Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verstärkung des PWM


von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Hi Leute,

stehe im Grunde vor einem lösbaren Problem.
Mit einem Step-Up Wandler habe ich 40V. Das ist erstmal das eine.
Das zweite ist, da sich ein PWM Signal aus dem Mikrocontroller habe.
Nun möchte ich die Amplitude des PWM auf den Ausgang des Step-Up 
verstärken.
Impulsbreite und -länge darf bei der Verstärkung nicht verändert werden 
(max 80Hz).

Im Grunde genommen eine einfache Sache, man könnte es mit einem FET 
machen.
Aber ich habe hier zwei Befürchtungen:
1. Der Ausgang des Step-up ist keine saubere Gleichspannung
2. Hinterm FET darf ich keinen Gleichspannungsanteil haben. Den könnte 
ich wegen Punkt 1 aber bekommen.

Was ist eure Meinung hierzu?

LG,
Nicole

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:
> Mit einem Step-Up Wandler habe ich 40V. Das ist erstmal das eine.
> Das zweite ist, da sich ein PWM Signal aus dem Mikrocontroller habe.
> Nun möchte ich die Amplitude des PWM auf den Ausgang des Step-Up
> verstärken.
Zeig mal einen Schaltplan deines "Steup-Up" und schreib dort dran, wo 
der besagte "Ausgang" ist. Und was meinst du mit "verstärken"? Soll 
diese PWM aus dem uC den Transistor deines Stepup ansteuern?

> Aber ich habe hier zwei Befürchtungen:
> 1. Der Ausgang des Step-up ist keine saubere Gleichspannung
Was ist "sauber". Hast du da Zehlenwerte?

> 2. Hinterm FET darf ich keinen Gleichspannungsanteil haben. Den könnte
> ich wegen Punkt 1 aber bekommen.
Hast du prinzipiell schon mal die Arbeitsweise eines Stepups angesehen. 
Und auch, wofür die darin eingesetzten Bauteile nötig sind?

> 2. Hinterm FET darf ich keinen Gleichspannungsanteil haben.
Noch einmal: Schaltplan bitte. Denn nur so weiß man, was "hinterm FET" 
überhaupt ist...

: Bearbeitet durch Moderator
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>1. Der Ausgang des Step-up ist keine saubere Gleichspannung
>2. Hinterm FET darf ich keinen Gleichspannungsanteil haben. Den könnte
>ich wegen Punkt 1 aber bekommen.

Was heist keinen Gleichspannungsanteil? Soll die PWM im Mittel 0V 
Gleichspannung haben? Also H-Pegel im positivem,  und L- Pegel im 
negativem Bereich? Das dürfte nur mit PushPull-Schaltstufe gehen, und C 
am Ausgang.
Das nächste wäre noch, ob der Step-Up überhaupt diese gepulste Last 
einfach so verträgt.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Gedacht hatte ich an einen MC34063A. Die Schaltung hierzu wäre in etwa 
wie dieser hier:
http://320volt.com/wp-content/uploads/2008/06/mc34063_50v_dc-dc.gif

Als Eingang würde er eine Konstante Versorgung von 9V bekommen.
Den Ausgang würde ich über einen FET durchschalten, der mit dem PWM aus 
dem Mikrocontroller angesteuert wird.

Das wäre mein erster Ansatz. Nur habe ich die zwei Befürchtungen die ich 
oben erwähnt hatte.

LG, Nicole

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Am Ende soll eine PWM mit 0-40V Pegel stehen? Dann nimm doch einen 
P-Kanal MOSFet und einen normalen NPN Transistor, der die 40V verträgt.

Der P-Kanal bekommt ans S die 40V, und ans Gate einen Pullup, sowie 
einen per Transistor geschalteten Pulldown (Spannungsteiler, damit UGS 
nicht überschritten wird).
Den NPN Transistor schaltest du mit der PWM aus dem MC. Emitter also an 
Masse und Basis über Vorwiderstand an den PWM Ausgang des MC.
Am D des MOSFet sind dann die 40V PWM.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:
> Das wäre mein erster Ansatz.
Ich würde dir dringend empfehlen, SELBST einen Schaltplan zu skizzieren 
und einfach das alles so einzuzeichnen, wie DU es dir vorstellst. Dann 
hat man was in der Hand und kann drüber diskutieren. Und am besten eine 
Skizze zum Ausgangssignal und ein paar Worte, WAS du damit 
versorgen/ansteuern willst. Interessant wäre dann auch noch die 
angeschlossene Last, also der nötige Strom...

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Matthias Sch. schrieb:
> Am Ende soll eine PWM mit 0-40V Pegel stehen? Dann nimm doch einen
> P-Kanal MOSFet und einen normalen NPN Transistor, der die 40V verträgt.
>
> Der P-Kanal bekommt ans S die 40V, und ans Gate einen Pullup, sowie
> einen per Transistor geschalteten Pulldown (Spannungsteiler, damit UGS
> nicht überschritten wird).
> Den NPN Transistor schaltest du mit der PWM aus dem MC. Emitter also an
> Masse und Basis über Vorwiderstand an den PWM Ausgang des MC.
> Am D des MOSFet sind dann die 40V PWM.

Danke, das hört sich gut an.
Ich hätte jetzt einen N-Mosfet genommen. Am S die 40V mit einem Pullup, 
an G die PWM aus dem MC, und an D Masse. Die 0..40V PWM könnte ich vorm 
Pullup am S abgreifen.
Ist das ein Unterschied zu dem wie Du es vorgeschlagen hattest?

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Lothar Miller schrieb:
> Ich würde dir dringend empfehlen, SELBST einen Schaltplan zu skizzieren

Vom Schaltplan Entwurd bin ich noch weit entfernt. Ich versuche gerade 
den richtigen Ansatz zu finden. Mach ich da smit einem P-mosfet mit NPN, 
N-mosfet, brauche ich noch irgendwo einen Tief- Hochpass Filter, welche 
Anforderung müsste ich an dem Step-Up haben usw..

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:

> Mit einem Step-Up Wandler habe ich 40V. Das ist erstmal das eine.
> Das zweite ist, da sich ein PWM Signal aus dem Mikrocontroller habe.
> Nun möchte ich die Amplitude des PWM auf den Ausgang des Step-Up
> verstärken.

Einfach.

> Aber ich habe hier zwei Befürchtungen:
> 1. Der Ausgang des Step-up ist keine saubere Gleichspannung

Und? Dann sind die "Dächer" des verstärkten PWM-Signals eben nicht 
sauber, sondern zappeln ein bisschen.

> 2. Hinterm FET darf ich keinen Gleichspannungsanteil haben. Den könnte
> ich wegen Punkt 1 aber bekommen.

Albern. Wenn du 40V Gleichspannung (egal ob mit oder ohne Schmutz drauf) 
mit einer PWM zerhackst, dann hast du dahinter in jedem Fall einen 
Gleichspannungsanteil. Genau so funktioniert ein Stepdown-Schaltregler.

von uwe (Gast)


Lesenswert?

Zeichne mal ein Bild vom Ausgangssignal, welches du haben willst.
So wie man es auf nem Oszilloskop sehen würde.
Denn ich verstehe nicht was du haben willst.
1. EIN Ausgangssignal auf GND bezogen mit 50/50 Puls Pause Verhältnis
50% 40V 50% GND.(wäre ohne DC Anteil)
2. EIN Ausgangssignal auf GND bezogen mit 50/50 Puls Pause Verhältnis
50% 40V 50% Hochohmig.
3. EIN Ausgangssignal auf GND bezogen und PWM gesteuert 40V/GND.
4. EIN Ausgangssignal auf GND bezogen mit PWM gesteuert 40V/Hochohmig.
5. Eine H-Brücke (Vierquardrantensteller) bei 50% PWM auch ohne 
DC-Anteil
http://de.wikipedia.org/wiki/Vierquadrantensteller
6. Keines davon

von uwe (Gast)


Lesenswert?

Wenn du selbst nicht weißt wie das Signal gezeichnet wird kannst du auch 
keine Schaltung dafür bauen.

von Karl (Gast)


Lesenswert?

Was soll denn eigentlich mit den 40 V PWM anschließend passieren? Danach 
richtet sich u.a. auch ob du einen N- oder P-FET brauchst und wie 
"sauber" die Gleichspannung sein sollte.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Recht herzlich vielen Dank an alle Die mir geholfen haben.
Leider muss ich aber sagen, das ich ganz schön großen Blödsinn 
geschrieben habe.

Ich brauche am Ende 40V (+40V, -40V) Biphasische Impulse. Das haut mich 
jetzt richtig um, und ich weiß garnicht nicht wie ich das machen könnte.
Trägerimpuls verwenden?! Und dann durchschalten?!
Wie soll ich denn mit dem MC einen Biphasischen Impuls generieren? 
Vielleicht eine H Brücke nehmen und ansteuern?!

Ganz liebe Grüße,
Nicole.

von uwe (Gast)


Lesenswert?

> Vielleicht eine H Brücke nehmen und ansteuern
Da hat man halt nicht 1 Ausgang aus d3em mal 40V und mal -40V rauskommne 
müssen. Sondern man hat 2 Ausgänge aus dem einen kommen mal 40V raus und 
aus dem anderen 0V, nennen wir sie mal Ausgang A und Augang B.
PWM High Pegel -> Ausgang A=40V ;Ausgang B=0V Spannung zwischen A und B 
+40V.
PWM Low Pegel  -> Ausgang A=0V ;Ausgang B=40V Sapnnung zwischen A und B 
-40V

Man braucht also keinen +40 und -40V also eigentlich 80V sondern es 
reicht ein Netzteil mit 40V. Man kann den Strom trotzdem in Beide 
Richtungen fließen lassen bzw. die Spannung in die eine oder andere 
Richtung anlegen.

von uwe (Gast)


Lesenswert?

Wenn das GND potential auf die Mitte bezogen sein soll kann man auch 
noch nen Trafo mit Mittelanzapfung auf der Sekundärseite nutzen.

von uwe (Gast)


Lesenswert?

> Wenn das GND potential auf die Mitte bezogen sein soll kann man auch
> noch nen Trafo mit Mittelanzapfung auf der Sekundärseite nutzen.
Natürlich nach der H-Brücke.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Nicole F. (Gast)

>Leider muss ich aber sagen, das ich ganz schön großen Blödsinn
>geschrieben habe.

Naja.

>Ich brauche am Ende 40V (+40V, -40V) Biphasische Impulse.

Aha. Und wozu das Ganze?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquette#Klare_Beschreibung_des_Problems

>Wie soll ich denn mit dem MC einen Biphasischen Impuls generieren?

Wenn die Pulse so oder so gleichspannungsfrei sein sollen, bietet sie 
der gute, alte Trafo an. Den kann man mit "normalen" Spannungen von 
vielleicht 12V mit einem Leistungstreiber ala L6202 ansteuern und die 
Pulse erzeugen. Der Trafo macht dann bei passender Dimensioniereung 
+/-40V.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Ich könnte mit meinem Step-Up Wandler doch auf 80V gehen?! Dann baue ich 
mir eine H-Brücke diskret mit Bipolaren Transistoren auf, wo ich auch 
gleich eine Konstanststromquelle implementiere. Diesen steuere ich mit 
meinem PWM aus dem MC an.
Das dürfte doch klappen, oder?

Falk Brunner schrieb:
> Aha. Und wozu das Ganze?

Habe ich mir als Ziel gesetzt, um mein "learning on the job" weiter zu 
treiben. Also rein fiktiv

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>gleich eine Konstanststromquelle implementiere. Diesen steuere ich mit

Wieso plötzlich Konstantstromquelle?

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
>>gleich eine Konstanststromquelle implementiere. Diesen steuere
> ich mit
>
> Wieso plötzlich Konstantstromquelle?

WEIL ich damit den Strom begrenzen möchte.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:
> Ich brauche am Ende 40V (+40V, -40V) Biphasische Impulse.

Nicole F. schrieb:
> Ich könnte mit meinem Step-Up Wandler doch auf 80V gehen?! Dann baue ich
> mir eine H-Brücke diskret mit Bipolaren Transistoren auf

Wenn du nur +/- 40V Impulse brauchst, dann reichen die 40V Rohspannung. 
Denn die Umpolung besorgt ja schließlich die Brücke.

> wo ich auch  gleich eine Konstanststromquelle implementiere.

Wofür jetzt diese?

> Diesen steuere ich mit meinem PWM aus dem MC an.

Wofür eine PWM, wenn du doch nur Einzelimpulse brauchst?

Normal würde man sich eine Ruhelage aussuchen, z.B. beide Brücken- 
Steuersignale auf L (ergibt 0V auf beiden Brückenseiten). Dann für einen 
+40V Impuls das eine Steuersignal für die Impulsdauer auf H setzen und 
wieder zurück auf L. Für einen -40V Impuls entsprechend das andere 
Steuersignal. Für den DC-Wert von 0 muß dann halt das zeitliche Mittel 
der beiden Impulslängen gleich sein.

PWM braucht man eigentlich nur, wenn man Ausgangsspannungen von weniger 
als 40V erzeugen will. Und dann halt je nach gewünschter Polung PWM auf 
dem einen Steuereingang der Brücke und L auf dem anderen.

Und sobald man da durchgestiegen ist, kann man sich überlegen was sich 
ändert, wenn man H als Ruhelage festlegt. Und ob es evtl. möglich ist 
die Polung an der Last dadurch zu verändern, daß man den einen 
Brückenzweig von L auf H umschaltet und ob man dazu vielleicht die PWM 
invertieren muß.

von uwe (Gast)


Lesenswert?

> Ich könnte mit meinem Step-Up Wandler doch auf 80V gehen?! Dann baue ich
>mir eine H-Brücke diskret mit Bipolaren Transistoren auf
Dann hast du aber +80V und -80V und nicht +40V und -40V. Das wäre ja 
dann zuviel. Aber wenn du eh eine konstantstromquelle dahinterschaltest 
ist das auch egal. Aber sag mal was du damit eigentlich machen willst. 
Motor steuern?!

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Zuerst wollte ich nur eine selbst gestellte Aufgabe lösen, aber als ich 
so nach Einsatz Möglichkeiten recherchiert hatte fand ich raus, das man 
sowas auch bei reizstrom Geräten zur Stimulation anwendet. So ein Teil 
will ich mir jetzt bauen.
LG, Nicole

von aGast (Gast)


Lesenswert?

80V, Reisstromgerät, Selbstbau, wenig Ahnung.
Oh ohh! Lass  lieber die Finger von so was.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Ich sagte ich könnte auf 80 hoch  aber bei einer h Brücke brauche ich 
das nicht.
40v und max 10mA sind ja nicht schädlich.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>80V, Reisstromgerät,

Nein nein - nichts mit Reis - das wäre zu gefährlich ...

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Sagmal Jens, hast Du auch was sachdienliches zu sagen, oder alberst Du 
immer so rum?

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Was sollte ich nehmen, eine h Brücke oder ein Trafo?
Trafo hat den Vorteil, daß das Ergebnis total Gleichspannungsfrei ist. 
Nachteil, nimmt ziemlich viel Platz weg. Bei beiden Lösungen könnte ich 
eine Strombegrenzung einbauen. Bei der Trafo Lösung würde ich hierfür 
den lm317 nehmen.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Wo bleiben die Vorschläge und die dazugehörigen Diskussionen?

von Route_66 H. (route_66)


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:
> Wo bleiben die Vorschläge und die dazugehörigen Diskussionen?

Scheinbar will hier Niemand an der gefährlichen Bastelei einer 
(blonden?) Anfängerin mitschuldig werden.

von Nicole F. (Gast)


Lesenswert?

Anscheinend eher, weil die meisten keine Ahnung haben und sich lieber 
mit dem blinken von LEDs beschäftigen,weil zu mehr als das sind die 
meisten nicht fähig.

von Michael W. (Gast)


Lesenswert?

Nicole F. schrieb:
> Anscheinend eher, weil die meisten keine Ahnung haben und sich lieber
> mit dem blinken von LEDs beschäftigen,weil zu mehr als das sind die
> meisten nicht fähig.

Oouuh ha! Mit derartigen Aussagen begibt sich da jemand 'auf gaanz 
dünnes Eis', der (oder die?) offenbar selber von dem, was er da vorhat, 
allem Anschein nach nur recht wenig Ahnung hat - einschließlich der sich 
eventuell daraus ergebende gesundheitlichen Folgen...

Und es hat sich in der Vergangenheit stets gezeigt, daß nach solchen 
Sprüchen die Hilfsbereitschaft hier (verständlicherweise) enorm 
nachlässt...

von uwe (Gast)


Lesenswert?

1. Die Gleichspannung würde ich nicht mit nem Schaltnetzteil 
breitstellen, hierfür würde ich direkt die batteriespannung benutzen 
z.B. 9V.
Eine höhere Spannung kann im System nicht vorkommen. (ein Schaltnetzteil 
kann im Fehlerfall durchaus höhere Sapnnungen erzeugen als vorgesehen 
waren, da möchte ich dann nicht drann angeschlossen sein). Also ist ein 
Schaltnetzteil ausgeschlossen. (Das dir dieser Sicherheitaspekt gar 
nicht in den Sinn gekommen ist sollte dich nachdenklich machen.
2. Du MUSST einen Trafo verwenden, denn sonst gibt es in deinem Körper 
eine Elektrolyse.
3. Der innenwiderstand der Sekundärseite des Trafos sollte den Strom auf 
ein ungefährliches Maximum begrenzen (die Sekundärseite ist die Wicklung 
an der du angeschlossen bist).
4. Der trafo sollte keine Windungsschlüsse zulassen egal was passiert 
sonst könnte das Übertragungverhältnis flasch werden.
5. Das Signal sollte steile Flanken haben (Sinus bringt den Körper 
durcheinnader).
usw.
Diese Liste ist unvollständig, aber ich habe mich mal damit beschäftigt, 
wie so etwas Professionel gemacht wird.
Ich habe mir mal ein TENS/EMS Gerät gekauft und Strom, Spannung und 
Signalform vermessen. Das gerät habe ich auch auseinandergenommen und 
mir die Schaltung und Sicherheitsaspekte angeschaut. In meinem ist ein 
AT82S52 in PLCC Sockel eingebaut. Den wollte ich mal gegen nen 89S53 
tauschen und selber ne Firmware schreiben. Das Gerät hat auch eine 
medizinische Zulassung. Dies solltest du auch mal machen, kosten ja nur 
70€.
Reverse engeneer doch mal eins, ich bezweifle jedoch das man heutzutage 
noch diskrete µC da drinen findet.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.