Hallo, ich habe einige Anwendungen, wo ich eine potentialentkoppelte Spannungsversorgung brauche. Z.B. Schalten von Mosfets (2-30 A nur einschalten, kein PWM) in mehrzelligen Akkusystemen und zur Potentialfreien Spannungsmessung mit Hilfe von µCs. Übertragen werden Spannungen 3,3-20 V bei 2-50 mA. Isolationsspannung sollen > 50 V DC sein. Also kleine Leistungen, wo sich große Schaltregler nicht rechnen und aufwändige Bootstrap Schaltungen mit zusätzlichem Taktgeber nicht lohnen. Ungeregelte Ladungspumpen entfallen, weil die Spannung zwischen den beiden Grounds veränderlich ist. Geregelte Ladungspumpen ist der Aufwand zu hoch. Im Anhang ist eine Schaltung die erst mal grundsätzlich funktioniert. Mein Problem ist, dass die Spannung bereits bei ~ 2mA Last auf ~ 6 V einbricht. (Dass 12 V unter Last wegen den Dioden nicht erreicht werden können ist mir klar. Stabile 9 V für die Mosfets wären ausreichend.) Was ich bereits probiert habe: - R1, R2 gegen Poti getauscht und rumgespielt - C1+C2, bzw. C3 kleiner und größer gewählt - Statt Transistor einen simplen Mosfet Treiber der C1 direkt an +12 V bzw. GND schaltet (ohne R1 und ohne R2) - PWM 100 Hz bis 1 MHz und Duty Cycle 10-90 % ausprobiert Leider keine Besserung. Woran kann es liegen? Trotz intensiver Suche finde ich kaum Informationen dazu. Eine einzige Seite habe ich gefunden, die diese Schaltung benutzt. Aber auch keine großartigen Infos zur Dimensionierung.
Angehängte Dateien:
-
Bild.png
4,2 KB
Heinz M. schrieb: > Woran kann es liegen? Du kannst mal mit einer Energiebetrachtung anfangen. Auf der "Sekundärseite" willst du bis zu 12V*50mA = 0,6W abgeben. Auf der "Primärseite" ziehst du schon aufgrund des Begrenzungswiderstands R1=100kOhm nie mehr als 1,4mW. Das kann wohl nicht aufgehen.
Heinz M. schrieb: > ich habe einige Anwendungen, wo ich eine potentialentkoppelte > Spannungsversorgung brauche. Z.B. Schalten von Mosfets (2-30 A nur > einschalten, kein PWM) in mehrzelligen Akkusystemen und zur > Potentialfreien Spannungsmessung mit Hilfe von µCs. Das Problem ist, dass über einen Kondensator eigentlich keine galvanische Trennung erfolgt. Denn wenn wich das Potential auf der einen Seite des Kondensators ändert, dann ändert sich auch das Potential auf der anderen Seite. Oder andersrum: wenn das tatsächlich so einfach ginge, dann würde das auch wirklich so gemacht. Heinz M. schrieb: > Leider keine Besserung. Woran kann es liegen? Abgesehen davon, dass es später in der Anwendung ebenfalls seltsame Effekte geben wird, muss hier eigentlich eine Gegentaktendstufe als Treiber her. Die gesamte Schaltung ist viel zu hochohmig.
Wenn Du die Schaltung in Spice aufbaust, dann stimmen auch die Bezeichner mit der Schaltung überein. Auch das probieren ist dann einfacher.
Solange beide Seiten ge-ground-et sind, ist die Wirksamkeit der Potentialtrennung egal.
@Achim S.: Deswegen hatte ich es mit dem Mosfet Treiber (einfacher mit Transistor Gegentaktstufe) versucht. Da dieser C1 direkt an VCC bzw. GND schalten kann. Das Ergebnis war aber eher noch schlechter. Vielleicht sollte ich es mal mit 2 Mosfets versuchen. Was mir gerade einfällt ist, dass ich nicht versucht habe den Transistor zum Schalten des Treibers zu verwenden. Das werde ich mal noch versuchen. @Lothar: Ich möchte auch keine galvanische Trennung. Ich möchte freie Wahl des Bezugspotentials. Stichwort "floating ground". Ja es geht so einfach. Die Schaltung funktioniert...zumindest mit einem Mosfet-Gate samt Pull-down hinten dran. Möchte aber 5 Mosfets damit ansteuern und dafür ist es zu wenig. @A.S.: Verstehe nicht was du mir sagen möchtest. Habe LTspice XVII installiert. Fand das Programm aber nicht so prickelnd. @Carl D.: Das rechte GND müsste natürlich GND2 heißen.
Lothar M. schrieb: > Das Problem ist, dass über einen Kondensator eigentlich keine > galvanische Trennung erfolgt. Du musst nur dafür Sorgen, dass die Spannung am Kondensator im Mittel immer dem Potentialunterschied zwischen den beiden Schaltungen entspricht.
Angehängte Dateien:
Heinz M. schrieb: > Deswegen hatte ich es mit dem Mosfet Treiber (einfacher mit Transistor > Gegentaktstufe) versucht. Da dieser C1 direkt an VCC bzw. GND schalten > kann. Das Ergebnis war aber eher noch schlechter. Dann war an deinem "einfachen MOSFET-Treiber" was faul. Denn mit einem richtigen MOSFET-Treiber sollte das Ergebnis deutlich besser sein als mit der Schaltung im gezeigten Schaltplan. Zeig halt mal den geänderten Schaltplan statt den mit der extrem hochohmigen Treiberstufe, die du im Eröffnungsbeitrag angehängt hast. Heinz M. schrieb: > Habe LTspice XVII installiert. > Fand das Programm aber nicht so prickelnd. An die Bedienung musst du dich vieleicht erst noch gewöhnen. Aber es wird dir sehr gute Dienste leisten, wenn du mal gut damit umgehen kannst.
Lothar M. schrieb: > Das Problem ist, dass über einen Kondensator eigentlich keine > galvanische Trennung erfolgt. Doch. Es erfolgt aber keine Gleichtakttrennung. Hatten wir schon mal. https://www.mikrocontroller.net/articles/Galvanische_Trennung Beitrag "Re: Galv. Trennung mit Kondensator"
Heinz M. schrieb: > Spannungsversorgung brauche. Z.B. Schalten von Mosfets (2-30 A nur > einschalten, kein PWM) in mehrzelligen Akkusystemen und zur > Potentialfreien Spannungsmessung mit Hilfe von µCs. Das gibt es schon fix und fertig, ist eine Abwandlung der Photomos-Relais. https://www.panasonic-electric-works.com/de/photomos-relais.htm https://www.panasonic-electric-works.com/pew/de/downloads/ds_x615_en_apv1_2.pdf Damit kann man direkt einen MOSFET ansteuern, es wird keine zusätzliche Hilfsspannunung benötigt. > Übertragen werden Spannungen 3,3-20 V bei 2-50 mA. Isolationsspannung > sollen > 50 V DC sein. Soviel braucht kein Mensch, um einen MOSFET ab und an zu schalten. > Also kleine Leistungen, wo sich große Schaltregler nicht rechnen und > aufwändige Bootstrap Schaltungen mit zusätzlichem Taktgeber nicht > lohnen. Ungeregelte Ladungspumpen entfallen, weil die Spannung zwischen > den beiden Grounds veränderlich ist. Geregelte Ladungspumpen ist der > Aufwand zu hoch. Man kann Ethernet-Übertrager nehmen. Klein, einfach, preiswert. Die halten auch ganz ordentliche Isolationsspannungen aus. Beitrag "Re: galvanisch getrennt DC/DC 3V/1mA" Beitrag "Re: galvanisch getrennt DC/DC 3V/1mA" > > Im Anhang ist eine Schaltung die erst mal grundsätzlich funktioniert. Nö. Warum nicht, ist nen längere Diskussion. Stichwort. Gib mal schnelle Pulse auf dein rechtes GND (das ja mit dem linken nicht verbinden ist).
Heinz M. schrieb: >Leider keine Besserung. Woran kann es liegen? >Trotz intensiver Suche finde ich kaum Informationen dazu. PWM über Kondensatoren funktioniert grundsätzlich nicht. Über Kondensatoren kann keine unsymetrische Rechteckspannung übertragen werden, weil daß bedeutet im Prinzip, Wechselspannung mit überlagerter Gleichspannung. Durch ein Kondensator kann kein Gleichstrom fließen.
Ach so, man kann auch einen MOSFET direkt per Pulstrafo schalten, das geht mit Tricks auch bei 100% Tastverhältnis. Beitrag "Re: +-150V mit 1kHz schalten" Beitrag "Re: 8x NMOS galvanisch getrennt schalten"
Günter Lenz schrieb: > PWM über Kondensatoren funktioniert grundsätzlich nicht. Diese Aussage ist so allgemein nicht richtig. > Über Kondensatoren kann keine unsymetrische Rechteckspannung > übertragen werden, Doch, aber > weil daß bedeutet im Prinzip, > Wechselspannung mit überlagerter Gleichspannung. > Durch ein Kondensator kann kein Gleichstrom fließen. Stimmt. Der Gleichspannungspegel bleibt "hängen", sodaß dieser nach dem Kondensator bei 0V liegt. Das bewirkt, daß sie ein einfaches PWM-Signal mit veränderlichem Tastverhältnis nach dem Kondensator verschiebt, d.h. LOW und HIGH-Pegel verändern sich. Die Differenz bleibt aber gleich. Das ist aber nicht das elementare Problem des OP.
Falk B. schrieb:
>Das ist aber nicht das elementare Problem des OP.
Wenn die Ausgangsspannung belastbarer werden soll,
muß er R1 und R2 verkleinern. Und wenn sie auch
noch steuerbar sein soll, dann das Impulsverhältnis
1:1 machen und die Frequenz veränderbar machen,
ein Kondensator verhält sich hier wie ein Hochpass.
Angehängte Dateien:
-
Bild2.png
4,9 KB
Ok funktioniert jetzt. Siehe Anhang. Hatte beim Mosfet Treiber den Eingang gegen 3,3 V geschalten, bzw. auch den T1 gegen 3,3 V. Konnte nicht funktionieren. Bei 3 mA fällt er von 10,2 auf 9,3 V ab. Das ist erst mal akzeptabel. Danke für die Hilfe. @Falk B.: PhotoMos kannte ich noch nicht. Wurde auch nirgends in den Beiträgen zum Potentialfreien schalten von Mosfets erwähnt (zumindest die ich gelesen habe). Sehe ich das richtig, dass die Teile bei 3,3 V 10 mW benötigen? Also selbst mit einer 18650er Zelle ~ 1000 h laufen. Auf der Sekundärseite hängen Akkus oder Linearregler für µCs mit extra nachgeschaltetem Tiefpass. Kann also maximal über die verschiedenen GND was kommen. Sehe ich bei der aktuellen Anwendung durch die Akkus kein Problem. Bevor es zum Endverbraucher kommt geht es eh noch mal über Schaltregler. An die Übertrager hatte ich schon gedacht. Die Spannungserhöhung im Leerlauf die du im Link schreibst hat mich bisher davon abgehalten. Hast du Erfahrungen wie es da mit nachgeschaltetem Linearregler und µC im Sleep aussieht? Werde erst mal deinen Lesestoff abarbeiten. Danke für die Links.
Heinz M. schrieb: > Ok funktioniert jetzt. Siehe Anhang. du solltest bei dieser Schaltung noch einen Strombegrenzungswiderstand für die Basis von T2 vorsehen - sonst kann es für den unangenehm werden.
Achim S. schrieb: > Heinz M. schrieb: >> Ok funktioniert jetzt. Siehe Anhang. > > du solltest bei dieser Schaltung noch einen Strombegrenzungswiderstand > für die Basis von T2 vorsehen - sonst kann es für den unangenehm werden. hab es mir grade nochmal angeschaut: diese Schaltung kann so sicher nicht funktionieren - auch nicht mit Strombegrenzungswiderstand für T2. Sie würde funktionieren, wenn du die komplementieren Biploartransistoren jeweils in Kollektorschaltung betreiben würdest (nicht wie von dir gezeigt in Emitterschaltung). Wenn die Schaltung in deinem Aufbau also tatsächlich funktioniert, dann hast du dort gegenüber dem Schaltplan jeweils Emitter und Kollektor von T2 und T3 gedreht. Und in dem Fall kannst du natürlich auch auf einen Strombegrenzungswiderstand für die Basis von T2 verzichten.
Heinz M. schrieb: > Ok funktioniert jetzt. Siehe Anhang. Der PNP und NPN sind falsch drin, NPN muss oben hin, PNP unten. Denn so fließt TIERISCH Strom durch die kurzgeschlossenen Basen! Laß dir den mal anzeigen! > PhotoMos kannte ich noch nicht. Wurde auch nirgends in den Beiträgen zum > Potentialfreien schalten von Mosfets erwähnt (zumindest die ich gelesen > habe). Sehe ich das richtig, dass die Teile bei 3,3 V 10 mW benötigen? Nö, die Eingangs-LED braucht ca. 1,5V/10mA, macht ca. 15mW. An 3,3V mit Vorwiderstand dann um die 33mW. > Also selbst mit einer 18650er Zelle ~ 1000 h laufen. Kann sein. > An die Übertrager hatte ich schon gedacht. Die Spannungserhöhung im > Leerlauf die du im Link schreibst hat mich bisher davon abgehalten. Hast > du Erfahrungen wie es da mit nachgeschaltetem Linearregler und µC im > Sleep aussieht? Nein.
Angehängte Dateien:
-
Bild3.png
5 KB
T2 und T3 sind ein Bauteil. Deswegen hatte ich mir da nicht zu viele Gedanken beim zeichnen gemacht. Hier die Korrektur.
Angehängte Dateien:
-
Bild3.png
4,9 KB
So kann es schon eher funktionieren. Ich befürchte aber, dass C2 irgendwann aufgeladen ist und dann geht es nicht mehr weiter. Heinz M. schrieb: > Ok funktioniert jetzt. Aber wie lange?
Ach Du grüne Neune schrieb: > So kann es schon eher funktionieren. Ich befürchte aber, dass C2 > irgendwann aufgeladen ist und dann geht es nicht mehr weiter. Die Tatsache, dass C2 sich auflädt, sorgt ja grade dafür, dass man links und rechts von C2 gegeneinander verschobene Massen haben kann. It's not a bug, it's a feature. Der Wechselanteil des Signals läuft dann trotzdem noch weiter über C2 - eine Gleichspannungsaufladung ändert daran nichts. Ach Du grüne Neune schrieb: > Aber wie lange? dauerhaft. Falls das der Grund für das Missverständnis ist: der TO möchte keine PWM auf die Sekundärseite bringen. Er möchte Leistung übertragen, wobei die Sekundärseite DC-mäßig gegenüber der Primärseite verschoben ist. Deshalb schickt er ein Wechselsignal über die beiden Kondensatoren und richtet das auf der Sekundärseite gleich. Das funktioniert unabhängig von einer Gleichspannung, die an beiden Kondensatoren abfällt.
Achim S. schrieb: > schickt er ein Wechselsignal über die beiden Kondensatoren und richtet > das auf der Sekundärseite gleich. Das funktioniert unabhängig von einer > Gleichspannung, die an beiden Kondensatoren abfällt. Das geht im speziellen Fall des Ops auch ohne C2, denn der ist parasitär schon in den Akkuzellen drin.
Richtig. Aktuell hängt ein 18 V 5 Ah Akku parallel zu C2. [Ironie] könnte etwas dauern bis der mit den 3 mA aufgeladen ist.[Ironie Ende] PWM kann ich vom µC abzapfen. Bis auf Einschalten muss der da auch nix machen. Ansonsten bräuchte ich einen extra IC und dessen externe Beschaltung. Funktioniert nur ohne C2 wenn ein Akku drin ist. Da ich fest verbaute Akkus nicht ab kann ... Außerdem wird mit dem Mosfet der Akku eingeschalten. Funktioniert also auch deshalb nicht ohne in meinem Fall.
Das mit dem Photomos habe ich mir jetzt mal richtig durchgelesen. der verlinkte braucht zwar nur 3 mA hat jedoch die Mosfets fest verbaut gibt es nur bis max 3 A. Die einen externen Mosfet ansteuern können und nicht gerade 3 € das Stück kosten benötigen 15 mA. Was bei 3,3 V schon 50 mW sind. So wie im letzten Bild braucht die Schaltung 70 mW. Nach Tausch von R2 gegen 100 kOhm nur noch rund 8 mW. Geschalten werden die Mosfets momentan noch per Optokoppler. Wenn ich das noch gegen eine Selbsthaltung aus Mosfets tausche, die über Optokoppler ein und ausgeschaltern werden bin ich da wo ich hin will.
Carl D. schrieb: > Solange beide Seiten ge-ground-et sind, ist die Wirksamkeit > der Potentialtrennung egal. Der untere Kondensator wäre völlig wirkungslos, und/weil seine Pins würden ja immer auf gleichem Potential liegen. Falls beide "GND" gar nicht identisch/verbunden, gilt das hier: Je ein Kondensator in beide Zuleitungen bewirkt ja schon eine galvanische_Trennung -[= streng genommen allein die sichere Vermeidung aller direkten Gleichstrom-Pfade]- mehr jedoch nicht. (Z.B. das Prinzip Ladungspumpe kann einiges dazu aufklären. Die Vorgänge könnten jedoch auch am Bild oben verdeutlicht werden.) Meist aber braucht man, wenn "Isolation", "galv. Trennung" etc. gefordert, tatsächlich eine galvanische + Potential- Trennung. Trafos/Überträger oder auch Optokoppler sind da weit überlegen. Lothar M. schrieb: > wenn das tatsächlich so einfach ginge, dann würde das > auch wirklich so gemacht. ...ist durchaus zutreffend.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.