Der Titel sagt eigentlich alles. Die Schaltung in push_pull_opto.png soll zum isolierten Ansteuern eines solid-state-relay benutzt werden. Die Schaltung besteht aus einem 4N25 Optokoppler der an einer Push-Pull Stufe zieht. Wenn ich die Schaltung in LTSpice simuliere bekomme ich das gewünschte Resultat, e.g. die Spannung an der Last R3 steigt/fällt auf VCC (+10V) bzw. VEE (-10V). Wenn ich die Schaltung auf dem Breadboard aufbaue und die push-pull Stufe weglasse funktioniert sie, d.h. der Emitter des Phototransistors bewegt sich zwischen VCC und VEE. Wenn ich allerdings die Push-Pull Stufe hinzufüge funtkioniert es nicht mehr. Wenn ich 5V auf den Eingang gebe sinkt die Spannung an der Last auf VEE (-10V). Wenn ich aber 0V auf den Eingang gebe steigt die Spannung an der Last nur auf ca. -2.8V (anstatt auf VCC=+10V). Habe leider nicht all zu viele Erfahrungen mit push-pull stages. Ich habe die current gains (hFE) der beiden Bipolartransistoren auf ca. 500 gemessen. Bin mir auch nicht sicher ob es ok ist, das gate des Phototransistor floating zu lassen in der Breadboardschaltung?
Angehängte Dateien:
-
push_pull_opto.PNG
19 KB -
simres.PNG
16 KB
Könnte mir vorstellen, dass der Pullup an den Basen zu schwach ist. Du hast da ja nur 100k verbaut. Versuch doch mal 10k. Außerdem wäre ein Widerstand direkt an jeder Basis noch ganz gut, damit der Basis-Strom nicht zu hoch werden kann. Und was ist im realen Aufbau für eine Last dran?
:
Bearbeitet durch User
Ich tippe mal auf Fehler im Aufbau. Bild wäre nett.
Habe den Pull-Up im Breadboard mit einem 10kOhm Pull-Up ersetzt ohne Erfolg. In der Realität hängen als Last die Gates zweier IGBTs dran. Ich habe die Schaltung auch bereits mit korrekter Last (also IGBT Gate-Kapazitäten) simuliert und die Simulation hat gut funktioniert. Rückblickend kommt mir das jetzt allerdings etwa suspekt vor. Kann man eine kapazitive Last überhaupt mittels einer bipolaren push-pull Stufe ansteuern? Scheint zumindest in der Simulation zu klappen... Muss wohl morgen den Aufbau nochmals überprüfen und den Thread hier updaten...
Hallo, ok, und hast Du die Schaltung auf dem Steckbrett mal ohne die IGBTs getestet? Kann es sein, dass Du die Transistoren falsch eingebaut hast? (Pins vertauscht?). Ja, ein Foto vom Aufbau wäre tatsächlich ganz gut.
Angehängte Dateien:
-
aufbau.PNG
1,4 MB
Hallo Ja, die Schaltung habe ich auf dem Steckbrett mit 18kOhm Last und 100kOhm Last getestet. Der Aufbau ist im Bild im Anhang gezeigt. Besten Dank
osterhase schrieb: > Der Aufbau ist im Bild im Anhang gezeigt. Leider ist die Verschaltung der Transistoren nicht brauchbar zu erkennen. Mir gibt aber sehr zu bedenken, dass wie die eingesteckt sind und dass die flachen Seiten in die selbe Richtung zeigen. Da ist wohl ein Transistor verdreht herum drin...
:
Bearbeitet durch Moderator
Lothar M. schrieb: > Da ist wohl ein Transistor verdreht herum drin... ... und zwar der obere von beiden...
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Da ist wohl ein Transistor verdreht herum drin... > ... und zwar der obere von beiden... Volle Zustimmung. War sowieso mein erster Verdacht deshalb die bitte um Bild.
Und dann scheint der Basisdraht für den unteren T an dessen E zu gehen.
:
Bearbeitet durch User
.. bitte Bild senkrecht von oben aufnehmen, hilft mir beim erkennen ...:-) https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber
osterhase schrieb: > Die Schaltung in push_pull_opto.png soll zum isolierten Ansteuern > eines solid-state-relay benutzt werden Ähem. Wenn wir man annehmen, daß das sinnvoll wäre, dann ist R2 mit 100KΩ ein bißchen sehr hochohmig. ABER: Was will man bei einem Solid-State Relais mit einer Push-Pull Stufe? Was will man bei einem Solid-State Relais mit einem extra Optokoppler? Ein Solid-State Relais ist doch selber bereits ein Optokoppler. Dessen Steuereingang geht mehr oder weniger direkt auf eine LED. Manchmal noch mit einem Vorwiderstand oder sonst einer Strombegrenzung (für einen weiten Bereich der Steuerspannung). Die ganze Schaltung ist vollkommener Unsinn. Das Solid-State Relais schließt man einfach an Stelle der LED im Optokoppler U1 an und fertig. Ob man R1 braucht oder ob der bereits im Solid-State Relais eingebaut ist, entnimmt man dem Datenblatt.
Ja. Aber von SSR war später dann plötzlich nicht mehr die Rede: osterhase (Gast) schrieb am/um 07.12.2020 21:22 >In der Realität hängen als Last die Gates zweier IGBTs dran. Ich habe >die Schaltung auch bereits mit korrekter Last (also IGBT >Gate-Kapazitäten) simuliert und die Simulation hat gut funktioniert.
Hallo Ich habe die Schaltung jetzt mit gedrehtem Transistor getestet und sie hat funktioniert. Bezügl. des SSR: Ich muss auf einem PCB einen Schaltmechanismus implementieren der ca. 800V isolieren kann. Dafür schalte ich zwei 1.2kV IGBTs "back-to-back" die dann als Solid-State-Relay funktionieren. Die Gates dieser beiden IGBTs steuere ich isoliert über den Optokoppler an. Ich habe nach SSRs für PCBs geschaut konnte allerdings nichts finden für 800V/10A.
osterhase schrieb: > Habe leider nicht all zu viele Erfahrungen mit ... LTSpice??? Du hast da einen Optokoppler der das Potential trennt. Vor allem GND. Das mag LTSpice und auch andere Simulationsprogramme nicht. Also die Masse, GND, ist rechts bei V1 vorhanden. Und links hast Du B1 mit Masse. Aber out_iso hat keine elektrische Verbindung mit der linken Seite. Das LTSpice nicht einen Fehler meldet wundert mich sehr. Kann sein das der Optokoppler keine unendliche Isolation hat. Verbinde fgnd mit einem sehr hohen Widerstand zu GND, die Masse. 10 - 100 MEG dürften nicht stören. Ein Tipp: Immer das asc-File mit dabei anhängen. mfg Klaus
:
Bearbeitet durch User
osterhase schrieb: > Bezügl. des SSR: Ich muss auf einem PCB einen Schaltmechanismus > implementieren der ca. 800V isolieren kann. Unklar. Brauchst du 800V Isolation zwischen Steuerseite und Lastseite oder tritt im (offenen) Lastkreis eine Spannung von 800V auf, die das SSR trennen können muß? > Dafür schalte ich zwei 1.2kV IGBTs "back-to-back" die dann als > Solid-State-Relay funktionieren. Die Gates dieser beiden IGBTs > steuere ich isoliert über den Optokoppler an. Mit anderen Worten: du baust dein eigenes SSR. Kann man natürlich machen. Ist aber nicht unaufwendig. Und es sieht so aus, als würdest du mit 800V im Lastkreis rechnen. > Ich habe nach SSRs für PCBs geschaut konnte allerdings nichts finden > für 800V/10A. SSR für 600V AC sind handelsüblich. Die sperren dann auch typisch bis 1200V Spitzenspannung. Die Bauform trägt der Tatsache Rechnung, daß die ca. 3V Spannungsabfall zu ordentlichen Leitverlusten führen. Bei deinen 10A immerhin 30W. Da braucht man einen Kühlkörper; direkte Montage auf der Platine bringt da eher nichts. Obwohl man natürlich ein Sandwich aus Kühlkörper, Platine und SSR bauen kann. Mit deinen IGBT änderst du die Physik nicht. Weniger als 3V Durchlaßspannung wirst du nicht erreichen. Von der Baugröße wirst du nichts gewinnen. Die dominiert sowieso der Kühlkörper.
Die Schaltung geht schon, die simuliert bloss!
Axel S. schrieb: > SSR für 600V AC sind handelsüblich. Die sperren dann auch typisch bis > 1200V Spitzenspannung. Die Bauform trägt der Tatsache Rechnung, daß die > ca. 3V Spannungsabfall zu ordentlichen Leitverlusten führen. Bei deinen > 10A immerhin 30W. Da braucht man einen Kühlkörper; direkte Montage auf > der Platine bringt da eher nichts. Obwohl man natürlich ein Sandwich aus > Kühlkörper, Platine und SSR bauen kann. > > Mit deinen IGBT änderst du die Physik nicht. Weniger als 3V > Durchlaßspannung wirst du nicht erreichen. Von der Baugröße wirst du > nichts gewinnen. Die dominiert sowieso der Kühlkörper. Die Schaltung habe ich nun mit einigen 600V IGBTs getestet, die bei mir rumlagen und sie funktioniert soweit wie erwartet. Mit den Leitverlusten in den IGBTs hast du natürlich recht. Das SSR kommt allerdings auf eine Platine drauf wo sowieso schon ein Kühlkörper mit Fan draufmontiert ist, ich mache den Kühlkörper dann etwas länger und schraube noch die IGBTs (mit Isopad) dran. Durch das SSR soll ein Kondensator resonant in Serie zur einer Spule geschaltet werden. Dadurch wird in meinem Versuchsaufbau ein Magnetfeld von ca. 100kHz erzeugt werden. Magnetfelder sollen aber auch closed-loop vorgegeben werden können mit einer Regelbandbreite von ca. 1kHz. Dazu wird der Kondensator über das SSR kurzgeschlossen (zuvor wird die Energie die im Resonanzkreis gespeichert wird durch einen Bremschopper absorbiert). Wenn das SSR allerdings offen ist muss es die resonante Spannung an der Kapazität blockieren und das werden ca. 800V bis 2kV sein. (Kann die Spannung nicht genau vorhersagen. Eigtl. sollte es mit 800V funktionieren, falls meine Versuche nicht funktionieren müsste ich die Resonanzfrequenz erhöhen was zu einer höheren Sperrspannungsbeanspruchung des SSR führen würde bis ca. 2kV). Für die Applikation dachte ich sei ein diskretes SSR nicht schlecht geeignet. Falls ich eine höhere Sperrspannung brauche kann ich einen IGBT mit höherer Sperrspannung nehmen (die gibt es bis ca. 3.5kV mit weniger als 3V Spannungsabfall).
>Dadurch wird in meinem Versuchsaufbau ein Magnetfeld >von ca. 100kHz erzeugt werden. Ein Optokoppler 4N25 ist bestimmt nicht das richtige für solch hohe Frequenzen, wenn die Schaltflanken noch einigermaßen erkennbar sein sollen. Und wie es mit Deinen IGBT dabei aussieht, musste halt mal in deren Datenblättern schauen ...
Jens G. schrieb: > Ein Optokoppler 4N25 ist bestimmt nicht das richtige für solch hohe > Frequenzen, wenn die Schaltflanken noch einigermaßen erkennbar sein > sollen. > Und wie es mit Deinen IGBT dabei aussieht, musste halt mal in deren > Datenblättern schauen ... Das SSR bzw. der Optokoppler muss nur geschaltet werden wenn die Schaltung vom Resonanzmodus (L und C schwingen) in den closed-loop modus (nur L wird mit Vollbrücke angesteuert) wechseln muss. Das geschieht mit einer Frequenz von max. 50Hz.
https://hackaday.com/2020/02/19/solid-state-relay-simulation/ https://www.vishay.com/docs/81646/vo14642a.pdf real world https://hackaday.com/2017/09/26/an-introduction-to-solid-state-relays/ oder Self-build :-) https://www.instructables.com/Make-Your-Own-Solid-State-Relay/
:
Bearbeitet durch User
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.