Hallo zusammen, ich habe mich an eine Schaltung für mein Pedelec gewagt und zwar für das Licht... Am Bike habe einen Lichtausgang mit 6V (max. 500ma) der über den Lenker schaltbar ist und möchte eine stärkere Lampe verwenden (min. 7V 500ma). Wenn ich die Batterie direkt anzapfe kann ich also mit 36V genug Strom bekommen. Jetzt habe ich, um nicht in irgendwelche Probleme rein zu laufen wenn die Masse nicht die gleiche ist, einen Optokoppler genommen um die Stromkreise voneinander zu trennen. Ich bin im "Schaltstromkreis" auf zwei parallele 4,7kOhm Wiederstände gekommen, da bis 2,2kOhm alles warm geworden ist und ich so immer noch bis min. 1,1V zuverlässig schalten kann. Die 1MOhm im geschalteten Stromkreis sind das maximum um durch den Spannungsteiler so wenig Energie wie möglich zu verbraten. Meine Frage ist, ob ich alles richtig aufgebaut habe, ob die Dimensionierung der Wiederstände in Ordnung ist und ob es noch besser geht :) Über Hinweise und Ratschläge wäre ich sehr dankbar! Viele Grüße, Boris
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Sind die 36V das Maximum? Ich denke eher nicht, das werden 10S Zellen sein, also bis 42V im voll geladenen Zustand gehen. Dann ist mit dem 1:1-Teiler das Gate überfordert. Also eher 2:1 teilen. Warum pumpst du so viel Strom in die OK-LED? Einerseits willst du mit den 1Meg Strom sparen, andererseits verbrätst du den auf der LED-Seite. Der kommt doch auch aus dem Fahrakku? Die 1.1V Grenze kommt von der IR-LED im Optokoppler. Je nach Typ haben die ein CTR von 50%-600%, wenn du mit 50 rechnest, nur 1mA an der LED spendiert, dann kannst du 0.5mA schalten. Bei 40V sind das statt den 2*1Meg dann 2* 40k. Und den LED-Strom von 1mA kannst du auch noch locker um den Faktor 5-10 reduzieren, wenn du den 817D nimmst mit einem minimalen CTR von 300%. Lange Rede: mach den Teiler niederohmiger, mein Vorschlag: oben 120k, unten 68k. Dann fließen dort maximal 220µA, im LED-Kreis 1mA. Der Strom fällt bei einem eBike bestimmt nicht auf.
Wie kommst du übrigens von den 36V auf die 7V/500mA für die Lampe?
Hi, vielen Dank für die schnelle Antwort!! HildeK schrieb: > Sind die 36V das Maximum? Ich denke eher nicht, das werden 10S Zellen > sein, also bis 42V im voll geladenen Zustand gehen. Dann ist mit dem > 1:1-Teiler das Gate überfordert. Also eher 2:1 teilen. Da hast du sicher recht und ein größerer Teiler schadet nicht. > Warum pumpst du so viel Strom in die OK-LED? Einerseits willst du mit > den 1Meg Strom sparen, andererseits verbrätst du den auf der LED-Seite. > Der kommt doch auch aus dem Fahrakku? > Die 1.1V Grenze kommt von der IR-LED im Optokoppler. Je nach Typ haben > die ein CTR von 50%-600%, wenn du mit 50 rechnest, nur 1mA an der LED > spendiert, dann kannst du 0.5mA schalten. Bei 40V sind das statt den > 2*1Meg dann 2* 40k. Das werde ich testen. > Und den LED-Strom von 1mA kannst du auch noch locker um den Faktor 5-10 > reduzieren, wenn du den 817D nimmst mit einem minimalen CTR von 300%. Die PC817 habe ich schon :) > Lange Rede: mach den Teiler niederohmiger, mein Vorschlag: oben 120k, > unten 68k. Dann fließen dort maximal 220µA, im LED-Kreis 1mA. Der Strom > fällt bei einem eBike bestimmt nicht auf. Macht dann nicht ein Teiler mit 1MOhn - 680kOhm sinn, sind dann maximal 25µA oder? Welchen Vorteil bringt ein niederohmiger Teiler? Die Lampe verträgt von 6v - 42v, leuchtet aber erst ab 7v mit voller Leuchtkraft...
Bori S. schrieb: > Macht dann nicht ein Teiler mit 1MOhn - 680kOhm sinn, sind dann maximal > 25µA oder? Welchen Vorteil bringt ein niederohmiger Teiler? Der MOSFET bleibt sicher in der SOA.
>Welchen Vorteil bringt ein niederohmiger Teiler?
Die Gatekapazität wird schneller umgeladen, der FET schaltet schneller,
Verlustleistung im FET geringer (18V*0.5A = 9W)
Ob das wichtig ist zum Lichteinschalten, darfst Du Dir ausrechnen ...
Bori S. schrieb: > Macht dann nicht ein Teiler mit 1MOhn - 680kOhm sinn, sind dann maximal > 25µA oder? Welchen Vorteil bringt ein niederohmiger Teiler? Mein Vorschlag mit 120k/68k lässt bei eingeschaltetem Licht an 36V 200µA fließen, dein Licht benötigt aber 700mA, also ein Mückenschiss, den du verschwendest. Dazwischen ist der Faktor 3500! Aus Gründen des Stromverbrauches muss man also nicht so hoch gehen. Der FET hat eine Eingangskapazität von 2nF, beim Schalten braucht es in deiner Variante deutlich länger, deshalb oben der Hinweis auf die SOA. Der gewählte FET hat aber damit keine Probleme bei deinen Betriebsdaten, da würden auch 5A noch gehen beim verlangsamten Umschalten. Mir sind die hochohmigen Widerstände deshalb unsympathisch, weil sie je nach Aufbau eine Einstreuung von außen weniger gut verhindern. Abgesehen davon: in meinem Datenblatt (Liteon) steht, dass der 817 maximal 35V U_CE0 hat. Passt nicht zu dem Akku mit nom. 36V, bzw. voll geladen mit fast 42V. Der von Sharp soll jedoch 80V können. Prüfe das nochmal.
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Ich habe das Ganze jetzt entsprechend umgesetzt und es läuft :-) Den Wiederstand habe ich auf der Schaltseite auf 22kΩ gesetzt anstatt 2x40kΩ, da dieser dann auch weniger Abwärme produzieren sollte. Ich kann jetzt ab 3,5V stabil schalten und messe auf der Schaltseite bei 7V 225µA, sowei der geschalteten Seite 116µA bei 32V (Werte vom Breadboard und einfachem Multimeter). Ich habe den PC817 von Sharp und bin damit noch eine Weile im grünen Bereich ;-) Den aktuellen Schaltplan habe ich noch einmal angefügt. Vielen Dank für die Hilfe und vorallem die Erklärungen!!
Bori S. schrieb: > Ich habe das Ganze jetzt entsprechend umgesetzt und es läuft :-) Jetzt. Mit deinem Testaufbau und der jetztigen Spannung von ??? V. Bei 42V Lastspannung sieht dein MOSFET-Gate um die 25V. Er wird es aushalten, aber schön ist das nicht. Von der extrem hochohmigen Ansteuerung mal ganz abgesehen. Schon mal was von einem Spannungsregler gehört? Damit kann man solide 12V für die MOSFET-Ansteuerung erzeugen.
Falk B. schrieb: > Jetzt. Mit deinem Testaufbau und der jetztigen Spannung von ??? V. Die Spannung ist wie oben geschrieben vorerst mit 32V getestet. > Bei 42V Lastspannung sieht dein MOSFET-Gate um die 25V. Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate und 42V Source, was innerhalb der angegbenen Vgs +-20V liegt oder verstehe ich das falsch? >Er wird es aushalten, aber schön ist das nicht. Von der extrem hochohmigen > Ansteuerung mal ganz abgesehen. Wenn ich niederohmiger werde, dann verbrate ich ja wieder mehr Energie (produziert Abwärme) und schnell will ich ja überhaupt nicht schalten (kann mein Daumen auch nicht) ;-) > Schon mal was von einem Spannungsregler > gehört? Damit kann man solide 12V für die MOSFET-Ansteuerung erzeugen. Ja habe ich, ich wollte das Teil allerdings so einfach und klein wie möglich halten (KISS), schalte fast keine Last und außerdem bräuchte ich dann doch min. 22V oder?
Bori S. schrieb: > was innerhalb der angegbenen Vgs +-20V liegt oder verstehe > ich das falsch? Du darfst hier nicht 20 und 20 zusammenzählen.
Bori S. schrieb: > Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate .. für einen Transistor, der maximal 20 Volt darf. Das könnte man durch eine Umdimensionierung der Widerstände regeln, aber Dein gesamtes Konzept ist für mich nicht erkennbar sinnvoll.
Bori S. schrieb: > was innerhalb der angegbenen Vgs +-20V liegt oder verstehe > ich das falsch? Scheinbar verstehst Du irgend_etwas falsch - das ist sicher. (Das mit dem "20 und 20 zusammenzaehlen" ist es wohl kaum...) >> Bei 42V Lastspannung sieht dein MOSFET-Gate um die 25V. > Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate und > 42V Source Das klingt verwirrt/verwirrend. Source ist bei Deiner Schaltung "unten" - wo da 42V herkommen sollten, erschließt sich mir nicht. Ich vermute mal, Du verwechselst die Positionen von Drain und Source, denn zusaetzlich zum gerade genannten Mißverstaendnis ist (dazu passend)... ...beim Spannungsteiler der kleinere Widerstand "oben". So daß sich beim "unteren" R (der tatsaechlich zwischen Gate und Source liegt) die hoehere Spannung einstellt. Ergibt, wie Falk schon bemerkte, recht genau 25V als V_GS (zu viel). Mach den Teiler doch einfach so, daß am "unteren" Widerstand nicht mehr als 10 oder 12V abfallen. Mit 12V sind naemlich Standard-Fets (*) vollstaendig durchgeschaltet. Mehr bringt praktisch nichts bzgl. R_ON - sondern wird "nur" gefaehrlich fuer die Gate-Isolation. (*: Fuer Logic-Level reichten hingegen schon 5V. Viele davon sind auch nicht bis +/-20V gerated.) Manfred schrieb: > Bori S. schrieb: >> Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate > > .. für einen Transistor, der maximal 20 Volt darf. Vorsicht, ich befuerchte genannte Verwechslung von D und S. Es sieht so aus, als wuerde Bori S. denken, er habe 42V - 25V = 17V an/als V_GS. Dazu kommt, daß er (noch) 17V fuer nuetzlich, noetig und ungefaehrlich haelt - was aber nicht zutrifft, von den sog. "Maximum Ratings" von Bauteilen haelt man sich allgemein besser ein gutes Stueck fern.
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m.c. schrieb: > Bori S. schrieb: >> was innerhalb der angegbenen Vgs +-20V liegt oder verstehe >> ich das falsch? > > Scheinbar verstehst Du irgend_etwas falsch - das ist sicher. > (Das mit dem "20 und 20 zusammenzaehlen" ist es wohl kaum...) Stimmt >>> Bei 42V Lastspannung sieht dein MOSFET-Gate um die 25V. >> Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate und >> 42V Source > > Das klingt verwirrt/verwirrend. Source ist bei Deiner Schaltung "unten" > - wo da 42V herkommen sollten, erschließt sich mir nicht. > > Ich vermute mal, Du verwechselst die Positionen von Drain und Source, > denn > zusaetzlich zum gerade genannten Mißverstaendnis ist (dazu passend)... > > ...beim Spannungsteiler der kleinere Widerstand "oben". > > So daß sich beim "unteren" R (der tatsaechlich zwischen Gate und > Source liegt) die hoehere Spannung einstellt. Ergibt, wie Falk schon > bemerkte, recht genau 25V als V_GS (zu viel). Danke - genau - du verstehst mich :-) Ich habe durch den verdrehten Spannungsteiler den falschen Rückschluss gezogen und nicht richtig nachgedacht! > Mach den Teiler doch einfach so, daß am "unteren" Widerstand nicht mehr > als 10 oder 12V abfallen. Mit 12V sind naemlich Standard-Fets (*) > vollstaendig durchgeschaltet. Mehr bringt praktisch nichts bzgl. R_ON - > sondern wird "nur" gefaehrlich fuer die Gate-Isolation. (*: Fuer > Logic-Level reichten hingegen schon 5V. Viele davon sind auch _nicht_ > bis +/-20V gerated. Der verwendete IRFZ44N verträgt laut Datenblatt VGS +/-20V und mit einer VGS(th) über 4V. Mit einem Teiler von 100k/47k bin ich doch dann endlich auf der sicheren Seite...? > Manfred schrieb: >> Bori S. schrieb: >>> Meinst du die Gate-to-Source Voltage? Da komme ich auf 25V am Gate >> >> .. für einen Transistor, der maximal 20 Volt darf. > > Vorsicht, ich befuerchte genannte Verwechslung von D und S. Es sieht so > aus, als wuerde Bori S. denken, er habe 42V - 25V = 17V an/als V_GS. > Dazu kommt, daß er (noch) 17V fuer nuetzlich, noetig und ungefaehrlich > haelt - was aber nicht zutrifft, von den sog. "Maximum Ratings" von > Bauteilen haelt man sich allgemein besser ein gutes Stueck fern. Dann versuche ich das mal ;-) Vielen Dank!!!!! Manfred schrieb: > Dein gesamtes Konzept ist für mich nicht erkennbar sinnvoll. Wie wäre denn ein "erkennbar sinnvolles" Konzept? In der Praxis scheint es ja zu funktionieren und wenn ich jetzt meinen Mosfet nicht am Gate mit zuviel Spannung grille, dann sollte es doch genau das machen was ich will.... Für andere Vorschläge bin ich immer offen :-)
Bori S. schrieb: > Mit einem Teiler von 100k/47k bin ich doch dann endlich auf der sicheren > Seite...? Sehr schön, denn damit hast Du bei vollgeladenem Akku (ca. 42V) nur noch ca. 13,5V V_GS --- und die Spannung bei nahezu leerem Akku reicht immer noch zum sauberen Durchschalten (weit oberhalb V_GS(th)*2). Kurzum: Gut so. :)
Bori S. schrieb: > Der verwendete IRFZ44N verträgt laut Datenblatt VGS +/-20V und mit einer > VGS(th) über 4V. > Mit einem Teiler von 100k/47k bin ich doch dann endlich auf der sicheren > Seite...? Von der Spannung her schon, vom Gesamtkonzept eher nicht. DIe Schaltung wird schon halbwegs funktionieren, solide ist sie aber nicht. Denn einen FET mit 100k Ausgangswiderstand anzusteuern, ist schon arg hochohmig. EinMOSFET-Treiber sollte das Gate eher niederohmig schalten, auch wenn man hier keine Schaltzzeiten von ein paar Dutzend Nanosekunden braucht. Ich sag mal grob, mehr als 1k Ausgangswiderstand sollte man vermeiden, wenn es denn anders geht. > Für andere Vorschläge bin ich immer offen :-) Sagte ich das nicht bereits? Ein klitzekleiner Spannungsregler ala 78L05, LP2951 oder ähnlich erzeugt dir eine KONSTANTE Treiberspannung von 10-12V. Damit kann man einen, wenn auch nicht ultimativ starken MOSFET-Treiber versorgen. Es gib auch Optokoppler mit integriertem MOSFET-Treiber. Dann wird das solide, vor allem für die Leute die dan nachbauen.
Falk B. schrieb: > Denn einen > FET mit 100k Ausgangswiderstand anzusteuern, ist schon arg hochohmig. Faktisch sind es keine 100k sondern nur etwa 32k (100k||47k) als Quellwiderstand der Ansteuerung für EIN. Für AUS dann aber schon 47k. Ja, ist noch etwas hochohmig, einen Faktor 2 niedriger könnte man aber dann lassen.
Bori S. schrieb: >> Dein gesamtes Konzept ist für mich nicht erkennbar sinnvoll. > Wie wäre denn ein "erkennbar sinnvolles" Konzept? Ich hätte 'sinnvoll' weglassen sollen, begreife nicht, was das werden soll. Am Anfang ist von Lampen mit 6..7 Volt die Rede, hier reden wir aber nun über eine (eher langsame) Schaltstufe für 40 Volt. Damit ist für mich nicht erkennbar, wie das Gesamtsystem dann aussehen soll - doch hoffentlich nicht PWM?
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