Hallo, ich wollte mir eine kleine Schaltung entwickeln: Sie soll bei jeder steigenden Flanke an einem Eingang, den Ausgang zwischen 24 und 0V umschalten. Ich habe im Anhang einen Schaltplan angehängt. Das Problem ist, dass beim Schalten von 24 auf 0 Volt ein Kurzschluss entsteht. Ich denke dass der p-Mosfet hier einfach zu lahm sperrt. Bei einem Mikrocontroller würde ich wahrscheinlich eine Totzeit einbauen. Allerdings gefällt mir die Einfachheit mit dem Flipflop. Gibt es eine Möglichkeit das Problem trotzdem irgendwie zu lösen? Was sagt ihr eigentlich zur Rückkopplungsschleife? Freundliche Grüße, Nora Dar
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Nora D. schrieb: > Das Problem ist, dass beim > Schalten von 24 auf 0 Volt ein Kurzschluss entsteht. Ich denke dass der > p-Mosfet hier einfach zu lahm sperrt. Gibt es eine Möglichkeit dass > irgendwie zu ändern? Ja, mit dem MOSFET-Treiber TC4427, oder bipolare Transistoren verwenden. Siehe dazu den Thread 'H-Brücke Bediensicher?'
Nora D. schrieb: > dass beim Schalten von 24 auf 0 Volt ein Kurzschluss > entsteht. Ich denke dass der p-Mosfet hier einfach zu lahm sperrt. Wie kommst Du auf 2,61 K als Gätewiderstände? Je kleiner, desto schneller wird das Gate geladen oder entladen, auch eine Diode parallel zum Gatewiderstand (revers) kann die Sperrung schneller machen...
Danke für den Vorschlag und den Hinweis. Ein weiteres Problem der Schaltung ist, dass das Flipflop manchmal etwas spinnt. Teilweise ändert es auch bei fallender Flanke den Ausgang. Müsste man hier eventuell noch einen Kondensator parallel zum Versorgungspin des FlipFlops hängen? Leider konnte ich es nur mit einem 100µF und einem 100nF testen und es hat nicht wirklich etwas gebracht. Erst als ich direkt an Pin 5 von U2 einen 100µF Kondensator angehängt habe, war das Problem gelöst. Ich finde das etwas mysteriös :D Freundliche Grüße, nora dar
Hallo, Du könntest versuchen, mit RC-Gliedern und Dioden das Einschalten eines FETs zu verzögern und das Ausschalten zu beschleunigen. Zur Kontrolle könntest Du die Schaltflanken auf einem mehrkanaligen Oszilloskop beobachten. Eine Strombegrenzung wäre hilfreich. "Kondensator parallel zum Versorgungspin des FlipFlops hängen?" Ja, unbedingt. Das muß immer dazu! MfG
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Nora D. schrieb: > Ein weiteres Problem der Schaltung ist, dass das Flipflop manchmal etwas > spinnt. Teilweise ändert es auch bei fallender Flanke den Ausgang. Abblockkondensatoren sollten schon eingebaut sein, ebenso ein Elko für die Betriebsspannung... Wenn das FF über einen Taster oder Umschalter gesteuert wird, muss eine Tastenentprellung erfolgen (100R - 1K in Serie zum Clock Eingang, vom Eingang nach Masse einen Kondensator 10 - 100 nF)...
Mani W. schrieb: > Nora D. schrieb: > Wenn das FF über einen Taster oder Umschalter gesteuert wird Das Signal kommt von einem XOR, welches zwei Eingänge hat die nicht von einem mechanischen Schalter o.ä. kommen, sondern ebenfalls von einer Gegentaktstufe. Ich hoffe es ist hier tatsächlich nur ein Problem der Abblockkondensatoren. Das Problem ist leider, dass die ganze Schaltung schon auf einer Platine aufgebaut ist, weil ich das ganze eigentlich simuliert hatte.. Ich werde morgen nochmal versuchen, Abblockkondensatoren direkt vor das XOR und das FlipFlop einzulöten. Bisher habe ich die einfach nur provisorisch an die Pins gehalten und geschaut was passiert.. Dann werde ich die Gatewiderstände etwas kleiner dimensionieren. Ja ich weiß, das Ganze ist nicht optimal geplant.
Mani W. schrieb: > Nora D. schrieb: > Was meinst Du? Die Verbindung zwischen Pin 2 und Pin 3 des XORs.
Nora D. schrieb: > Ich werde morgen nochmal versuchen, > Abblockkondensatoren direkt vor das XOR und das FlipFlop einzulöten. Direkt an die Betriebsspannungsanschlüsse des jeweiligen IC anlöten! Nora D. schrieb: > Die Verbindung zwischen Pin 2 und Pin 3 des XORs. Wo wäre das im Plan?
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Das ist ein positiv flankengetriggertes D-Flipflop mit Preset und Clear... Passt schon, aber den Abblockkondensator direkt an die Pins der Versorgungsspannung... Günstig wäre natürlich, einen Power On Reset mit R/C einzubauen, wobei der Clear Eingang über einen Widerstand an Plus hängt und gegen Masse ein Kondensator (Elko) führt... Damit wäre der Q-Ausgang von Haus aus auf Null gesetzt und der Ausgang der Gesamtschaltung hätte ein definiertes Potential bis zum ersten Impuls...
Nora D. schrieb: > weil ich das ganze eigentlich > simuliert hatte.. womit? Die Schaltung dürfte doch gar nicht funktionieren.
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Klaus R. schrieb: > Die Schaltung dürfte doch gar nicht funktionieren. Warum dürfte die Schaltung nicht funktionieren? Ich habe jetzt übrigens auf dem Oszi bemerkt, dass am Ausgang vom XOR manchmal noch kurze Flanken nach der eigentlichen fallenden Flanke kommen. Ich habe das gnaze mit einem RC Glied behoben. Nun habe ich leider immer noch das Problem mit dem Kurzschluss.
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Und wie weit überlappen die Ausgangssignale der beiden FETs? Zeigt das Oszi den Kurzschuß an? MfG
DMG6602SVT-7??? Was ist das für eine Bezeichnung, wie kommt man auf so ein Bauelement? Glaube ich bin total verstaubt mit meinen immer wieder verwendeten IRF540/9540. Aber das hat immerhin den Vorteil daß ich deren Daten auswendig kenne. Verträgt denn die Wunderwaffe DMG6602SVT-7 tatsächlich 24Volt Vgs?
Ein Tipp zur Messung: einen Widerstand zur Strombegrenzung in die 24V-Leitung legen. Dann kann man den durch den Querstrom erzeugten Spannungseinbruch auf dem scope gut sehen Dann kann man Maßnahmen wie zusätzliche Kondensatoren, Ersatz von Q1 durch bipolaren Transistor usw. ausprobieren ohne große Rückwirkungen auf die Steuerschaltung. Ich kenne ja nicht die Daten des Q1, aber vielleicht verzögern seine Kapazitäten das Schalten so weit, dass Q2b zu spät abgeschaltet wird.
Sehr einfaches Paradigma, in Zukunft sicherer durchs Leben zu gehen: wenn es so einfach ginge, gäbe es einen, der damit Geld machen würde. Stattdessen gibt es eine Flut an Halbbrückentreibern, die sich in Treiberleistung, Totzeit und Potentialtrennung unterscheiden. Das hat seinen Grund und ist nicht nur Geldschneiderei. Zur Arbeitstheorie: MOSFETs unterliegen einer ziemlichen Streuung, vorallem bei der Gate-Source-Schwellenspannung. P-Kanal-MOSFETs sperren grundsätzlich langsamer. In deiner Schaltung musst du für den P-Kanal noch zusätzlich das Gate vom treibenden N-Kanal ausräumen. Das Flip-Flop liefert vielleicht gar nicht genug Strom, abhängig von der Ausgangsstufe. (Da sind manchmal schon 2-6A für Bruchteile von Nanosekunden fällig, wenn man in weniger als einer Mikrosekunden schalten will.) Du kannst also weder die Schaltzeit (Entladen der Gate-Kapazität) noch den Schaltpunkt (Gate-Source-Schwellenspannung) sicherstellen. Der Fachbegriff dazu heißt shoot-through und ist in etwa so alt wie die Halbbrücken-Technologie. Kauf dir eine fertige Halbbrücke, gibt es als IC, bspw. Motortreiber für Scanner/ Drucker. Da sind auch Schutzschaltungen am Ausgang dabei und wenn du ganz clever bist, kaufst du gleich eine integrierte Vollbrücke.
anderer hobby_elektroniker schrieb: > Verträgt denn die Wunderwaffe DMG6602SVT-7 tatsächlich 24Volt Vgs? Damit war Q2B gemeint. Und schaltet Q2A bei 4,7Volt, oder was auch immer dieser "TC7WH74FK" Flipflop an Q absondert, zuverlässig ein? PS "TC7WH74FK" "4,7Volt" "DMG6602SVT" - alles sehr originell! :-)
Jens G. schrieb: > QZB ist verkehrtherum drin (zumindest lt. desse Symbol) Jein. Das Symbol ist falsch. Eigentlich sollte die Bodydiode anders gepolt sein. so wie es jetzt ist, ist entweder die Diode richtig, und der eigentliche "FET" falsch, oder der "FET" richtig und die Bodydiode falsch. KiCad :)
anderer hobby_elektroniker schrieb: > anderer hobby_elektroniker schrieb: >> Verträgt denn die Wunderwaffe DMG6602SVT-7 tatsächlich 24Volt Vgs? > > Damit war Q2B gemeint. Q2B sieht wegen R8/R9 nur 12V Ugs.
Ist es überhaupt nötig die 0V aktiv zu schalten, bzw. reicht nicht ein einfacher High-Side Schalter aus? Die 0V kann man notfalls auch mit einem Lastwiderstand nach Masse erzeugen.
anderer hobby_elektroniker schrieb: > PS "TC7WH74FK" "4,7Volt" "DMG6602SVT" - alles sehr originell! :-) Was soll daran lustig sein? Der TE hat außerdem in seinem Schaltplan nirgendwo "4,7Volt" stehen, sondern "4.7V", was einer völlig üblichen Spannungsangabe entspricht. Und die Tatsache, dass Du ihn für die Verwendung halbwegs moderner Bauelemente auslachst, bedeutet doch nur, dass Du ein ewiggestriger Sturrkopf bist. > Glaube ich bin total verstaubt mit meinen immer wieder > verwendeten IRF540/9540. Ja, dem ist vollumfänglich zuzustimmen. > Aber das hat immerhin den Vorteil daß ich deren Daten auswendig kenne. Du kannst gerne in Deinen eigenen Projekten Deine Lieblingsbauteile verwenden wie Du willst. Im konkreten Anwendungsfall benötigt der aufgeführte Doppeltransistor jedoch nur einen winzigen Bruchteil des Platzes Deiner Lieblinge. Außerdem befindet er sich in einem SMD-Gehäuse, was Du vermutlich auch verteufeln wirst. Falls Du zufällig ein aktiver Funkamateur sein solltest, wärst Du einer der Gründe dafür, dass sich zu manchem Treffen der Ortsgruppen kaum noch ein Jungspund (< 60 Jahre) verirrt.
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Hi, ich habe nun versucht das Entladen der Gates etwas schneller zu machen als das Aufladen, indem ich an die Gates von Q2 und Q1A ein Widerstand-Dioden-Kondensator Netzwerk gehängt habe. Über eine Diode und ein 220Ohm Widerstand sollten die Gates eigentlich ziemlich schnell entladen, über einen 9530Ohm Widerstand ziemlich langsam aufgeladen werden. In der (etwas chaoischen, sorry :( ) angehängten LTSpice Simulation funktioniert auch alles wunderbar, es gibt keinen Kurzschluss beim Umschalten. Aufgebaut auf der realen Platine gibt es allerdings nach wie vor einen Kurzschluss, und irgendwie verhalten sich die Zeiten an den Gates genau umgedreht (als sei die Polarität der Dioden vertauscht). Kann es am Flipflop liegen? Eigentlich sollte das laut Absoulute Maximum Rating bis zu 25mA treiben können (sicher nur für kurze Zeit, aber das ist hier der Fall, und es sind nicht mal 25mA). Es wäre wirklich toll wenn das ganze so diskret aufgebaut werden könnte.. Wenn nichts hilft würde ich aber wohl einen Halbbrückentreiber wie oben vorgeschlagen verwenden. Der TC4427 hat aber wohl keine Deadtime, oder? Andere Halbbrückentreiber benötigen wie z.B. der DGD2103M benötigen so eine Bootstrapping-Schaltung die aber nur für höhere Frequenzen funktioniert, oder? Meine Schaltung wäre ziemlich statisch und würde mit solch einem nicht funktionieren. Gibt es andere Halbbrückentreiber die funktionieren, oder stimmt meine bisherige Schaltung gar (wie in der Simulation) und ich habe mich verlötet? Danke schonmal für die Antworten :) Freundliche Grüße, nora dar
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Na denn: ich kann mir eher vorstellen, dass es in der Simulation nicht funktioniert als dass es im realen Aufbau funktioniert. Aber das ist schwer zu beurteilen, weil - deine Simulation wirklich kaum lesbar ist - dein realer Aufbau und deine Messergebnisse daran unbekannt sind Was die Simu angeht: du hast U2 einen 100nF Kondensator ans Gate gepackt, oder? Das würde Anschaltzeiten im Bereich von ms und Ausschaltzeiten im Bereich einiger 10µs bedeuten. Ich glaube nicht so recht daran, dass das die passende Totzeiteinstellung sein soll gegenüer dem, was du mit M2 machst. Wenn du weiter kommen willst: räum deine Simu mal so weit auf, dass man was erkennen kann. Dann stelle sie hier rein (das asc-File und die FET-Modelle). Dann stelle deine Messergebnisse aus dem realen Aufbau vor und zwar möglichst so, dass sie vergleichbar zu dem sind, was du simulierst.
Danke für deine Antwort. Ich werde die Simulation gleich mal entwirren. Aber ich verstehe deinen Einwurf nicht ganz. Ist es nicht gewollt, dass die Transistoren schnell abschalten und langsam einschalten sollen?
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Hallo, Ich habe nun nochmal die Simulation hochgeladen. Freundliche Grüße, nora dar
Gibt es theoretisch auch integrierte Halbbrücken? Ich habe nur so etwas hier gefunden: https://www.digikey.de/product-detail/de/allegro-microsystems-llc/A4990KLPTR-T/620-1520-1-ND/4280590
Nora D. schrieb: > Ist es nicht gewollt, dass > die Transistoren schnell abschalten und langsam einschalten sollen? Doch, von der Tendenz her schon. Aber üblicherweise wählt man die Totzeit nicht im ms-Bereich sondern ~100 mal kürzer. Nora D. schrieb: > Ich habe nun nochmal die Simulation hochgeladen. Danke (du hättest gerne auch die aufgeräumte Version als asc hochladen dürfen ;-) Aber schon mal gut, dass sich jetzt auch der zweite Gate-Kondensator erkennen lässt (der entging mir in der ursprünglich gezeigten Fassung). Ok, mit dieser Beschaltung solltest du tatsächlich keine Überschneidung bekommen, die Totzeit liegt im Bereich einige hundert µs. Jetzt zu der realen Schaltung, die weiter einen Kurzschluss zeigt und "umgedrehtes" Verschieben der Schaltzeiten an den Gates: wenn du die Schaltung so aufgebaut hast wie simuliert, sollte das nicht der Fall sein. Oder kommt im realen Aufbau noch etwas dazu, was in der Simu nicht zu sehen ist (eine Last am Ausgang z.B.)? Als nächstes stünde an: Messungen hochladen, die das beschriebene Verhalten der realen Schaltung zeigen (evtl. erkennt man ja an der Flankenform..., wo du dich verlötet hast). Und ein Foto deines Aufbaus, auf dem man die Verschaltung nachvollziehen kann. Nora D. schrieb: > Gibt es theoretisch auch integrierte Halbbrücken? Du meinst also gleich die gesamte Halbbrücke, nicht nur die Gatetreiber? Klar, gibt es auch zu kaufen. Setze z.B. auf der folgenden Seite die parametrische Suche entsprechend deiner Schaltungsparameter: https://www.digikey.de/products/de/integrated-circuits-ics/pmic-full-half-bridge-drivers/746?k=halbbr%C3%BCckentreiber
Hi, danke für die Antwort Achim. Das Problem ist, dass ich keine Gatetreiber ohne diese Bootstrapping-Diode finde, die ja nur PWM zulässt, oder? Ich werde nachher nochmal die Schaltung testen. Könnte es irgendwelche physikalischen Effekte geben, die das Flipflop beeinflussen, oder kann das Flipflop überhaupt die Gates treiben? Die Ausgangsströme müssten ja eigentlich stimmen... Kann ein Design einer Halbbrücke so schwer sein? Freundliche Grüße, nora dar
Nora D. schrieb: > Aber ich verstehe deinen Einwurf nicht ganz. Ist es nicht gewollt, dass > die Transistoren schnell abschalten und langsam einschalten sollen? Die meiste Verlustleistung im elektronischen Schalter (FET oder Bip.) entsteht im Zwischenbereich: bei U/2 und I/2. Deshalb muss disser Bereich so schnell durchfshrern wie möglich. Selbstverständlich dürfen beide Schalter nicht gleichzeitig geöffnet sein. Ein weniger guter Weg ist dann halt, den einen FET per RC langsamer zu machen. Der bessere Weg wäre, per Treiber-IC satt zu schalten oder mit einer Logik eine kurze Verzögerung herzustellen die den bei dem einen FET zu schnellen Ein- bzw Ausschaltvorgang zu verlangsamt. Die Logik, aus den 5V betrieben, würde auch die Rückwirkung auf das FF verhindern, die durch die relativ großen G-D Kapazitäten erzeugt wird. Das wäre halt ein 4fach-Nand-IC zusätzlich. Oder, wenn schon ein Kontroller die PWM erzeugt, bau in die Software eine entsprechende Schaltfolge ein.
Nora D. schrieb: > Hi, danke für die Antwort Achim. Das Problem ist, dass ich keine > Gatetreiber ohne diese Bootstrapping-Diode finde, die ja nur PWM > zulässt, oder? MIC5011, LTC1154 sind beide für 100% PWM Einschaltzeit geeignet.
Michael B. schrieb: > MIC5011, LTC1154 sind beide für 100% PWM Einschaltzeit geeignet. Aber das sind wiederum einzelne Treiber, die sich nicht um Totzeiten kümmern :)
Nora D. schrieb: > Aber das sind wiederum einzelne Treiber, die sich nicht um Totzeiten > kümmern :) Dann nimm halt den LT1158
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Nora D. schrieb: > Keiner eine Idee? Du könntest deine Schaltung wie im Bild mit einem kleinen N-Kanal-Mosfet und R und C erweitern. Immer wenn der N-Kanal eingeschaltet werden soll, wird der der P-Kanal ganz kurz vorher abgeschaltet.
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