Hallo zusammen, ich brauche eure Hilfe bei einem Modellbauprojekt: Ich habe eine Schaltung zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors über einen P-FET und einen N-FET, sozusagen eine halbe H-Brücke. Bislang verwende ich die Schaltung in einem Spannungsbereich bis 17V, das halten die FETs noch aus (UGSmax = 20V). Die Ansteuerung erfolgt per PWM im Bereich [0% 100%] mit 16kHz. Jetzt möchte ich die Spannungsfestigkeit der Schaltung erhöhen, um eine Versorgungsspannung bis 25V realisieren zu können (Spannungsbereich weiterhin ab 10V). Dazu habe ich für die FETs zur Begrenzung der UGS jeweils ein zweites Spannungsniveau über Z-Dioden erzeugt und schalte per PWM zwischen diesen und der Versorgung (P-FET) bzw. GND (N-FET) hin und her. In LT-Spice funktioniert das auch wunderbar: Der P-FET bekommt seine -12V, der N-FET die +12V. Nur im Aufbau verhält es sich anders ... Der Spannungsabfall über die Z-Dioden fällt deutlich kleiner als 12V aus! Wenn ich den Lastwiderstand der Z-Diode verkleinere, dann sieht es besser aus. Dann wird jedoch auch der Strom (bzw. die Leistung) zu groß für die Z-Dioden... Mein Verständnis (als Maschinenbauer) hängt nun am Übertrag der LT-Spice-Simulation in die reale Schaltung, da das Verhalten hier relevant voneinander abweicht. Übertragungsfehler im Layout schließe ich dank inzwischen mehrfacher Reviews unter mehreren Augen aus. Vielen Dank für euere Tipps! Harald
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Harald schrieb: > Der > Spannungsabfall über die Z-Dioden fällt deutlich kleiner als 12V aus! Z-Dioden sind halt keine idealen Bauteile. Die Toleranzen sind rel. groß, und das Regelverhalten rel. weich. Den Mosfets reicht aber in der Regel eine Gate-Spannung von 10 Volt aus. Wenn diese Spannung erreicht wird, musst Du nichts ändern. Wenn nicht, andere Z-Dioden nehmen.
Üblicherweise wird Ugs mit Hilfe einer Zener-Diode über Gate und Source begrenz, deren Durchbruchspannung deutlich unter der max. zulässigen Ugs liegt.
Die 3 Ohm sollen jeweils den Motor darstellen - der in beiden Schemata der selbe sein soll? Ich komme da nicht ganz mit... ist es nun eine halbe H-Brücke (also eine sogenannte Halbbrücke...), oder was genau?
Ja genau, die 3 Ohm stellen den Motor dar. Zum besseren Verständnis meinerseits habe ich den Schaltplan zur Simulation in die beiden Funktionen "Beschleunigen" und "Bremsen" geteilt. Auf der geschalteten Seite sind die beiden Teile natürlich verbunden. Wenn ich die Z-Diode direkt am FET anschließe, wo kommt dann der Lastwiderstand hin? Das Schaltungsdesign zielt ja aktuell darauf hin, daß Gate schnellstmöglich zu laden bzw entladen. Grüße Harald
Harald schrieb: > Wenn ich die Z-Diode direkt am FET anschließe, wo kommt dann der > Lastwiderstand hin? Das Schaltungsdesign zielt ja aktuell darauf hin, > daß Gate schnellstmöglich zu laden bzw entladen. Die Z-Diode kommt hier natürlich nicht direkt an den Mosfet, da ein Gate-Treiber eingesetzt wird. Dessen Betriebsspannung ist auch die max. Spannung am Gate. Und selbst wenn, der Lastwiderstand bleibt, wo er ist. Harald schrieb: > Auf der geschalteten > Seite sind die beiden Teile natürlich verbunden. So, so, so. Demnach wäre der Motor mit beiden Polen der Betriebsspannung und gleichzeitig mit zwei Transistoren.....
Probiere es doch mal mit der Gesamtschaltung in LTSpice, nicht mit 2 Teilschaltungen. Sonst hat die Simulation eh wenig Wert, da eine Halbbrücke nicht identisch mit zwei Schaltungen mit Einzeltransistor ist.
R6 (2k2) springt mir sofort ins Auge. Alle anderen Maßnahmen zur Beschleunigung des Umladevorgangs werden somit ausgehebelt, da dieser Widerstand (R6 im "NPN-Bild", R8 im "PNP-Bild") als Bremse wirkt.
Äxl (geloescht) schrieb: > Alle anderen Maßnahmen zur > Beschleunigung des Umladevorgangs werden somit ausgehebelt, Nicht ganz, es sind ja noch die 100nF da. Die sollte man aber deutlich größer wählen. der schreckliche Sven schrieb: > Z-Dioden sind halt keine idealen Bauteile. Die Toleranzen sind rel. > groß, und das Regelverhalten rel. weich. Den Mosfets reicht aber in der > Regel eine Gate-Spannung von 10 Volt aus. Wenn diese Spannung erreicht > wird, musst Du nichts ändern. Wenn nicht, andere Z-Dioden nehmen. Das dürfte der Grund sein und der Vorschlag sollte als Maßnahme reichen.
der schreckliche Sven schrieb: > Harald schrieb: >> Der >> Spannungsabfall über die Z-Dioden fällt deutlich kleiner als 12V aus! > > Z-Dioden sind halt keine idealen Bauteile. Die Toleranzen sind rel. > groß, und das Regelverhalten rel. weich. Den Mosfets reicht aber in der > Regel eine Gate-Spannung von 10 Volt aus. Wenn diese Spannung erreicht > wird, musst Du nichts ändern. Wenn nicht, andere Z-Dioden nehmen. Das ist ja das komische ... wenn sich eine Spannung von +-12V +-2V einstellen würde, wäre ich ja schon einigermaßen zufrieden. Es stellt sich aber auch keine konstante Spannungsdifferenz über die Z-Diode ein. klsd schrieb: > Probiere es doch mal mit der Gesamtschaltung in LTSpice, nicht mit > 2 > Teilschaltungen. Sonst hat die Simulation eh wenig Wert, da eine > Halbbrücke nicht identisch mit zwei Schaltungen mit Einzeltransistor > ist. Habe ich schon gemacht. Sieht im Plan dann sehr unübersichtlich aus, macht bei den Ergebnissen keinen Unterschied. HildeK schrieb: > der schreckliche Sven schrieb: >> Z-Dioden sind halt keine idealen Bauteile. Die Toleranzen sind rel. >> groß, und das Regelverhalten rel. weich. Den Mosfets reicht aber in der >> Regel eine Gate-Spannung von 10 Volt aus. Wenn diese Spannung erreicht >> wird, musst Du nichts ändern. Wenn nicht, andere Z-Dioden nehmen. > > Das dürfte der Grund sein und der Vorschlag sollte als Maßnahme reichen. Ich habe mehrere Z-Dioden durchprobiert - die Streuung ist echt klein, leider alle bei gleichem Verhalten ...
Harald schrieb: > Ich habe mehrere Z-Dioden durchprobiert - die Streuung ist echt klein, > leider alle bei gleichem Verhalten ... Du schriebst oben "deutlich kleiner als 12V". Was hast du denn gemessen? Wir meinten auch: nimm eben eine 15V Z-Diode. Wenn der FET mit UGS=20V spezifiziert ist, ist das ja kein Problem.
HildeK schrieb: > Harald schrieb: >> Ich habe mehrere Z-Dioden durchprobiert - die Streuung ist echt klein, >> leider alle bei gleichem Verhalten ... > > Du schriebst oben "deutlich kleiner als 12V". Was hast du denn gemessen? > Wir meinten auch: nimm eben eine 15V Z-Diode. Wenn der FET mit UGS=20V > spezifiziert ist, ist das ja kein Problem. Sorry, habe mich glaub unklar ausgedrückt... Ob an der Z-Diode 12V oder 15V oder 10V abfallen, ist dem FET im relevanten Strombereich egal. Was ich gemessen habe (grob aus dem Gedächtnis): Bei 15V Versorgung einen Spannungsabfall von 6V, bei 17V um die 10V, bei 25V ca. 12V. Das würde zwar theroerisch genügen - da muss aber ein Fehler im System stecken. So habe ich kein Vertrauen in die Schaltung ...
Harald schrieb: > Das ist ja das komische ... wenn sich eine Spannung von +-12V +-2V > einstellen würde, wäre ich ja schon einigermaßen zufrieden. Es stellt > sich aber auch keine konstante Spannungsdifferenz über die Z-Diode ein. Zeig halt mal bitte konkret, welche Spannung/welcher Spannungsverlauf sich einstellt. Unter "keine konstante Spannungsdifferenz" kann sich jeder etwas anderes vorstellen. Die Schaltung zur Ansteuerung des pFET taugt schon deshalb nicht zur Erweiterung auf 25V, weil du damit die BE-Sperrspannung von Q1 überschreiten würdest. Ab einer Versorgung von ~19V bekommst du bei leitendem Q2 einen (praktisch ungebremsten) Stromfluss über die Z-Diode und die durchgebrochne BE-Strecke von Q1. Das wird Q1 nicht guttun.
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