Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pegelshifter 0-3 auf +/-12V


von Fabian F. (fabian_f55)


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Hi,

hat jemand eine Idee wie man am schlauesten ein 0-3V PWM Signal auf 
+/-12V umsetzt?

Ich hab mir mal eine Komperatorschaltung aus einem OPA170 in SPICE 
zusammengelötet, der das bei Versorgung von +12,5 -12,5V einigermaßen 
hinbekommt, aber zum einen sind die 12V dabei nicht besonders genau, zum 
anderen sind die Flanken nicht besonders steil. Bei 1kHz und <8% dc 
kommt der Puls kaum noch an.

Als Last hängen worst case 1k dran, in der regel höher.

Besser wäre wohl ein designierter Komperator, aber da habe ich keine mit 
neg. Versorgungsspannung gefunden.

Vermutlich gibts aber auch ganz andere Ansätze?

: Verschoben durch Moderator
von Max D. (max_d)


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Vlt. solltest du erstmal überlegen wie genau deine 12V denn seien 
müssen.
Wenn es nur um eine logische (1/0) Information geht könnte ein max232 
schon reichen.

von Christopher J. (christopher_j23)


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Fabian F. schrieb:
> Besser wäre wohl ein designierter Komperator, aber da habe ich keine mit
> neg. Versorgungsspannung gefunden.

Spontan fällt mir da direkt der LM393 ein. Allerdings muss man 
aufpassen, weil der nämlich nur einen Open-Collector-Ausgang hat. Bin 
ich selber auch schon mit auf die Nase gefallen.

Bei +-12V muss ich direkt erstmal an RS232-Treiber denken. Nur bin ich 
mir nicht sicher ob die 1kOhm treiben können. Vom Gefühl her eher nicht 
und gerade dann nicht, wenn die +-12V IC-intern aus einer 5V-Versorgung 
generiert werden.

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


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Fabian F. schrieb:

> hat jemand eine Idee wie man am schlauesten ein 0-3V PWM Signal auf
> +/-12V umsetzt?

Gar nicht? Warum sollte man das tun, warum ausgerechnet bipolar?

> Ich hab mir mal eine Komperatorschaltung aus einem OPA170 in SPICE
> zusammengelötet, der das bei Versorgung von +12,5 -12,5V einigermaßen
> hinbekommt, aber zum einen sind die 12V dabei nicht besonders genau

Und warum sollte bei einem PWM-Signal(!) der Spannungspegel eine 
größere Bedeutung haben? Wenn man doch PWM eigentlich deswegen benutzt, 
weil die Information dann in einem digitalen Aspekt des Signals (dem 
Tastverhältnis) steckt?

> Vermutlich gibts aber auch ganz andere Ansätze?

Bei +/- 12V denke ich zuerst an RS-232 und dafür ausgelegte Treiber. 
Aber natürlich sind diese Treiber nicht

a) dafür ausgelegt genau +/- 12V an die Last zu liefern und
b) schneller als notwendig; denn jeder mit ein bißchen Ahnung weiß, daß 
man Signale nicht schneller/steilflankiger macht als notwendig

Ich kann mir nur ums Verrecken keine Anwendung vorstellen, wo man einer 
Last von 1K ein bipolares PWM-Signal verfüttern wollen würde.

von Klaus (Gast)


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Fabian F. schrieb:
> hat jemand eine Idee wie man am schlauesten ein 0-3V PWM Signal auf
> +/-12V umsetzt?

Einen RS232 Treiber mit 3V kompatiblem Eingang verwenden. Moderne 
Treiber sollten das bis 100kHz oder mehr schaffen.

MfG Klaus

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Axel S. schrieb:
> Ich kann mir nur ums Verrecken keine Anwendung vorstellen, wo man einer
> Last von 1K ein bipolares PWM-Signal verfüttern wollen würde.

Bei Ladesäulen für E-Autos wird die Kommunikation zwischen Auto und 
Säule auf dem CP-Leiter so gemacht. Wobei 1k schon die maximale 
Belastung darstellt (Kurzschluss zwischen CP und PE).

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


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Ralf L. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Ich kann mir nur ums Verrecken keine Anwendung vorstellen, wo man einer
>> Last von 1K ein bipolares PWM-Signal verfüttern wollen würde.
>
> Bei Ladesäulen für E-Autos wird die Kommunikation zwischen Auto und
> Säule auf dem CP-Leiter so gemacht. Wobei 1k schon die maximale
> Belastung darstellt (Kurzschluss zwischen CP und PE).

Danke. Wikipedia hat Details:

https://de.wikipedia.org/wiki/IEC_62196_Typ_2#Signalisierung

im englischen Artikel gibt es sogar eine (Prinzip-)Schaltung.

Der Teil mit den -12V bleibt mir unklar. Durch die Diode auf der 
Fahrzeugseite stehen die -12V des Rechtecksignals aus der Ladestation 
unverändert auf der CP Leitung an. Wieso das ein Fehler sein soll, 
erschließt sich mir nicht. Anders herum wird doch ein Schuh daraus: wenn 
die Ladestation +12V liefert, muß die Spannung durch die Belastung auf 
9V oder weniger einbrechen; wenn -12V angelegt werden, müssen es -12V 
bleiben.

Ganz allgemein hätte es vollkommen gereicht, wenn die Ladestation ein 
Rechtecksignal mit +12V und 0V ausgibt. Ich sehe da nirgends eine 
Darlegung, warum es -12V sein müssen. Oder wozu die Diode gut sein soll.

Ganz allgemein finde ich diese Norm grauslich. Die hätten genauso gut 
ein simples serielles Protokoll wie LIN auf der CP-Leitung sprechen 
können.

von georg (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Ich kann mir nur ums Verrecken keine Anwendung vorstellen, wo man einer
> Last von 1K ein bipolares PWM-Signal verfüttern wollen würde.

Vielleicht will er das dann filtern, um einen Analogausgang zu bekommen, 
und braucht daher GENAU +-12V. Ich würde das allerdings auf der 3v-Seite 
filtern und dann einen Opamp nachschalten, der das Signal auf +-12V 
bringt, dann braucht man nur eine genaue Spannung.

Aber da sich der TO nicht mehr meldet, ist alles Spekulation und damit 
ziemlich sinnlos.

Georg

von ArnoR (Gast)


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Fabian F. schrieb:
> hat jemand eine Idee wie man am schlauesten ein 0-3V PWM Signal auf
> +/-12V umsetzt?

Bitte sehr, siehe Anhang.

> Ich hab mir mal eine Komperatorschaltung aus einem OPA170 in SPICE
> zusammengelötet, der das bei Versorgung von +12,5 -12,5V einigermaßen
> hinbekommt, aber zum einen sind die 12V dabei nicht besonders genau, zum
> anderen sind die Flanken nicht besonders steil. Bei 1kHz und <8% dc
> kommt der Puls kaum noch an.

Die Schaltung im Anhang ist bei 50kHz gezeigt. Grün ist die 
Eingangsspannung. Wenn´s nicht so schnell sein muss, kann man die 
Schaltung entsprechend hochohmiger auslegen.

von Wolfgang (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Ich kann mir nur ums Verrecken keine Anwendung vorstellen, wo man einer
> Last von 1K ein bipolares PWM-Signal verfüttern wollen würde.

Dann stelle dir mal eine Modellbahn mit DCC vor. Da ist es zwar kein 
PWM-Signal, sondern ein digitaler Datenstrom - aber aus Sicht des 
Treibers ist der Unterschied nicht so groß. Da geht es allerdings nicht 
um eine Last von 1kΩ, sondern eher um eine von einigen Ohm.

von m.n. (Gast)


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Max D. schrieb:
> Wenn es nur um eine logische (1/0) Information geht könnte ein max232

Christopher J. schrieb:
> Bei +-12V muss ich direkt erstmal an RS232-Treiber denken.

Axel S. schrieb:
> Bei +/- 12V denke ich zuerst an RS-232 und dafür ausgelegte Treiber.

Klaus schrieb:
> Einen RS232 Treiber mit 3V kompatiblem Eingang verwenden.

Hab ich einen vergessen?
Wer von Euch hat denn jemals 12 V an einem RS232/V24 Ausgang gemessen? 
Oder anders gefragt, wer hat jemals seine RS232 Treiber mit +/- 15 V 
versorgt?
Niemand! Alles klar :-(

von Christopher J. (christopher_j23)


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Einen MC1488 kann man mit +/- 15V versorgen und es kommen dann in etwa 
+/- 12V bis +/- 14V heraus, abhängig von der Last. Die Slew-Rate kann 
man über externe Kondensatoren einstellen. 1kOhm wird der vermutlich 
trotzdem nicht schaffen, weil "current limit +/- 10mA typical".


m.n. schrieb:
> Hab ich einen vergessen?
> Wer von Euch hat denn jemals 12 V an einem RS232/V24 Ausgang gemessen?
> Oder anders gefragt, wer hat jemals seine RS232 Treiber mit +/- 15 V
> versorgt?
> Niemand! Alles klar :-(

Es gibt RS232 Treiber die mit einer einzigen 5V Versorgung gespeist 
werden. Das ist schon klar und das hatte ich bereits erwähnt aber 
glaubst du ernsthaft, dass die Pegel dann auch immer nur zwischen 0V und 
5V liegen?

: Bearbeitet durch User
von Tom (Gast)


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Christopher J. schrieb:
> 1kOhm wird der vermutlich
> trotzdem nicht schaffen, weil "current limit +/- 10mA typical".
Und 300 Ohm Ausgangswiderstand.

Ein potenter Treiber a la L6374 mit +/-12V statt unipolaren 0/24V 
versorgt und mit Transistor-Pegelwandler am Eingang könnte 
funktionieren. Vielleicht kann man auch einen Mosfet-Treiber a la 
SN75372 missbrauchen.

von Ralf L. (ladesystemtech)


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Axel S. schrieb:
> Ganz allgemein hätte es vollkommen gereicht, wenn die Ladestation ein
> Rechtecksignal mit +12V und 0V ausgibt. Ich sehe da nirgends eine
> Darlegung, warum es -12V sein müssen. Oder wozu die Diode gut sein soll.

Es ist auch tatsächlich so, wenn die Ladesäule nur ein positives 
Rechteck erzeugen könnte, würde das E-Auto trotzdem Laden. Die -12V sind 
nur dazu da, um Fehler zu erkennen.

Beispiel:
Das E-Auto von Frau Krause ist jetzt aufgeladen, sie zieht den Typ 2 
Ladestecker, der mit einem dicken Kabel mit der Säule fest verbunden 
ist, aus der Typ 2 Buchse ihres Fahrzeuges raus. Beim Rausziehen fällt 
ihr das schwere Kupferladekabel mit dem Typ 2 Ladestecker aus der Hand 
in den Schnee oder in eine Pfütze. Die Pfütze enthält noch Streusalz und 
hat einen Widerstand von 1k Ohm, dann würde die 1k Pfütze mit dem 
internen 1k Widerstand in der Ladesäule einen Spannungsteiler bilden und 
es fallen genau 6V am CP ab die bewirken, dass sich die 22kW Ladesäule 
laut Norm einschalten muss. Wenn Frau Krause dann auch noch in der 
Pfütze drin steht, könnte es evtl. schädlich für Frau Krause sein.

Deshalb ist auch die Diode im Fahrzeug eingebaut, so dass auch nur die 
positive Halbwelle belastet wird. Wenn die negative Halbwelle durch 
Kurzschlüsse oder Pfützen mitbelastet wird, dann wird das von der 
Ladesäule als Fehler ausgewertet und sie schaltet sich deswegen erst gar 
nicht ein.

ArnoR schrieb:
> Bitte sehr, siehe Anhang.

Das ist eine sehr schöne einfache Schaltung, die zumindest in der Lage 
wäre, ohne den ganzen Vorschriftenkram und Sicherheitspaketen, das 
E-Auto zu Laden. Bei den Vorschriftsmäßigen 1kHz würden die Rechtecke 
sogar noch deutlich sauberer aussehen, bei einer Belastung am Ausgang 
mit einer Reihenschaltung aus Diode (1N4148) und einem 887 Ohm 
Widerstand (Normwert), könnte sich evtl. in der Simulation noch ein 
kleiner Knicks in der Flanke bilden, der aber nicht weiter schädlich ist 
und auch nicht zur Ladeunterbrechung führt (ich glaube die Knickse 
entstehen nur bei Gegentaktendstufen).

Das Charmante an ArnoR's Schaltung ist, dass der 1k Pullup Widerstand am 
Ausgang, gleichzeitig auch dem Normwiderstand der Säule entspricht.

von Fabian F. (fabian_f55)


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Genau, es geht um ein PWM-Signal der LS. Genau genommen darum das Signal 
der LS zu manipulieren. 0-12V reichen für das Auto aus, aber um Fehler 
zu erkennen braucht es eben die -12V.
Die Schaltung oben schaut vielversprechnd aus. Nachdem die -12V 
Ladungspumpe eh max. 30mA ausgibt wirkt sich da ein kurschluss aus 
Ausgang nicht wirklich aus.

von Ralf L. (ladesystemtech)


Angehängte Dateien:

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Fabian F. schrieb:
> 0-12V reichen für das Auto aus, aber um Fehler
> zu erkennen braucht es eben die -12V.

Das Auto braucht keine -12V. Der Fehler wird von der Säule selbst 
ausgewertet und nicht vom Fahrzeug!

Deswegen reicht auch für die meisten Fahrzeuge, angefangen vom BMWi3 bis 
zum Renault ZOE, die oben gezeigte Schaltung (Benutzung auf eigene 
Gefahr)! Da kannst Du dann direkt Dein 1kHz Rechtecksignal vom µC 
einspeisen. Aber Du musst entweder noch einen Inverter davor schalten 
oder eine Invertierung im Programm vorsehen, weil die Schaltung das 
Signal invertiert. Das dürfte aber kein Problem darstellen. Wenn Du 
allerdings mit einem Ladestrom von 30A pro Phase laden möchtest, 
brauchst Du nicht zu invertieren, weil eine Pulsweite von 50% einem 
Ladestrom von 30A entspricht.

Für das Laden vom Tesla Modell S muss dann doch ArnoR's Schaltung 
eingesetzt werden, weil Tesla zumindest, wenn auch ohne Funktion, das 
Vorhandensein der negativen Halbwelle abfragt.

von Fabian F. (fabian_f55)


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Kommt nicht oft vor, dass Teslas bei mir laden, aber es ist schon 
vorgekommen. Werd also nicht drum herum kommen das mit -12V 
umzusetzen...

von Michael_O (Gast)


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Hast Du eine Lösung gefunden? Immer mehr Fahrzeuge werten die Negativen 
Teile aus und mein ICCB für den Kangoo ZE macht nur die Positive 
Halbwelle.
Eine Gegentacktendstufe aus BC5xx NPN und PNP mit einer FET Vorstufe 
könnten den Job Machen. Bei meinem ICCB benutze ich einen 6V Trafo der 5 
Volt für den PIC erzeugt und einen doppelten Spannungsverdoppler für die 
12V + und 12 V minus Versorgung.

mfG
Michael

von Jörg R. (solar77)


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Michael_O schrieb:
> Hast Du eine Lösung gefunden?

3,5 Jahre später? Bestimmt hat er eine Lösung gefunden, oder das Problem 
war keines.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Jörg R. schrieb:
> Michael_O schrieb:
>> Hast Du eine Lösung gefunden?
>
> 3,5 Jahre später? Bestimmt hat er eine Lösung gefunden, oder das Problem
> war keines.

Oder er hat einfach die Lösung in diesem Thread genommen. Aber wenn der 
Michael_O einfach nur zu faul ist, den Thread mal ganzheitlich 
durchzulesen, dann wird er die Lösung eben nicht finden ...

von Michael_O (Gast)


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Du meinst hoffentlich nicht die Zimmerheizung aus dem 1kOhm und dem 
BS170.
Das würde ich eher als Problem denn als Lösung ansehen.

mfG
Michael

von Jens G. (jensig)


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Michael_O schrieb:
> Du meinst hoffentlich nicht die Zimmerheizung aus dem 1kOhm und dem
> BS170.
> Das würde ich eher als Problem denn als Lösung ansehen.

Aha, ist ja auch wirklich extrem signifikant im Vergleich zu den vielen 
kW, die da sonst noch über die Leitung gehen ...

von Udo S. (urschmitt)


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Michael_O schrieb:
> Du meinst hoffentlich nicht die Zimmerheizung aus dem 1kOhm und dem
> BS170.

Wenn du dein Zimmer mit 72mW bei den derzeitigen Aussentemperaturen 
heizt, dann darfst du dich nicht wundern dass dein Gehirn einfriert ;-)

von ArnoR (Gast)


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Michael_O schrieb:
> Du meinst hoffentlich nicht die Zimmerheizung aus dem 1kOhm und dem
> BS170.
> Das würde ich eher als Problem denn als Lösung ansehen.

Ach ja? Na dann lies mal weiter:

Ralf L. schrieb:
> Das Charmante an ArnoR's Schaltung ist, dass der 1k Pullup Widerstand am
> Ausgang, gleichzeitig auch dem Normwiderstand der Säule entspricht.

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