Hallo zusammen, bei meiner "analogen PWM" als Eingang zum Takten eines MOSFETs verschleift mir das Signal arg, sofern ich bessere FETs verwende, die niedrigere Vgs(th) besitzen; namentlich habe ich nun als Treiber für den P-FET AO3415 einen IRLML6244 im Einsatz. Erhofft habe ich mir eine bessere Effizienz, da die FETs geringeren Rds(on) haben und früher durchschalten. Das Signal sieht beim Einschalten auch gut aus, nur das Ausschalten ist eine Katastrophe - einigermaßen rascher Abstieg bis 1V, und dann hunderte µS sehr langsamer Abfall, bis der nächste Schaltzyklus stattfindet. Also eigentlich gar nicht am vollständig sperren. Da ich einige TL431 herumfliegen habe, wollte ich damit einen quasi-Schmitt-Trigger ohne Hysterese basteln, der sowohl ordentlich einschaltet, wie auch für sauberes Abschalten sorgt. Das sieht auf dem Spielzeug-Oszilloskop auch schon ganz nett aus. Der TL431 braucht jedoch selber schon ordentlich Kathodenstrom, was die Laufzeit verkürzt, anstatt sie zu verlängern (470Ohm hatte ich als Widerstand davor gesetzt). Daher bin ich auf einen TLV431 gegangen, der mit deutlich weniger Strom arbeiten kann. Die Pseudo-Schaltung ist im Bild oben zu sehen. Prinzipiell ist das Ergebnis im Vergleich zum Ursprungssignal hervorragend. Die Frage ist, habe ich das so korrekt verwendet - bin immerhin nur ein bastelfreudiger Laie. Außerdem verlängert sich die Laufzeit an den Akkus nicht, sie bleibt gleich. Meine ersten Teilerfolge sind daher, ich funke nicht mehr irre rum (die Einschaltflanken waren sehr steil und gingen deutlich über 3,3V hinaus) und ich habe mal einen Shunt-Regler benutzt und hoffentlich verstanden. Vielleicht ist da aber ein offensichtlicher Fehler, der beispielsweise mehr Effizienz verhindert? Danke fürs Feedback!
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Dirk K. schrieb: > Vielleicht ist da aber ein offensichtlicher Fehler, der beispielsweise > mehr Effizienz verhindert? Um Verbesserungsvorschläge für die Schaltung machen zu können, solltest Du vielleicht mal genauer erklären was die Schaltung eigentlich genau machen soll. Irgendeine Art von PWM - aber wo stellst Du die Pulsweite ein? Wie soll das mit dem Gate von M2 funktionieren? Das ist doch ein N-Fet, wie bekommst Du das Gate auf eine Spannung > Source? Das sieht mir eigentlich eher so aus, als ob dort ein P-Fet hinmüsste.
Dirk K. schrieb: > bei meiner "analogen PWM" ... Vielleicht liegt es ja an mir, aber ich sehe da weit und breit keine PWM. Das ist ein stinknormaler astabiler Multivibrator wie wir ihn alle als allererstes Projekt "Wechselblinker" mal gebaut haben, gefolgt von einem nutzlosen TLV431, gefolgt von einem blödsinnigen Sourcefolger gefolgt von einem p-Kanal MOSFET in Sourceschaltung der eine 47R "Last" ein- und ausschaltet. Was immer diese Schaltung eigentlich tun soll, so wie gezeichnet könnte man sie mit wesentlich weniger Aufwand als Komplementärmultivibrator (mal die Google-Bildersuche bemühen) bauen. Oder man würde ein paar CMOS-Gatter (4000er, 74HC) nehmen und einen Ein- oder Zwei-Gatter Oszillator bauen und die restlichen Gatter parallel schalten als Treiber für den MOSFET.
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Das Dingen schaltet eine LED-Kette an und aus. Die "PWM" wird über die Widerstände und Kondensatoren des Multivibrators eingestellt. C1 hat eigentlich 100nF, wodurch die ~1.6kHz mit ~10% Duty entstehen. Siehe angehängtes Bild. Der P-FET alleine schaltet nicht sauber, da ist ein signifikanter Buckel beim Abschalten (-> Gate-Kapazität), einschalten geht seit jeher in Spitzentempo mit eigentlich sogar zu steiler Flanke. Daher der N-FET als Gate-Treiber davor. Mit "schlechteren" FETs mit höherer Vgs(th) und höheren Rds(on) sieht das bereits recht gut aus. Aber da wird noch möglicherweise unnötig Energie verbrannt durch den Widerstand. Daher der Wechsel auf FETs mit geringerer Threshhold-Spannung und niedrigerem Widerstand. Was mir aber das Signal wie oben beschrieben verschleift und der P-FET nicht mehr vollständig abschaltet. Nun habe ich die Verbindung des Gate von M2 einfach vom Kollektor Q2 abgetrennt und dort den TLV431 "zwischengesteckt", damit das M2-Gate nicht einem Sinus-artigen Verlauf ("Viertelkreis von Vin in Sinusform dann auf 0V abfallend") folgen muss, sondern da soll dann Rechteck anliegen. Das sollte mir alles über 1,24V "abschneiden" und somit ein Rechteck als Spannungsverlauf übrig lassen (und dann zwischen 0 und Vin liegen?). Daher der Titelgebende "Schmitt-Trigger ohne Hysterese". (M2 kommt mit dem Gate locker über seine 0,5V über Source, da Source via Diode auf Kollektor Q2 geht, wo 0V anliegen in den "Einschaltphasen" für die PWM am Ausgang.) Leider gibt es keinen TL431/TLV431 in LtSpice. Unter Mac OS X ist da auch nichts so einfach in die Datenbanken einzufügen. Sonst könnte ich da mit den Werten rumspielen und mir viel mehr selber erschließen. Die Fragestellung geht also da hin, ob das so korrekt umgesetzt ist, aus dem Eingangs-Signalverlauf (Sinus-artig) ein Rechteck zu erzeugen. Und daraufhin dann weiter, ob es da weiteres Stromsparpotenzial mit gleichartigem Aufbau gibt. Die ganz grundlegende Idee ist, mit Wald- und Wiesenbausteinen zu arbeiten und eben nicht gleich mit Mikrocontroller oder NE555 auf derartige Aufgaben wie PWM zur LED-Ketten-Ansteuerung zu gehen. Also Elektronik-Grundlagen zu erforschen und erlernen.
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Dirk K. schrieb: > Der P-FET alleine schaltet nicht sauber Du brauchst einen Treiber. Für solche einfachen Fälle nimmt man da gerne ein Pärchen aus NPN und PNP, Totem-Pole-Schaltung. Siehe Treiber. > Daher der N-FET als > Gate-Treiber davor. Dieser Teil der Schaltung erschließt sich mir nicht. > Leider gibt es keinen TL431/TLV431 in LtSpice. Unter Mac OS X ist da > auch nichts so einfach in die Datenbanken einzufügen. Sonst könnte ich > da mit den Werten rumspielen und mir viel mehr selber erschließen. Du musst in LTSpice die Teile nicht in irgendwelche Datenbanken einfügen wenn Dir das zu kompliziert ist, sondern kannst auch ganz einfach die Spice-Direktiven direkt in Deinen Schaltplan einfügen. > Die ganz grundlegende Idee ist, mit Wald- und Wiesenbausteinen zu > arbeiten und eben nicht gleich mit Mikrocontroller oder NE555 auf > derartige Aufgaben wie PWM zur LED-Ketten-Ansteuerung zu gehen. Also > Elektronik-Grundlagen zu erforschen und erlernen. Ich würde dafür nen 74AC14 nehmen. Ein Gatter als Oszillator, eines um eine gleichmäßige Schaltschwelle zu bekommen und 4 parallegeschaltet als Treiber für einen Logic-Level N-FET. In den Feedbackpfad vom Oszillator packst Du ein Paar Antiparallele Dioden (z.B. BAT54S) und einen Trimmer. Mit dem Trimmer kannst Du dann das PWM-Verhältnis einstellen. Axel hat eine Lösung in die Richtung oben ja auch schon vorgeschlagen.
Kann es sein, dass in der Schaltung temporäre Kurzschlüsse entstehen? Wenn Q2 leitet, wird der REF-Eingang des TLV431 auf GND gezogen. Folglich sperrt der TLV431, und das Gate von M2 liegt auf 3,3V. Da die Source von M2 über D1 und den leitenden Q2 auf ein Potential von maximal ein paarhundert Millivolt (der FLusspannung von D1) heruntergezogen wird, liegt Ugs von M2 etwa bei 3V, so dass dieser leitet. Es fließt also durch M2, D1 und Q2 ein hoher Strom. Oder habe ich mich da irgendwo vertan?
Wenn ich an Source von M2 1kOhm packe, sinkt die Gesamtstromaufnahme laut Simulation von 23,753mA auf 23,726mA; 10kOhm dann auf 23,647mA (100Ohm 23,715mA). M2 soll eigentlich das Gate des P-FET schneller auf Vin ziehen als die 4k7, um das Abschalten zu beschleunigen. Edit: 750Ohm fielen mir als erstes in die Finger, damit sinkt der Eingangsstrom real von 55mA auf 39mA ... allerdings sind die Akkus inzwischen kurz vor entladen, während die 55mA anlagen, als die frisch aus dem Ladegerät kamen. Die Kurzschluss-These muss also real größere Auswirkungen gehabt haben. Danke für den Tipp! :) Auf dem Spielzeug-Scope ist die Frequenz wieder auf die erwarteten ~1,2kHz gesunken, die An-Zeiten entsprechend paar µs länger als auf den obigen Bildern. Der Rest passt ebenfalls noch.
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Dirk K. schrieb: > Das Dingen schaltet eine LED-Kette an und aus. Mit 3V Betriebsspannung? > Die "PWM" wird über die Widerstände und Kondensatoren des Multivibrators > eingestellt. C1 hat eigentlich 100nF, wodurch die ~1.6kHz mit ~10% Duty > entstehen. Und warum zum Teufel zeichnest du dann nicht deine richtige Schaltung? Ist das echt zu viel verlangt, daß du - wenn du schon um Hilfe fragst - das dann auch für genau deine Schaltung tust? Man kann übrigens auch einen Komplementärmultivibrator so auslegen, daß er 10% duty hat. Und LED-Ketten kann der auch treiben. > Der P-FET alleine schaltet nicht sauber, da ist ein signifikanter Buckel > beim Abschalten (-> Gate-Kapazität), einschalten geht seit jeher in > Spitzentempo mit eigentlich sogar zu steiler Flanke. Daher der N-FET als > Gate-Treiber davor. Ein n-FET ergibt gerade an dieser Stelle einen beschissenen Treiber, ein npn-Transistor wäre wesentlich besser gewesen. > Die Fragestellung geht also da hin, ob das so korrekt umgesetzt ist Nein. > Die ganz grundlegende Idee ist, mit Wald- und Wiesenbausteinen zu > arbeiten und eben nicht gleich mit Mikrocontroller oder NE555 auf > derartige Aufgaben wie PWM zur LED-Ketten-Ansteuerung zu gehen. Also > Elektronik-Grundlagen zu erforschen und erlernen. Dann erschließt sich mir nicht, was ein TLV431 in einer solchen Schaltung zu suchen hat. Auf meiner Wiese wächst der nicht ;) Aber wenn du Grundlagen willst -> Komplementärmultivibrator. Du mußt den ja nicht so wie weiland ich mit Germanium-Transistoren, Flachbatterie und Glühlämpchen aufbauen. LED-Kette und p-Kanal MOSFET geht auch. Genau genommen ist das sogar ein prima Lernprogramm, wenn du den erst komplett bipolar aufbaust. Und wenn das funktioniert dann strickst du den so um, daß der Schalter für die Last ein MOSFET ist.
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Dirk K. schrieb: > wollte ich damit einen > quasi-Schmitt-Trigger ohne Hysterese basteln ST ohne Hysterese wäre dann ein OP-Amp?
Mani W. schrieb: > Dirk K. schrieb: >> wollte ich damit einen >> quasi-Schmitt-Trigger ohne Hysterese basteln > > ST ohne Hysterese wäre dann ein OP-Amp? Und nicht alle OpAmps können ST, wenn ich diesem Forum glauben darf. Zumal der Komparator in diesem Fall seine Spannungsreferenz gleich eingebaut hat. Das sollte also einen ST ohne große Bauteilliste, einfach zu verarbeiten, mit geringer Stromaufnahme, ergeben - und im TL431-Fall überall rumfliegen. @Axel Schwenke: Danke. Du brauchst nicht gleich so abzugehen, weil da inzwischen ein Teil - ausschließlich in der Größe - in der praktischen Schaltung abweicht. Zwischenzeitlich stand die Schaltung genau so wie oben, mit 50% Duty Cycle und 6kHz Frequenz. Magst du den einfach als Axiom in den Raum gestellten Einwurf > Ein n-FET ergibt gerade an dieser Stelle einen beschissenen Treiber, ein > npn-Transistor wäre wesentlich besser gewesen. noch kurz begründen? Ich habe damals mit der Simulation gespielt und kleine Effizienzverbesserung erhalten dadurch, dass ich den NPN durch einen FET ersetzt habe. Mit einem 2N7002, dessen Datenblatt sagt: "These products are particularly suited for low voltage, low current applications such as small servo motor control, _power MOSFET gate drivers_, and other switching applications." - was mich erst auf die Idee gebracht hat, dort einen FET statt eines bipolaren Transistors einzusetzen.
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Dirk K. schrieb: > @Axel Schwenke: > Magst du den einfach als Axiom in den Raum gestellten Einwurf >> Ein n-FET ergibt gerade an dieser Stelle einen beschissenen Treiber, >> ein npn-Transistor wäre wesentlich besser gewesen. > > noch kurz begründen? Ich will dir nicht die Freude verderben, das selber rauszufinden. Aber als Denkanstoß: bis zu welcher Spannung kann M2 das Gate von M1 denn aktiv entladen, bevor R6 übernehmen muß? Wie wäre das wenn M2 ein npn-Transistor wäre? Würde man R6 überhaupt noch brauchen?
@ Mani W. (e-doc) >> wollte ich damit einen >> quasi-Schmitt-Trigger ohne Hysterese basteln >ST ohne Hysterese wäre dann ein OP-Amp? NEIN! Ein Op Amp ist ein Operationsverstärker, welcher meist linear betrieben wird. Wenn gleich man ihn auch als KOMPARATOR mit oder ohne Hysterese betreiben kann, so ist ein OP-Amp als Komparator immer schlechter als ein echter Komparator, vor allem bezüglich der Geschwindigkeit. Es gibt keinen Schmitt-Trigger ohne Hysterese. Wohl aber einen Komparator ohne Hysterese. Komparator ohne Hysterese -> Komparator ohne Hysterese Komparator mit Hysterese -> Schmitt-Trigger
Axel S. schrieb: > ein npn-Transistor wäre? Würde man R6 überhaupt noch brauchen? Ursprünglich gab es keinen R6 (noch mit MMBT3904 als Treiber). Den habe ich dann zur Unterstützung hinzugefügt, weil das Entladen zu lahm war. Den habe ich nun einfach weiter drin gelassen ... Bei npn habe ich den Verdacht (als Laie, elektronischer Anfänger und Nichtprofi), dass durch den Vbe-Spannungs-Abfall der P-FET nur noch an wäre, da Vg stets 0,6-0,7V unter Vs liegen würde? Der AO3415 macht schon bei sehr geringer Spannungsdifferenz auf.
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Dirk K. schrieb: > Bei npn habe ich den Verdacht (als Laie, elektronischer Anfänger und > Nichtprofi), dass durch den Vbe-Spannungs-Abfall der P-FET nur noch an > wäre, da Vg stets 0,6-0,7V unter Vs liegen würde? Wie war das nochmal? Dein Anspruch war: Dirk K. schrieb: > Elektronik-Grundlagen zu erforschen und erlernen. Wirklich? Und dann kriegst du es noch nicht mal auf die Reihe, die Masche die aus dem geladenen Gate von M2 (das ist ein Kondensator von ca. 1.5nF parallel zu R6), dem Mosfet M1 und dem Widerstand R8 zu verstehen? Ich wiederhole meine Frage: bis zu welcher Spannung kann ein IRLML6344 das Gate des MOSFETs entladen? Bis zu welcher Spannung könnte das ein npn? Und falls das zu schwer ist: kennst du den Unterschied zwischen Emitter- und Kollektorschaltung bezüglich der am Transistor abfallenden Sättigungsspannung im Schaltbetrieb? > Der AO3415 macht schon bei sehr geringer Spannungsdifferenz auf. Deine Schaltung zeigt einen FDS6975. Und einen IRLML6344. Da ist kein AO3415 zu sehen. Und auch kein 2N7002. Und weil ich nach wie vor nicht glaube, daß du eine LED-Kette mit einer Betriebsspannung von 3V betreiben kannst, sind das wohl eher 12V. Und mit 12V Betriebsspannung würde man keinen AO3415 verwenden, zum einen weil das schlicht Verschwendung wäre und zum anderen weil man den ohne einen Treiber nicht vernünftig ausgeschaltet kriegt.
Danke für deinen Versuch. Ich denke, wir beide finden keine gemeinsame Ebene, vernünftig miteinander zu reden (also ganz konkret: DU findest die nicht.) 12V? Ich erzähle da Quatsch? Mein 3,3V-Stepup wirft also was ganz anderes raus? Schau mal auf die Oszillogramme. Zähle die Striche, schau dir die Einheit an: 3,3V, abfallend auf die Flussspannung ~2,8V, zum Beispiel. Mockieren und Anpöbeln mag unter nicht-Akademikern ja normal sein, ich gehe nicht derart mit anderen um und möchte auch nicht so arrogant angeblafft werden. Danke. Bei uns ging das damals so: Jemand fragt und versteht es nicht, es wird erklärt. Da wird dann nicht die Keule rausgeholt: Kapierst nicht, ne? Also - schade um den Thread und die Anfrage. Hätte was konstruktives werden können, ist nun aber im Eimer. Bravo.
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Dirk K. schrieb: > einigermaßen rascher Abstieg bis 1V, und dann > hunderte µS sehr langsamer Abfall, bis der nächste Schaltzyklus > stattfindet. Tja, da hast du die erste leidvolle Erfahrung mit der Miller-Kapazität gemacht. Merke: einen FET steuert man grundsätzlich niederohmig an, sonst hat man alle Effekte, die mit den diversen Gate-Kapazitäten verbunden sind. Ein gutes Beispiel isz sowas wie der TC4429, der kurzzeitig Umladeströme von ca. 2 Ampere (L-->H) und 6 Ampere (H-->L) erzeugen kann. Mit sowas solltest du deinen FET ansteuern, dann gibt es auch keine Probleme. W.S.
Dirk K. schrieb: > Danke für deinen Versuch. Ich denke, wir beide finden keine gemeinsame > Ebene, vernünftig miteinander zu reden (also ganz konkret: DU findest > die nicht.) Ich glaube du bist einfach nur lernunwillig. Noch mehr als in meinem letzten Post kann ich es dir nicht auf dem Silbertablett servieren.
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