nette Hilfe.
Wie sieht denn deine Schaltung gerade aus?
Paul schrieb: > Bipolartransistoren haben leider nix gebracht, das Signal wird nicht > besser, es nimmt nach jeder Stufe mehr ab, der BS170 raucht trotzdem > augenblicklich ab. Ich kann keine Bemühungen für eine systematische Fehlersuche erkennen. Mal ganz von den prinzipiellen Schwächen der Schaltung abgesehen ... 1. Wie sieht das Signal an den Pins 2, 4, 6, 8 des 4069 aus wenn die MOSFETs nicht eingelötet sind? 2. Wie ändert sich das Signal an Pin 8, wenn nur der n-MOSFET eingelötet wird? 3. Dito wenn nur der p-MOSFET? 4. Wenn beide MOSFET in der Schaltung sind aber keine Last (Spule) angeschlossen ist? 5. Mit Last? Außerdem sind da noch zwei unbenutzte Inverter in dem 4069. Nach deinem Layout sind deren Eingänge offen. Das ist falsch. Unbenutzte CMOS-Eingänge müssen immer auf einen festen Pegel gelegt werden. Wobei es sich in dieser Schaltung natürlich anbieten würde, immer zwei Inverter als Treiber für die MOSFETs parallel zu schalten. PS: vermutlich hast du den 4069 schon gehimmelt. Bevor da nicht knackige Rechtecksignale rauskommen, solltest du besser keine weiteren MOSFETs anschließen. Und dermaßen fette Brummer wie einen IRF740 sowieso nicht. Du versuchst ja auch nicht, einen Wohnwagen mit dem Fahrrad zu ziehen.
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Kann es sein, daß die beiden Gatter, die die Mosfet ansteuern, nicht richtig beschaltet sind? So, wie es oben gezeichnet ist, werden die Mosfet immer zusammen angesteuert -das ist bestimmt nicht im Sinne des Erfinders. MfG Paul
Paul Baumann schrieb: > So, wie es oben gezeichnet ist, werden die Mosfet immer zusammen > angesteuert -das ist bestimmt nicht im Sinne des Erfinders. Abgesehen von der fehlenden Totzeit passt das schon. Kurzzeitig leiten dann beim Umschalten eben immer beide Mosfets. Wenn die Versorgung das aushält. Obwohl, wenn ichs recht überlege könnte das durchaus auch zum Erwärmen eines der Mosfets führen... ;-)
Paul Baumann schrieb: > Kann es sein, daß die beiden Gatter, die die Mosfet ansteuern, nicht > richtig beschaltet sind? So, wie es oben gezeichnet ist, werden die > Mosfet immer zusammen angesteuert -das ist bestimmt nicht im Sinne > des Erfinders. Der Fehler ist nicht bei den Gattern, er besteht darin, daß der obere MOS-FET (P-Kanal) falschrum drin ist, Source gehört an den +, dann passt die Ansteuerung schon, allerdings ohne Totzeit. Bei kleinen Leistungen, und passender Auswahl der FETs kann das aber gehen. Mit freundlichen Grüßen - Martin
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Martin Schlüter schrieb: > Der Fehler ist nicht bei den Gattern, er besteht darin, daß der obere > MOS-FET (P-Kanal) falschrum drin ist, Source gehört an den +, dann passt > die Ansteuerung schon, allerdings ohne Totzeit. Das denke ich nicht; der ist schon richtig drin. Was nicht stimmt, ist das Bild: Der Gate-Anschluss muss oben liegen statt unten. Bezüglich der fehlenden Totzeit gibt es eine interessante Lösung: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf Gemeint ist Figure 11 auf Seite 14 und zwar nur Q1....Q4 mit R1 Hier wird der Shoot-Through zwischen Q1 und Q2 durch R1 auf 120mA (bei 12V) begrenzt. Durch das RC-Glied R1/Cgate geschieht das Einschalten von Q3 bzw. Q4 verzögert, während das Ausschalten des jeweils anderen schnell passiert. Fertig ist die Totzeit.
Lothar Miller schrieb: > Obwohl, wenn ichs recht überlege könnte das durchaus auch zum > Erwärmen eines der Mosfets führen... ;-) Ich hatte mir auch überlegt, dass die Erwärmung eventuell dadurch passieren könnte. Zumal die Kombi dicker Mosfet und schwacher Treiber nicht so schnell schaltet. Habe es aber verworfen weil nur ein Mosfet warm wird. Kannst du mir erklären wie es in dem Szenario dazu kommen könnte dass nur der 'untere' Mosfet heiss wird?
Hallo Paul, ich sehe zwei Probleme deiner Schaltung. Eines wurde schon angesprochen, die fehlende Totzeit. Die Gatespannung der Transistoren springt nicht augenblicklich von Low nach High, sondern durchläuft, analog, alle Spannungen von L auf H. Und nun stelle dir vor, sie hat gerade 6V, also gerade in der Mitte. Der untere Transistor (IRF740) hat eine wirksame Steuerspannung(UGS) von +6V. Laut Datenblatt kann jetzt ein Strom von ca. 4A durch ihn fließen. Der obere Transistor hat eine UGS von -6V und kann damit bis 10A leiten. Es gibt also bei jeder Flanke, steigend und fallend, einen kurzen Stromimpuls bis ca. 4A. Sicher, die Impulszeit ist kurz, aber du arbeitest mit 28000000 Flanken je Sekunde. Und da sind wir beim zweiten Problem. Ich glaube nicht, daß die Transitoren bei der Frequenz von 14MHz überhaupt noch vernünftig arbeiten. Die Erholzeit des IRF740 liegt bei 370ns, das entspricht einer maximalen Frequenz von unter 3MHz. Beim IRF9530 sind es 120ns, also unter 8MHz. Mit einer niedrigeren Frequenz (deutlich < 3MHz) und einer Totzeit sollten die Transistoren wunschgemäß arbeiten. Viel Erfolg. Tom
Hallo Udo, ich vermute, die Verlustleistung ist wegen der untersciedlichen Leitfähigkeit der Transistoren (Datenblatt) asymetrisch. Der obere Transistor leitet besser als der Untere, somit bekommt der Untere mehr Spannung, bei gleichem Strom. Gruß. Tom
Bernd K. schrieb: > Das denke ich nicht; der ist schon richtig drin. Da muß ich Dir Recht geben, hatte mich von der Lage der Gate-Anschlüsse täuschen lassen. Ein Problem könnte auch sein, daß die Transistoren nicht gut zueinander passen. Bei solchen Einfach-Ansteuerungen sollte man immer darauf achten, Transistoren auszuwählen, die bezüglich Schaltzeiten, und Gate-Kapazität ähnliche Eigenschaften haben, bei einem N-Kanal / P-Kanal Paar nicht immer einfach. Wenn der Gate-Strom sehr begrenzt ist, sollte man es, bei den Transistoren, auch nicht übertreiben. Viel hilft viel ist hier der falsche Ansatz. Kleinere Transistoren haben auch kleinere Gate-Kapazitäten, und schalten damit, bei gegebenem Gate-Strom, auch schneller. Mit freundlichen Grüßen - Martin
TomA schrieb: > Und da sind wir beim zweiten Problem. Ich glaube nicht, daß die > Transitoren bei der Frequenz von 14MHz überhaupt noch vernünftig > arbeiten. Die Erholzeit des IRF740 liegt bei 370ns, das entspricht einer > maximalen Frequenz von unter 3MHz. Beim IRF9530 sind es 120ns, also > unter 8MHz. > Es gibt keine Erholzeit bei MOSFETs. Prinzipiell schalten sie innerhalb weniger Nanosekunden. Diese Datenblattwerte kommen von der Testschaltung, die meist auf 50 Ohm basiert. Es stellen sich bei sehr hohen Frequenzen aber reale Probleme ein: 1. unterschiedliche Laufzeiten auf dem Chip 2. induktives Überschwingen Daher kann so ein hier genannter MOSFET real mit sinnvollem Wirkungsgrad nur mit ein paar MHz laufen. Schalttechnisch ist vielleicht bei einem TO220 so um die 15MHz Schluß. Eine andere Baustelle ist die parasitäre Diode im MOSFET! Je nach Schaltung ist diese allerdings oft nie an. Kann aber auch anders sein und dann kann man nach FRED suchen...
TomA schrieb: > ich sehe zwei Probleme deiner Schaltung. Eines wurde schon angesprochen, > die fehlende Totzeit. [schnipp] > Und da sind wir beim zweiten Problem. Ich glaube nicht, daß die > Transitoren bei der Frequenz von 14MHz überhaupt noch vernünftig > arbeiten. Die von Paul verbauten Boliden sicher nicht. Die im Original vorgesehenen BS170 und BS250 schon eher. Die haben jeweils um die 30pF Gatekapazität und 10ns Schaltzeit. Außerdem sind die Ein-Widerstände mit typisch 1.5R und 9R hoch genug, um den Querstrom im Zaum zu halten.
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