Hallo und Grüsse an alle Basler da draussen,
habe folgende Frage. Ich möchte gerne eine einfache Umschaltung bei
einer Spule realisieren. Habe mir einige Dinge im Forum angeschaut und
habe die im Anhang befindliche Schaltung aufgebaut.Die Spule soll mit
100V 30mA (30W) in einer Frequenz von 50 Hz umgepolt werden.Die
Steuerung soll ein Atmega 8 übernehmen. Da es mir ein wenig schwer fällt
was Mosfets angeht wäre ich für eure Hilfe sehr dankbar. Ich weiss auch
wenn beide Signal 1 hätten ich einen ordendlichen Kurzschluss erzeugen
würde. Bitte helft mir einfach nur zu verstehen auf was ich achten muss.
Nur so komme ich weiter. Danke schon mal ich Voraus für eure Mühen.
Grüsse Jörg
Jörg S. schrieb:> Ich möchte gerne eine einfache Umschaltung
T1 und T3 müssen dann aber schon mit min. 20 volt angesteuert wrerden.
Um Totzeiten und Kurzschlüsse durch Fehlansteuerungen zu vermeiden,
bietet sich gerade bei 100 Volt Betriebsspannung eine H-Brücke mit
bipolaren Darlington-Transistoren an. Ein Spannungsverlust von 2,8 Volt
ist dann leichter verschmerzbar. Eine Erwärmung der Transistoren bei
30mA ist ebenfalls nicht zu erwarten. Die Ansteuerung fällt auch
einfacher aus und ist zu allem Überfluss auch noch selbstsicher.
Jörg S. schrieb:> Habe mir einige Dinge im Forum angeschaut und> habe die im Anhang befindliche Schaltung aufgebaut
Keine Ahnung warum hier Leute ständig versuchen,
das Rad neu selbst besser zu erfinden.
Das geht doch jedesmal in die Hose.
Deine Schaltung funktioniert nicht.
Das SIGNAL_2 kann den T2 nicht durchschalten und SIGNAL nicht T3.
Zudem ist natürlich die Umschaltzeit über mehr als 10kOhm recht lang und
der MOSFET muss in der Zeit Strom und Spannung aushalten.
Ausserdem ist so ein mit über 10kOhm auf Spannung gehaltenes Gate leicht
beeinflussbar,. z.B. durch schwankde Spannung an D(rain) über CDG
(Miller Kapazität) und kommt dabei leicht ausserhalb der zulässigen
+/-20V, der MOSFET könnte also kaputt gehen. Daher bauen andere Leute
Z-Dioden zwischen S und G, wie man das z.B: hier sieht
http://www.circuitdiagramworld.com/bridge_circuit_diagram/HIGH_CURRENT_H_BRIDGE_DRIVER_5491.html
Fertige H-Brücken für 100V sind selten (SLA2402M),
nicht jeder findet welche
Beitrag "Full-Bridge Driver für >=100V"
aber Treiber gibt es reichlich, HIP4081,
https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX15018-MAX15019.pdf
meist verwendet man 2 Halbbrückentreiber wie IR2110.
Danke erst mal für eure schnellen Antworten,
das mit den DARLINGTON - Transitoren hört sich gut an. Habe mal geschaut
und zwei passende Typen gefunden: TIP112 und TIP117. Werde mich mal
ransetzen und die Schaltung umplanen. Auch dir Michael erst mal danke.
Mir geht es nicht darum das Rad neu zu erfinden sondern es zu verstehen.
Leider stehe ich auf den Schlauch was eure Erkenntnis mit den nicht
durchschalten angeht(T7 und T3).Könntet ihr es mir einfach kurz
erklären.Das mit den Umschaltzeiten und den Z-Dioden ist soweit klar.
Gruss Jörg
Jörg S. schrieb:> das mit den DARLINGTON - Transitoren hört sich gut an.
Nein, das hört es sich nicht. Denn damit ist dein grundlegendes Problem
nicht gelöst: es funktioniert nicht, in irgendwelchen
Pinzipschaltbildern einfach die dort dargestellten Schalter durch
Transistoren und Mosfets auszutauschen.
Deine Brücke hat noch ein paar elementare Probleme:
1. du kannst die Transistoren nicht einzeln ansteuern
2. die Schaltung hat keinerlei Totzeiten
3. ich sehe keinen funktionierenden Freilaufkreis
> Leider stehe ich auf den Schlauch was eure Erkenntnis mit den nicht> durchschalten angeht(T7 und T3).Könntet ihr es mir einfach kurz> erklären.
Welche Spannung liegt an der Basis an? Welche Spannung fällt über der
BE-Diode ab? Welche Spannung bleibt also am Emitter fürs Gate übrig?
> Ich möchte gerne eine einfache Umschaltung bei einer Spule realisieren.
Da brauchst du unbedingt einen definierten Freilaufpfad, sonst sucht
sich der Strom Wege über die Body-Dioden und die Spannungsversorgung und
sorgt für kurioses Verhalten oder das frühe Ableben deiner Schaltung...
100 Volt Transistoren mit 100 Volt zu betreiben wäre evtl. etwas zu
knapp. 120 Volt Transistoren sind da schon sicherer.
Bei einem Spulenstrom von nur 30 mA reichen evtl. auch normale
Transistoren?
T2, 3, 5 und 6 sind PNP Transistoren 2SD600K
T1 und 4 sind NPN Transistoren 2SB631K
Es geht vielleicht auch noch Preisgünstiger, es muss ja kein HiFi sein.
Rc = 10k / 2 Watt
Rb5 und Rb6 = 4k7
Rb1 und Rb4 können entfallen
D1 bis 4 = 1N4007
Ach Du grüne Neune schrieb:> T2, 3, 5 und 6 sind PNP Transistoren 2SD600K> T1 und 4 sind NPN Transistoren 2SB631K
Genau umgekehrt:
T2, 3, 5 und 6 sind NPN Transistoren 2SD600K
T1 und 4 sind PNP Transistoren 2SB631K
so jetzt stimmt's wieder, sorry
Danke für eure Antworten.
Ich meine nätürlich 3W.Und Lothar wie ich an deiner Antwort gesehen habe
fehlt mir noch einiges an Grundverständnis. Kannst du mir ein paar Tipps
geben wo ich so was spezell nachlesen kann. Den Schaltplan von "Ach Du
grüne Neune " werde ich mir mal genauer anschauen danke! Ach ja
Esmeralda Pinto es ist keine Hilfe " Tonne" zu schreiben. Schöner wäre
es gewesen wenn was konstruktives dabei rumgekommen wäre. Also danke
nochmal!
Gruss Jörg
Jörg S. schrieb:> Und Lothar wie ich an deiner Antwort gesehen habe fehlt mir noch einiges> an Grundverständnis. Kannst du mir ein paar Tipps geben wo ich so was> spezell nachlesen kann.
Ich bin in diesem Fall dann immmer in die Bücherei gegangen und habe mir
die passenden Fachbücher mal durchgeblättert. Und die beiden, die mir am
ehesten zugesagt haben, mitgenommen und durchgelesen.
Ach Du grüne Neune schrieb:> 100 Volt Transistoren mit 100 Volt zu betreiben wäre evtl. etwas zu> knapp. 120 Volt Transistoren sind da schon sicherer.
Wenn eine Spule beteiligt ist, dann mürde ich deutlich mehr Reserve
einbauen...
Jörg S. schrieb:> Die Spule soll mit 100V 30mA in einer Frequenz von 50 Hz umgepolt werden.
Welchen Widerstand hat die Spule? Fließen auch nur bei Gleichspannung
nur 30mA? Womit wird die Spule "normalerweise" angesteuert? Mit 50Hz
Sinusspannung?
Hallo,
habe noch ein paar MPSA Transitoren gefunden die scheinen laut
Datenblatt für meine Zwecke ausreichend zu sein. Würde die Schaltung so
aufbauen wie im Anhang (danke nochmal "Ach Du grüne Neune"). Also melde
mich dann nochmal...
Gruss Jörg
die Dioden kannst du weglassen, der Strom kann immer über die
Transistoren fließen.
Anstelle der oberen Transistoren solltest du ein Darlington Schaltung
nehmen.
Der MPSA42 hat keine große Stromverstärkung, im ungünstigen Fall braucht
er fast 1mA Basisstrom. Das macht an dem 10k Widerstand einen
Spannungsabfall von 10V, d.h. dass auch die Ausgangsspannung 10V
einbricht.
Im anderen Schaltzustand fließen 10mA durch den Widerstand, macht bei
100V 1W Verlustleistung.
Beides nicht schön.
Roland danke erst mal:
hier noch ein paar Fragen:
Roland L. schrieb:> Anstelle der oberen Transistoren solltest du ein Darlington Schaltung> nehmen.
Habe einfach noch einen MSPA42 davor geschaltet siehe Schaltplan. Habe
mich im Forum schlau gemacht wie man den Basiswiderstand berechnen kann
hier meine Schlussfolgerung:
Gehen wir vom schlechtesten Verstärkungsfaktor aus dieser beträgt 25. Da
Darlington werden beide multipliziert 25 * 25 = 625. Der Erfahrungswert
für die Sättigung hat ergeben(Forum) das man die Verstärkung dur den
Faktor 3,3 dividiert: 625/3,3 = 190. So da ein Ic von 30 mA fliessen
soll 0,03 A/ 190
das wären dann 0.0001579A. Soweit verständlich. Im durchgeschalteten
Zustand fallen ca. 1,4V an dem Darlington ab. Denke mal über den T4 die
0,7V gehören mit dazu. Also 100V-2,1V=97,9V. So jetzt noch
97,9V/0,0001579A=620kOhm! Sind meine Schlussfolgerungen richtig oder
habe ich einen Denkfehler!Ich kann mir nur vorstellen das der Ib für den
MSPA 92 zu klein ist. Danke für eure Antworten!
Gruss Jörg
Immer noch Murks!
Fange mal bitte etwas kleiner an. Was willst du genau? Spannungen,
Ströme, Leistungen, Sicherheit...
Wie stellst Du sicher das deine Schaltung N_U_R das tut was sie soll und
wie verhinderst Du das sie nicht etwas anders macht?
Roland L. schrieb:> die Dioden kannst du weglassen, der Strom kann immer über die> Transistoren fließen.
Da wäre ich mir nicht so sicher. Wenn ich beide Seiten mal kurz
unterschiedlich ansteuere und wieder auf gleichen Pegel zurückschalte,
wird es interessant und der Spulenstrom sucht sich seinen Weg...
Esmeralda P. schrieb:> Was willst du genau? Spannungen, Ströme, Leistungen
Das steht im Thread: 100V, 30mA
@ Jörg Schreiber: ich hatte da noch ein paar Fragen gestellt, deren
Antwort die Schaltungsauslegung signifikant beeinflussen. Denn wenn bei
100VDC konstante 30mADC durch die Spule fließt, weil die einen
Widerstand von 3,3kOhm hat, dann ist das was anderes, als wenn bei DC
der Strom ins Unermessliche steigt und die Spule sowieso eigentlich mit
einem Sinusstrom angesteuert werden müsste.
Es hat sich übrigens herausgestellt, dass es am Zielführendsten ist,
wenn du einfach nur sagst, was dein Problem ist, welche Bauteile du hast
und was du willst (also nicht wie du es willst).
Roland L. schrieb:> die Dioden kannst du weglassen, der Strom kann immer über die> Transistoren fließen.
Die Dioden kannst Du aus Sicherheitsgründen drin lassen, die stören
nicht. Bei induktiven Lasten sind die Dioden sogar nützlich.
Roland L. schrieb:> Anstelle der oberen Transistoren solltest du eine Darlington Schaltung> nehmen.
Roland hat recht. Zwei MPSA42 als Darlington geschaltet, sind für den
Versuchsaufbau erstmal eine gute Idee.
Roland L. schrieb:> Im anderen Schaltzustand fließen 10mA durch den Widerstand, macht bei> 100V 1W Verlustleistung.
Wenn Du für die oberen Transistoren Darlington verwendest, kannst Du
auch 47k Widerstände für R1 und R3 einsetzen, dann hast Du weniger
Verlustleistung an den Widerständen.
Das Rechtecksignal für die Spule sollte eine symmetrische Pulsweite
haben (50%), da sonst die Stromaufnahme ansteigt und sich der
Wirkungsgrad dadurch verschlechtert.
Bei einer Ansteuerung mit symmetrischen Nadelimpulsen entstehen lange
Totzeiten, dafür sind die Dioden dann doch noch nützlich (Elko parallel
zur Versorgungsspannung Vcc/GND schalten).
Ach Du grüne Neune schrieb:> Die Dioden kannst Du aus Sicherheitsgründen drin lassen, die stören> nicht. Bei induktiven Lasten sind die Dioden sogar nützlich.
Ja, denn sonst findet der Strom seinen eigenen Weg. Ohne Freilaufdiode
dann eben irgendwie rückwärts über die BE-Strecke eines Transistors. Und
die ist für diesen Betrieb üblicherweise nicht spezifiziert...
Lothar M. schrieb:> Ohne Freilaufdiode> dann eben irgendwie rückwärts über die BE-Strecke eines Transistors.
bei der jetzigen Schaltung mit dem unsymmetrischen Aufbau (oben
Darlington, unten nicht) hast du recht, weil der Widerstand für den
Basisstrom des unteren Transistors zu groß ist.
wäre unten auch ein Darlingtontransistor oder würde die Basis
niederohmig angesteuert, könnte der Strom immer den violetten Weg
nehmen.
Dabei wird allerdings Leistung verbraten, also doch die Dioden auf jeden
Fall drin lassen.
Danke erstmal,
Ach Du grüne Neune schrieb:> Wenn Du für die oberen Transistoren Darlington verwendest, kannst Du> auch 47k Widerstände für R1 und R3 einsetzen, dann hast Du weniger> Verlustleistung an den Widerständen.
Mir wäre wichtig zu erfahren wie du auf die Werte kommst. Was sagt ihr
zu meiner Berechnung?
Ach Du grüne Neune schrieb:> Das Rechtecksignal für die Spule sollte eine symmetrische Pulsweite> haben (50%), da sonst die Stromaufnahme ansteigt und sich der> Wirkungsgrad dadurch verschlechtert.>> Bei einer Ansteuerung mit symmetrischen Nadelimpulsen entstehen lange> Totzeiten, dafür sind die Dioden dann doch noch nützlich (Elko parallel> zur Versorgungsspannung Vcc/GND schalten).
Es wird mehr auf ein unsymetrische Pulsweite hinauslaufen. Werde die
Dioden einplanen aber nicht bestücken. Elko habe ich da!
Lothar M. schrieb:> @ Jörg Schreiber: ich hatte da noch ein paar Fragen gestellt, deren> Antwort die Schaltungsauslegung signifikant beeinflussen. Denn wenn bei> 100VDC konstante 30mADC durch die Spule fließt, weil die einen> Widerstand von 3,3kOhm hat, dann ist das was anderes, als wenn bei DC> der Strom ins Unermessliche steigt und die Spule sowieso eigentlich mit> einem Sinusstrom angesteuert werden müsste.
Also es handelt sich bei der Spule um einen Elektromagneten der die
Polarität ändern soll. Also N-S , S-N. Die Spannungswerte und Stromwerte
sind experimentell festgestellt wurden. Die Spule wurde nur gepulst
eingeschaltet.
Gruss Jörg
Jörg S. schrieb:> Die Spannungswerte und Stromwerte sind experimentell festgestellt wurden.
Dann wäre der ohmsche Widerstand noch interessant. Und wie der Strom
gemessen wurde (z.B. an bipolar gepulster Spule mit RMS-Multimeter).
Damit kann man annähernd die Induktivität abschätzen.
Hallo,
so habe jetzt die PNP Seite auch mit Darlington Transistoren versehen.
Wie würde sich jetzt der BAsisstrom berechnen der benötigt wird? Mit den
Spannungsabfall von rund 5V über den Darlington Transistoren kann ich
gut leben. Danke nochmal für eure Hilfe!
Gruss Jörg
Jörg S. schrieb:> so habe jetzt die PNP Seite auch mit Darlington Transistoren versehen.
Jetzt sieht die Schaltung fast gut aus, aber eigentlich brauchen die
PNP-Transistoren keine Darlingtons sein, weil sie sowieso schon
niederohmig über T5 und T6 angesteuert werden. T9 und T10 könnten also
entfallen.
Die Basisvorwiderstände von T5 und T6 würde ich noch auf 4k7 erhöhen,
oder bei Übertragungen von hohen Frequenzen oder Nadelimpulsen nur auf
2k2 erhöhen, damit der µC nicht unnötig belastet wird. Bei einem
Kollektorwiderstand von 47k braucht der Basiswiderstand nicht unbedingt
auf 1k5 reduziert werden.
Bei der genauen Berechnung von den 47k Widerständen kann ich nicht
weiterhelfen. Für einen angenommenen Spannungsabfall von 2,5V am
Darlington würde ein Basisstrom von 50µA fließen und bei einer
Verstärkung von je 30 pro Transistor (30x30=900), fließt gerade ein
Kollektorstrom von 45mA.
Ich würde T5/T6 einen Widerstand zwischen Basis und Emitter geben.
Dann hast du in der Zeit wo der uC initialisiert definierte Zustände und
verbesserst die Ausschaltzeit der Transistoren.
Schönen guten Morgen,
so danke erst mal für eure Anregungen.So habe jetzt die Schaltung noch
mal umgestaltet.
Da es mir hauptsächlich darum geht, es zu verstehen wie ihr auf die
Werte kommt habe ich mal ein paar Spannungen eingezeichnet. Bitte schaut
mal drüber und sagt mir ob ich da richtig liege. Wenn nicht wäre es
super wenn ihr eine kleine Erklärung dazu liefert. Bitte nicht :
Esmeralda P. schrieb:> Immer noch Murks!Esmeralda P. schrieb:> Tonne
damit ist keinen geholfen.
Den nur einer der es versteht wird hier seltener "nerven"!:-)
Danke nochmal an alle die sich ernsthaft mit meinen Thema
auseinandergesetzt haben.
Gruss Jörg
durch R1 fließt der Basisstrom des Darlingtonpaars, also 30/625 mA bei
einer Stromverstärkung von 25.
u1 ist dann 2,25V.
an der Spule bleiben dann 95,6V.
anstelle des Darlington kannst du auch eine Kombination aus einem NPN
und einem PNP Transistor nehmen. such mal nach Komplementärdarlington
oder Sziklai-Paar
Aha so langsam macht es klick,
also
Roland L. schrieb:> durch R1 fließt der Basisstrom des Darlingtonpaars, also 30/625 mA bei> einer Stromverstärkung von 25.> u1 ist dann 2,25V.> an der Spule bleiben dann 95,6V.
das ist angekommen also Ic bei 30mA geteilt durch 25*25=625 Ib=0,048mA
u = r i 47000 0,000048A u=2,256V
100V - 2,25V -1,4V - 0,7V = 95,65V
auch ok.
jetzt die Frage wenn ich Ic erhöhen möchte oder er es wird zum Beispiel
auf 50 mA
50mA/625 = 0,08mA wäre der Spannungsabfall ja grösser-> 47000 *
0,00008A= 3,76V.
so wie bestimme ich r1. Sagen wir mal Ic=50mA hef 625 Ib=80µA. So nehme
ich jetzt einfach einen Widerstand sagen wir 22kOhm * Ib = 1,76 V und
habe den Spannungsabfall???!!!Normalerweise habe ich doch eine Spannung
und einen Strom um den Widerstand zu berechen. Hier sieht es so aus als
ob ich eine für mich günstigen R suche und dann mit den Spannungsabfall
+ Leistung probieren muss. Also wäre nett wenn mir das einer erklären
würde.
Esmeralda P. schrieb:> Schau mal nach deinen Spannungs- und Strom Pfeilen, stimmt das so?
Mhhh ist schon eine Weile her glaube Spanungspfeile von Plus nach Minus
und Strompfeile in die Richtung wohin der Strom fliesst?!
Gruss Jörg
karadur schrieb:> Die Widerstände sind direkt zwischen Basis und Emitter sinnvoller.
Warum? Dadurch entsteht doch nur ein zusätzlicher lästiger
Spannungsteiler zwischen 2k2 und 47k. Ok, bei den starken
Größenverhältnissen ist das in der Tat vernachlässigbar.
Roland L. schrieb:> anstelle des Darlington kannst du auch eine Kombination aus einem NPN> und einem PNP Transistor nehmen. such mal nach Komplementärdarlington
Ja, könnte man machen, aber ich würde bei einer Versorgungsspannung von
100 Volt darauf verzichten, weil die so gewonnenen 0,7 Volt durch eine
eventuelle reduzierte Gesamtstromverstärkung, resultierend aus der
möglichen Sättigung von T7 und T8 erkauft werden müsste. Das ist bei
wechselnden Lasten manchmal der Fall, bei konstanten Lasten ist das aber
bei korrekter Auslegung ok.
Eine Komplementärdarlingtonschaltung bietet sich aber durchaus für
Schaltungen mit einer geringeren Betriebsspannung an, da ist dann jedes
Volt kostbar.
Jörg S. schrieb:> Werde die> Dioden einplanen aber nicht bestücken.
Wann willst Du sie denn bestücken? Nachdem die Transistoren das erste
mal durchgeschlagen sind? Endet bei denen im TO-92-Gehäuse damit, dass
eine Ecke vom Gehäuse durchs Zimmer fliegt.
Natürlich kommen die da rein und natürlich kommen sie von Anfang an da
rein.
Karl schrieb:> Jörg S. schrieb:>> Werde die>> Dioden einplanen aber nicht bestücken.> Natürlich kommen die da rein
Rauslassen darf die nur der, der mit absoluter Sicherheit berechnen
und nachweisen kann, dass die Schaltung durch den Strom nicht geschädigt
wird, den die (noch immer nicht genauer spezifizierte) Spule angesichts
der ihr anhaftenden Induktivität nach dem Abschalten garantiert weiter
treiben wird...
Oder kurz: die Dioden sind nötig. Mach sie rein.
Versuch_Umschaltung_Spule_V2.PNG
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