Guten Abend, das ist mein erster Beitrag in diesem Forum, also verzeiht mir bitte den ein oder anderen Fehler und korrigiert mich dementsprechend :) Ich habe derzeit ein Projekt auf dem Tisch, bei welchem ich eine ca. 3Ohm große Last, mittels eines MOSFET und eines -durch einen µC kontrolliertes- PWM Signals schalten soll. Die Schaltfrequenz soll mindestens 1kHz betragen. Während der Ausschaltzeit soll eine Stromquelle einen Konstantstrom von ca. 30mA in die Last einprägen. Der Spannungsabfall über der Last soll später von einem Differenzverstärker verstärkt und mittels µC gesampelt werden. Mein Problem hierbei ist, dass der Drain Strom des P-MOS sehr lange braucht um gegen Null zu laufen. Einen Shunt Widerstand direkt im Lastkreis möchte ich aufgrund des Wirkungsgrades vermeiden, daher präge ich den Konstantstrom parallel zum P-MOSFET ein. Da allerdings mehrere 100µs nach Abschalten des Transistors noch ein nicht unerheblicher Strom über den Transistor fließt, ist diese Option so leider nicht realisierbar. Anbei ein Screenshot des Prüfaufbaus und des aufgenommenen Oszillogramms. Vielleicht sieht jemand von euch ja meinen Denkfehler, oder kennt Trick 17, um den Drain Strom schneller abfallen zu lassen. Vielen Dank im Voraus! PS: Das Oszillogramm beinhaltet den Drain-Strom (nach Abschalten des Transistors) der angefügten Schaltung mit einem Duty Cycle von 30%.
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>PS: Das Oszillogramm beinhaltet den Drain-Strom (nach Abschalten des >Transistors) der angefügten Schaltung mit einem Duty Cycle von 30%. Und wie hast Du den Drainstrom gemessen? Als Spannung über der 3Ohm-Last? Wie sieht die Gatespannung aus? Und wie sieht die KSQ aus?
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Guten Abend Jens, ich habe den 3Ohm Widerstand in 3x1Ohm zerlegt und über dem letzten 1Ohm Widerstand den Spannungsabfall gemessen. Ich habe versucht das in der Schaltskizze zu verdeutlichen. Gruß Benjamin
Guten Abend Jens, ich habe den 3Ohm Widerstand in 3x1Ohm zerlegt und über dem letzten 1Ohm Widerstand den Spannungsabfall gemessen. Ich habe versucht das in der Schaltskizze zu verdeutlichen. Gruß Benjamin PS: Sry habe einmal vom Handy als Gast kommentiert.
Benjamin K. schrieb: > Ich habe versucht das in der Schaltskizze zu verdeutlichen. Ein korrekter Schaltplan ist eine wesentlich bessere Basis um helfen zu können. Du schreibst auch etwas von 30mA während der Abschaltphase. Auch von diesem Schaltungsteil ist nichts zu sehen. Benjamin K. schrieb: > das ist mein erster Beitrag in diesem Forum, also verzeiht mir bitte den > ein oder anderen Fehler und korrigiert mich dementsprechend :) Korrektur vollständiger Schaltplan wäre ein Anfang;-)
Das Gate vom Mosfet wird nur über den 10K Widerstand entladen. Das dauert. Warum nutzt Du nicht beide Ausgänge des Treibers?
Benjamin K. schrieb: > Vielleicht sieht jemand von euch ja meinen Denkfehler Der TC4431 hat 2 Ausgänge, einen zum Aufladen des MOSFET-Gate und einem zum Entladen. Wenn du beide verwendet hättest, bräuchtest du den 10k nicht, also hast du es wohl nicht getan. Dann wird das MOSFET-Gate nur über 10k entladen, zu langsam.
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Hallo Jörg, anbei ein Screenshot der KSQ. Ich hatte den Screenshot nicht angehängt, da die KSQ für die obige Messung keine Rolle spielt, da sie gar nicht angeschlossen war. Das Oszillogramm oben zeigt nur den Drain Strom nach dem Abschalten des Transistors ohne die Stromquelle. Sry das habe ich vergessen zu erwähnen. Probleme formulieren muss eben auch gelernt sein ;) Die KSQ habe ich separat bereits verifiziert. Ich habe den Kollektorstrom des PNP Transistors gemessen und dieser schwingt nach einigen wenigen µs auf seinen Sollwert ein. Messe ich mit angeschlossener KSQ den Laststrom, so stellt sich -wie erwartet- die Überlagerung aus dem obigen Oszillogramm und dem konstanten Strom ein.
Hallo Sven, der Pullup ist noch ein Relikt aus "Experimentierzeiten". Es sind beide Ausgänge des TC4431 beschaltet. Aber du hast natürlich recht, dass er derzeit keinen Sinn mehr erfüllt.
Hallo MaWin, doch ich habe beide Ausgänge verwendet. Der Pullup ist noch ein Überbleibsel und kann natürlich entfernt werden.
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Ich habe den Treiber und MOSFET einmal entfernt und beides durch einen TIP126 (PNP) mit 2k Basiswiderstand ersetzt, sodass dieser im Schalterbetrieb arbeitet. Die Stromquelle war ebenfalls wieder nicht angeschlossen, also handelt es sich beim gemessenen Laststrom um den Kollektorstrom des TIP126. Erstaunlicherweise erhalte ich dasselbe Oszillogramm. Außerdem ist die Höhe des Stromes vom Duty Cycle abhängig. Anbei ein Screenshot mit TIP126 und Duty Cycle 30%, sowie ein Screenshot mit TIP126 und Duty Cycle 60%. Hat hierfür vielleicht jemand eine Erklärung? Vielen Dank im Voraus!
Der Mosfet hat eine Schwellenspannung von -1 bis -3Volt. Der Treiber lässt zwischen Ausgang und Pin7 noch ca. 1Volt übrig. Wenn Du einen Mosfet mit niedriger Schwellenspannung erwischt hast, könnte das auch ein Problem sein. Du hast das Ganze hoffentlich nicht auf einem Steckbrett aufgebaut. Die Verbindung zwischen Pin1 vom Treiber und der Source vom Mosfet soll kurz sein.
Benjamin K. schrieb: > Erstaunlicherweise erhalte ich dasselbe > Oszillogramm. Jetzt sieht das eher nach einem Messfehler aus.
Die Schaltung habe ich bereits auf einer Leiterplatte aufgebaut. Der Treiber befindet sich direkt neben dem MOSFET. Einen Messfehler hatte ich auch vermutet. Aber nach mehreren Aufbauten und vermessen mit mehreren Scopes erscheint mir das auch langsam seltsam. Ich messe auch mit dem kurzen Ground Pin.
Probiere es mal damit, die Schaltung aus einer Batterie zu versorgen. Das würde einen Messfehler entlarven.
Benjamin K. schrieb: > da die KSQ für die obige Messung keine Rolle spielt Na ja, wenn sie abgeklemmt ist nicht, aber die Schaltung benötigt natürlich einige Ausregelzeit wenn die Last-Spannung sich ändert.
Benjamin K. schrieb: > Einen Messfehler hatte ich auch vermutet. Aber nach mehreren Aufbauten > und vermessen mit mehreren Scopes erscheint mir das auch langsam > seltsam. Stell dein Oszi mal so ein, dass der Kanal nicht gnadenlos übersteuert. Also nicht auf 10mV reinzoomen, wenn das gemessene Signal 12V beträgt.
@Achim Na klar... Vielen Dank für den Hinweis! Man sollte das Oszilloskop natürlich richtig einstellen... Ich werde es heute Abend nochmal ausprobieren. @Sven Auch eine gute Idee. Ich werde dem heute Abend nachgehen. @MaWin Die Stromquelle regelt den Kollektorstrom des BC856 zuverlässig nach einigen wenigen µs ein. Hier sollte also sowieso nicht das Problem liegen :)
@Achim >Na klar... Vielen Dank für den Hinweis! Man sollte das Oszilloskop >natürlich richtig einstellen... >Ich werde es heute Abend nochmal ausprobieren. Ja, aber dann siehste ja nix mehr vom Einschwingen der wenigen 30mA (30mV) ...
Benjamin K. (studi_hs) >anbei ein Screenshot der KSQ. >Ich hatte den Screenshot nicht angehängt, da die KSQ für die obige >Messung keine Rolle spielt, da sie gar nicht angeschlossen war. Das >Oszillogramm oben zeigt nur den Drain Strom nach dem Abschalten des >Transistors ohne die Stromquelle. Sry das habe ich vergessen zu >erwähnen. Probleme formulieren muss eben auch gelernt sein ;) Na toll - wieder sämtliche Ratschläge und Empfehlungen für die Katz' ...
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@Sven Leider habe ich noch keine passende Batterie in die Finger bekommen. Ich werde es aber nachholen. @Jens Ich dachte auch da ließe sich mittels Biterweiterung und Mathefunktionen noch was machen, dem ist aber leider nicht so. Du hast recht so sehe ich leider nichts mehr vom Einschwingen. Allerdings bin ich in der Zwischenzeit dazugekommen die gesamte Schaltung in Betrieb zu nehmen und siehe da sie funktioniert. Nach ca. 20µs erhalte ich vom Differenzverstärker eine stabile Spannung. Dies ist für meine Zwecke vollkommen ausreichend. Das heißt es handelt sich auf jeden Fall um einen Messfehler. Ich bin noch im Besitz eines analogen Oszilloskops, welches ich wieder abgestaubt habe. Ich habe wieder nur die Last angeschlossen und der MOSFET schaltet mittels des Treibers mit einem Duty Cycle von 30%, 12V auf die 3 Ohm Last. Die Kurvenform sieht ähnlich aus, wie die bereits gemessene. In diesem Sinne hat sich mein Problem theoretisch erledigt. Falls jemand aber noch Vorschläge hat, was ich falsch gemacht haben könnte immer her damit. Ich würde gerne einige Schlüsse daraus ziehen. Vielen Dank bis hierhin an alle, die mir geholfen haben.
Benjamin K. schrieb: > Falls jemand > aber noch Vorschläge hat, was ich falsch gemacht haben könnte immer her > damit. Ich bleibe dabei: als wahrscheinlichste Erklärung gehe ich weiter davon aus, dass du nur beobachtest, wie sich der Eingangsverstärker des Oszis von einer massiven Übersteuerung erholt. Dass der Strom in deinen Messungen mit dem Digitaloszi während der low-Phase negativ ist, ist ein deutliches Indiz für einen Artefakt. Dass die Kurve mit unterschiedlichen Schaltungen (aber dem gleichen Oszi) identisch ausschaut ebenfalls. Und dass das Analogoszi ein ungefähr ähnliches Verhalten zeigt ist kein Widerspruch, weil auch dessen Verstärker keine massive Übersteuerung mögen. Wenn du es weiter untersuchen möchtest: 1) du könntest die Empfindlichkeit des Oszis mal zumindest so weit verdrehen, dass sich der 30mV-Peak noch auflösen lassen sollte (indem du Biterweiterung... benutzt und nach der Messung in die Kurve reinzoomst). Ändert sich der Peak proportional zur Oszi-Einstellung (wie es bei einem echten Signal sein sollte) oder ändert sich die gemessene Peakform (das wäre bei einem Messartefakt der Fall - wobei kaum vorhersagbar ist, ab welcher Oszieinstellung das erkennbar wird). Wenn der Peak verschwindet obwohl 30mV noch auflösbar sein sollten, dann kann es auch einfach bedeuten, dass die Übersteuerung nicht mehr so extrem ist und der Artefakt verschwindet. 2) du könntest weiter im 10mV-Bereich messen und das Messsignal auf dem Weg zum Oszi begrenzen, um die Übersteuerung zu vermeiden. Also meinetwegen vom Shunt weg einen 2kOhm Widerstand in Serie mit einer 1N4148 gegen GND. Und mit dem Oszi (weiterhin mit Tastteiler x10) misst du nur den Spannungsabfall an der Diode. Im Bereich von 30mV und 100µs sollte das dein Signal nicht erkennbar verfälschen. Aber Spannungen von mehr als ein paar hundert mV werden damit vom Oszi weggehalten, so dass keine massive Übersteuerung auftreten sollte.
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Hallo Achim, als erstes vielen Dank für die ausführliche Antwort. Super Idee mit der Clamping Diode! Das werde ich mir auf jeden Fall merken. Ich habe deinen Versuch nun einmal mit 2 Schottky (um die negative Spitze auch noch zu schmälern) ausprobiert. Der Verlauf sieht nun deutlich plausibler aus (Bilder sind im Anhang). Es handelt sich hierbei wieder nur um den Drainstrom ohne angeschlossene KSQ. Leider funktioniert die Schaltung heute nicht mehr. Ich wollte aufgrund der vermeintlich besseren Ripple Rejection eine Stromquelle auf Basis des LM317 verwenden. Die Höhe des Stromes der diskret aufgebauten KSQ schwankte um ca. 800µA unter Volllast. Da der nachfolgende Differenzverstärker eine relativ große Verstärkung besitzt, schlägt sich das leider recht stark im Endergebnis nieder. Dazu kann ich aber erst morgen noch passende Bilder hochladen. Ich habe morgen außerdem die Möglichkeit die Messungen mit einem 12Bit Oszilloskop zu wiederholen. Allerdings benötigt der Drainstrom für meinen Geschmack trotzdem recht lange um gegen 0 zu laufen. Oder täusche ich mich? Die Induktivität meiner Last habe ich mit einem Wayne Kerr Component Analyzer zu 330nH bestimmt.
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