Hallo, ich habe einen Mosfet(N-Kanal & Verarmungstyp), der aus einer 320V Gleichspannung eine variable Gleichspannung mit PWM erzeugt. Also einen Abwärtswandler. Der Mosfet wird folgendermaßen angesteuert: µC->Optokoppler->Treiber->Gatepin Jetzt soll der Wandler dem Laden von Akkus dienen. Hängt man an den Mosfet passive Bauelemente funktioniert auch alles wie erwartet, verwendet man jedoch Akkus am Ausgang, liegt dort(Us) dauerhaft die Akkuleerlaufspannung an. Der Gedanke war jetzt, dass zum schalten Ugs>4V bei dem Mosfet sein muss. Somit muss die Gatespannung(Ug) immer mehr als 4V höher sein als die Sourcespannung(Us). Und der Treiber kann leider nur bis 20V liefern, weshalb es nicht zum Schalten kommt. Ist das so richtig? Hat der Akku bspw. 50V, dann ist Us=50V und zum schlaten muss Ug>54V sein? Hat jemand einen Tipp, wie man eine positive Differenz von Ug und Us zustande bekommen kann? Mosfet: http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IXFH21N50_IXFH24N50.pdf Treiber: http://www.mouser.com/ds/2/200/ir2127-69274.pdf Vielen Dank schonmal für jeden Tipp.
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Das Stichwort dazu ist "Charge-Pump". oder du drehst den Transistor um nimmst statt N-Kanal einen P-Kanal Type, den steuerst du dann mit zehn Volt weniger an, als die 320 V Versorgungsspannung an. So macht man das normalerweise, weils einfacher ist, als mit Ladungspumpe.
Schalte den MOSFET zwischen den -Pol der Batterie und GND. Über einen Spannungsteiler kannst du dann die Akkuspannung (50V) jeweils dann messen, wenn der MOSFET leitend ist. Überspannung am Messeingang des µC durch eine Zenerdiode am Spannungsteiler verhindern.
Okay, danke schonmal. Also die Annahme, wo das Problem liegt ,ist so grundsätzlich ertsmal richtig? Und ohne größere Schaltungsänderung ist das laden nicht möglich oder? @Stefan wie würdest du denn die Ansteuerung mit den (bspw.) 310V angehen? @Joe Das erscheint mir gerade auch als machbare variante. Aber bei beiden Varianten frage ich mich, ob Uds nicht positiv sein muss, damit genügend Strom fließen kann(Abb. im Datenblatt). Bei dem umgedrehten P-Kanal ist Uds ja negativ und bei dem Transistor zw. -Pol und GNDA - gibt es da überhaupt eine Potentialdifferenz?
> Also die Annahme, wo das Problem liegt ,ist so grundsätzlich > ertsmal richtig? Ja. > Und ohne größere Schaltungsänderung ist das laden nicht möglich oder? Ja. > wie würdest du denn die Ansteuerung mit den (bspw.) 310V angehen? Ich würde die Ansteuerung mit einer Schaltung ohne gemeinsames GND Potential realisieren.
1 | P kanal MOSFET |
2 | S D |
3 | 320V o-----+--------------------------[===]---- Ausgang |
4 | | |G |
5 | | ___________ | |
6 | +---------| | | |
7 | | | Steuerung | | |
8 | 12V Netzteil | |------+ |
9 | | | | PWM |
10 | +---------|___________| |
11 | |
12 | GND o------------------------------------------- Ausgang |
Bei dieser Schaltung kannst du problemlos eine negative Ugs erzeugen ohne teure Elektronik zu verwendn. Die muss ja nur 12V aushalten. Das 12V Netzteil muss Potentialfrei sein - ist hoffentlich klar.
Mirjan H. schrieb: > ich habe einen Mosfet(N-Kanal & Verarmungstyp), der aus einer 320V > Gleichspannung eine variable Gleichspannung mit PWM erzeugt. Also einen > Abwärtswandler. Wenn mich nicht alles täuscht: Ich vermisse in der Schaltung die Freilaufdiode zwischen Source und GNDA. Nach Abschalten des FET muss der Strom in der Drossel ja irgendwo weiterfließen. Gruß Dietrich
Okay, danke Stefan, das werde ich mir morgen nochmal zu Gute führen.. Und danke Dietrich, die Freilaufdiode habe ich natürlich nur vergessen einzureichen.
Mirjan H. schrieb: > Also einen Abwärtswandler. Nö. Mirjan H. schrieb: > Der Gedanke war jetzt, dass zum schalten Ugs>4V bei dem Mosfet sein > muss Och , wie viel das in Bezug zum Source-Anschluss des MOSFET sein muss steht im Datenblatt bei RDSon, das solltest einfach mal nachlesen. Ich les' da nichts von 4V. Mirjan H. schrieb: > Und der Treiber kann leider nur bis 20V liefern, > weshalb es nicht zum Schalten kommt. Ist das so richtig? Wenn man das so aufbaut... Es hat dich keiner gezwungen. Grundschaltungen von step down Schaltreglern sind nun wahrlich nichts, was erst erfunden werden muss. Du musst sie nur erfolgreich abzeichnen. Es ist halt nicht die allererste Schaltung die in deinem Lehrbuch glich hinter MOSFET steht. Vielleicht 3 Seiten weiter. Es gibt viele Möglichkeiten, eine einfache ist ein passender MOSFET-Treiber wie IR2110. Ein Ferritkern-Transformator geht auch. Es gibt sogar optisch isolierte steuerbare MOSFETs falls es ganz exotisch sein soll. Man kann auch P-Kanal-MOSFETs verwenden und muss dann zwischen 320V und 310V umschalten. Es gibt also, wie immer, viele Möglichkeiten, man wählt die billigste die ausreichend ist.
Michael B. schrieb: > Es gibt viele Möglichkeiten, eine einfache ist ein passender > MOSFET-Treiber wie IR2110. Würde hier leider genau so wenig funktionieren wie sein aktueller Treiber (der ebenfalls Boostrap kann, auch wenn es in der Schaltskizze nicht so gezeichnet ist). Das Henne-Ei Problem besteht darin, dass die Ausgangsspannung bereits vor dem ersten Schalten durch den Akku auf ca. 50V liegt. Das ist weit oberhalb vom Vcc des Treibers, und damit wird der Bootstrapkondensator nicht aufgeladen. Also schaltet der FET nicht, es gibt keinen Strom in der Spule, der danach die Source wieder auf GND ziehen könnte, und das Ganze Bootstrapping läuft leider nie an. Die sonstigen aufgezählten Möglichkeiten (Übertrager, pFET, ...) würden ggf. schon funktionieren. (Bootstrapping übrigens auch, wenn es denn nur erst mal angeschwungen wäre).
Achim S. schrieb: >> MOSFET-Treiber wie IR2110. > > Würde hier leider genau so wenig funktionieren Na ja, der schaltet auch einen low side FET, und weil die Diode eh vergessen wurde, kann man das ja so als aktiv geschaltete Freilaufdiode bauen wie es der Chip will. Dann geht auch bootstrap.
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Die fertige Schaltung wurde nicht von mir entwickelt, sondern nur übernommen und soll mit kleinst möglichem Aufwand zum Laden verwendet werden. Ist es denn nicht möglich den Ground des Treibers auf Source zu legen, damit die 12V aus dem Treiber direkt Ugs darstellen und Ug dann beim schalten immer 12V über Us liegt? Oder übernehmen nicht auch schon die Pins Vb und Vs diese Aufgabe? Ich habe die Funktion dieser Pins noch nicht ganz verstanden. Wäre nett, wenn mich jemand aufklären kann.
Büdde: https://de.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_%28Elektrotechnik%29 Ob man Ground und Source zusammenlegen kann hängt davon ab welche FETs du wo anschließen und betreiben willst. Vielleicht zeigst du mal den ganzen Schaltplan mit FETs, Versorgungsspannung und zu treibender Last?
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Es gibt nur einen FET in der Schaltung(EAGLE-Schaltplan im Anhang). Kannst du mir denn etwas zu Vs und Vb sagen?
Vs ist floating supply return und Vb ist floating supply der Bootstrapschaltung. Siehe Datenblatt von praktisch jedem Gate Treiber IC. Wikipedia Artikel hoffentlich auch gelesen. Dein Schaltplan ist ne Zumutung, aber wenn ich nichts übersehen habe, ist das soweit richtig. Paar Anmerkungen: - R5 muss weg, macht die Ladezeiten von Bootstrap Kondensator C4 zu lang - D1 R1 R2 durch nen 10 Ohm Widerstand ersetzen, asymmetrische Schaltzeiten machen hier keinen Sinn. Macht man bei Halbbrücken um Shoot-Through zu vermeiden. - Den CS Pin hast du bestimmt nicht richtig beschaltet, aber ich weiss ehrlich gesagt selbst nicht wie der funktioniert, nen High-Side Treiber hab ich selbst nie verwendet.
Mirjan H. schrieb: > Es gibt nur einen FET in der Schaltung(EAGLE-Schaltplan im Anhang). Da wollte es jemand "doppelt gut" machen (Bootstrap und zusätzlich isolierte Versorgung des Gatetreibers). Leider funktioniert diese Kombination nicht. Die Bootstrapschaltung nicht aufgrund der oben beschriebenen Problematik (Beitrag "Re: Akku laden mit PWM aus MOSFET") - der Bootstrap läuft einfach nicht an. Mit dem von MaWin vorgeschlagenen aktiven Freilauf würde der Anlauf klappen, aber dazu bräuchtest du einen zweiten FET und eine Ansteuerung dafür. Die floatende Versorgung mit PWR1 nutzt nichts, weil sie ihren Bezug ans "untere" Ende des Akkus bekommen hat. Wenn du GNDA dort weg nimmst und stattdessen ans obere Ende des Akkus legst, dann könnte die Schaltung vielleicht anlaufen - aber ohne Gewähr. Vielleicht habe ich auch was übersehen, und sie raucht dir ab. Denn sehr übersichtlich ist die Schaltung tatsächlich nicht. Theoretisch könntest du GNDA auch vom Akku wegnehmen und an VS (und die Source des FET) schalten und ganz ohne Bootstrapping arbeiten (wie du oben nachgefragt hast). Dann musst du aber mit jedem Umschalten des FET ziemlich viel Streukapazität (der beiden DCDC) umladen - das würde ich eher vermeiden wollen. Leg bei der Inberiebnahme erst mal mit sehr kleinen Duty-Cycles los. Und lass die Finger weit genug weg, weil die Spannungen, mit denen du arbeitest, auch kleine Fehler übel bestrafen können. Ehrlich gesagt würde ich dir empfehlen, erst mal etwas kleinere Brötchen zu backen. Wenn du mal kapiert hast, wie Bootstrapping funktioniert (und warum es manchmal nicht funktioniert), dann ist immer noch früh genug, um mit 320V zu arbeiten. Sascha schrieb: > Den CS Pin hast du bestimmt nicht richtig beschaltet Ich denke, wenn er den Current Sense nicht nutzen will, dann kann er ihn auf diese Weise "totschalten" - keine Spannungsdifferenz zwischen CS und VS bedeutet, dass es nie zur Überstromabschaltung kommt.
Noch ein Nachtrag: was für eine Spule nutzt du eigentlich? Bist du sicher, dass sie für diese Anwendung passt? Bei >200V an der Spule kann der Strom ziemlich schnell ansteigen. Wenn sie in Sättigung geht, kann (ohne Current Sense) ziemlich schnell was abrauchen. Die Abschaltung über den Stromsensor und den µC kommt dann wahrscheinlich zu spät. Ebenso kann es rauchen, wenn die Freilaufdiode nicht sauber angeschlossen ist (sieht im Schaltplan so aus, als würde sie über Jumper gehen).
Achim S. schrieb: > Theoretisch könntest du GNDA auch vom Akku wegnehmen und an VS (und die > Source des FET) schalten und ganz ohne Bootstrapping arbeiten (wie du > oben nachgefragt hast). Dann musst du aber mit jedem Umschalten des FET > ziemlich viel Streukapazität (der beiden DCDC) umladen - das würde ich > eher vermeiden wollen. Also wenn ich jetzt GNDA - wie du geschrieben hast - vom Akku wegnehme und an VS schalte, dann ist doch Vs und COM des Treibers miteinander verbunden. Ist das dann in Ordnung? Und die restliche Beschaltung(z.B. VB) kann so bleiben? Da der 12V/5V DC/DC auch isoliert ist bleibt davon der µC und der Stromsensor auch unbetroffen oder? Grundsätzlich war die isolierte Versorgung eigentlich unsere Wahl, allerdings habe ich mich dabei immer gerfragt, wie der Treiber Baustein dann beaschaltet sein muss.
Mirjan H. schrieb: > ich habe einen Mosfet(N-Kanal & Verarmungstyp), der aus einer 320V > Gleichspannung eine variable Gleichspannung mit PWM erzeugt. Also einen > Abwärtswandler. Der Mosfet wird folgendermaßen angesteuert: > µC->Optokoppler->Treiber->Gatepin Grundsätzlich wird ein FET immer zwischen Gate und Source angesteuert. Das bedeutet oft, so wie auch bei Dir, das Du eine galvanisch getren- nte Versorgung für Deine Steuerschaltung brauchst. Die Masse dieser Versorgung liegt dann auf Source. Wennm Deine Steuerschaltung so aufgebaut ist, spielen die übrigen Potentiale Deiner Schaltung keine Rolle mehr. Die übrigen Vorschläge in diesem Thread sind zwar nicht falsch, aber m.E. komplizierter.
Harald W. schrieb: > Das bedeutet oft, so wie auch bei Dir, das Du eine galvanisch getren- > nte Versorgung für Deine Steuerschaltung brauchst. Na ja, einer der üblichen 600V Gate-Treiber wie IR2153 kann das besser und billiger, die Freilaufdiode fehlte ihm eh und der Chip steuert einen zweiten MOSFET als aktive Freilaufdiode. Für steep down sind sie ja gebaut. Nur mit seiner Prinzipschaltung kommt er nicht weit.
MaWin schrieb: > Harald W. schrieb: >> Das bedeutet oft, so wie auch bei Dir, das Du eine galvanisch getren- >> nte Versorgung für Deine Steuerschaltung brauchst. > > > Na ja, einer der üblichen 600V Gate-Treiber wie IR2153 kann das besser > und billiger, Nun gut, es führen viele Wege nach Rom. Mein Vorschlag ist zumindest für einen Anfänger übersichtlicher. Auch wenn er möglicherweise nicht der billigste ist.
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