Hallo, ich arbeite an einer Schaltung mit Transistoren. Es handelt sich um einen Verstärker bei dem es auf schnelle Schaltflanken bei hohen Spannungen (ca. 300V) ankommt. Ziel sollten 150V/us sein. Nun verwende ich MJE340 und MJE350. In der Simulation dimensioniere ich das so, dass die gewünschten Schaltflanken passen. Baue ich das aber auf sind die Flanken rund 2mal langsamer. Ich muss dann erst den Querstrom entsprechend erhöhen um auf die Sollzeiten zu kommen. Ich vermute dass die Transistoren die ich hier habe eine wesentlich höhere CJC (Kollektor-Basis-Kapazität) besitzen. Im Model sind es ca. 10pF. Packe ich einen 8pF zusätzlich in die Simulation stimmt das Ergebnis mit meinen Messungen überein. Zur CJC findet sich ja im Datenblatt keine Angabe. Auch nicht zum Toleranzbereich dieses Wertes. Kann es sein, dass sich Simulation (mit Model vom Hersteller) diesbezüglich so stark unterscheiden?
Daniel S. schrieb: > Zur CJC findet sich ja im Datenblatt keine Angabe. Auch nicht zum > Toleranzbereich dieses Wertes. Kann es sein, dass sich Simulation (mit > Model vom Hersteller) diesbezüglich so stark unterscheiden? Das kann schon sein. Modelle haben Grenzen bzw. Abweichungen zu den realen Bauteilen.
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Model Generated by MODPEX
*Copyright(c) Symmetry Design Systems*
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SYMMETRY OR ITS LICENSORS
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* Interface Technologies www.i-t.com *
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.MODEL mje340 npn
+IS=1.03431e-13 BF=172.974 NF=0.939811 VAF=27.3487
+IKF=0.0260146 ISE=4.48447e-11 NE=1.61605 BR=16.6725
+NR=0.796984 VAR=6.11596 IKR=0.10004 ISC=9.99914e-14
+NC=1.99995 RB=1.47761 IRB=0.2 RBM=1.47761
+RE=0.0001 RC=1.42228 XTB=2.70726 XTI=1
+EG=1.206 CJE=1e-11 VJE=0.75 MJE=0.33
+TF=1e-09 XTF=1 VTF=10 ITF=0.01
+CJC=1e-11 VJC=0.75 MJC=0.33 XCJC=0.9
+FC=0.5 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5
+TR=1e-07 PTF=0 KF=0 AF=1
* Model generated on Feb 15, 2004
* Model format: SPICE3
8 pf hast du ganz schnell durch eine Leiterbahn. Zusätzlich hat die Leiterbahn auch noch eine Induktivität.
Lastkapazität berücksichtigt? So ein Tastkopf bringt auch schon mal locker 10pF mit.
Aber 8pF? Die Schaltung ist auf einem PCB aufgebaut. Die Leitungen sind maximal 2cm lang. Das sollten höchstens ein paar nH und ein paar Zentel pF sein.
Am Ausgang hängt eine 200pF Last. Da sollte der Tastkopf keine Rolle spielen. Am Ausgang ist auch noch eine Push-Pull stufe. Die macht das Signal nicht schlechter. Hat jemand Erfahrung mit MJE340 und MJE350?
Daniel S. schrieb: > Model Generated by MODPEX :-( > +CJC=1e-11 Das ist ein Pi*Daumen Standardwert, beruht nicht auf Messungen an realen MJE340.
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MJE340Test.jpg
23 KB
Ich möchte nicht die ganze Schaltung zeigen. Hier eine Testschaltung. Mir ist klar dass so nicht temperaturstabil usw. arbeitet. Es geht nur um den Test. C2 soll der Tastkopf sein. Die Simulation zeigt, dass ich auf eine Risetime von 800ns kommen sollte wenn C1 und C3 = 0F sind. Gemessen sind es 2,2us. Das entspricht ca. 4pF für C1 und C3. 8pF waren vorhin doch etwas hoch angenommen. In der Messung ist es ein fliegender Aufbau. Ohne GND Plan usw.
Daniel S. schrieb: > Ich möchte nicht die ganze Schaltung zeigen. Hier eine Testschaltung. Naja. Was soll das werden? Q2 arbeitet als Konstantstromquelle und Pegelwandler. Aber 120k Basiswiderstand sind nicht so dolle. Wo soll denn der Strom für die Ansteuerung von Q1 herkommen? Bau eine GESCHEITE Ansteuerung für Q1, z.b. mit einer echten Konstantstromquelle mit vielleicht 1-2mA, die an HV hängt. Die kann man dann auch problemlos mit einem NPN auf Masse kurzschließen. 150V/us sind nix Wildes, eher langsam. Soll das definiert so langsam schalten oder schaffst du nicht mehr?
Vermutlich ist Dir klar, daß C1 und C3 mit der Verstärkung der jeweiligen Stufe multipliziert zusätzlich eingehen? Miller-Effekt. Ob 4p oder 8p macht da große Unterschiede. Da spielen LP-Kapazitäten vergleichsweise kaum eine Rolle. Leider sind die Datenblätter zu den MJE340/350 sehr sparsam was Kapazitäten angeht. Hat vielleicht seinen Grund, das sind nicht gerade schnelle Schalttransistoren. Wieso setzt Du für Q3 nicht einen schnelleren Typ ein?
Falk B. schrieb: > Aber 120k Basiswiderstand sind nicht so dolle. Wo soll denn der Strom > für die Ansteuerung von Q1 herkommen? Das hatte ich übersehen. Wie soll sich die Kapazität umladen?
Hi was wäre denn ein schnellerer Typ? Ich bin da nicht fündig geworden. Nur langsamere. 300V und sollte ohne zusätzlichen Kühlkörper 500mW abkönnen. SMD ist natürlich auch ok.
Hi, ja Miller ist klar. Wegen der hohen Spannung ist das ja das Problem. Ich bin eigentlich nicht so der analog Elektroniker. Deswegen kenn ich keine Standardtypen und kann die Eigenschaften auch nicht wirklich am Datenblatt erkennen. Ich hatte Transistoren gesucht und dann aufgrund mangelnder Angaben im Datenblatt im Model nach dem CJC gesucht. Das ist natürlich nicht der einzige Parameter. Aber ich habe keinen mit geringerem CJC gefunden.
Daniel S. schrieb: > Das ist > natürlich nicht der einzige Parameter. Aber ich habe keinen mit > geringerem CJC gefunden. Schau dir mal BF459 und BF471 an. Das sind schnelle Videoendstufen.
Daniel S. schrieb: > Hi > was wäre denn ein schnellerer Typ? Ich bin da nicht fündig geworden. Nur > langsamere. 300V und sollte ohne zusätzlichen Kühlkörper 500mW abkönnen. > SMD ist natürlich auch ok. Da musst du heutzutage bei Mosfets suchen. Die MJE340 sind langsame Treiber für Audio. Der FZT558 oder der MMBT6520L (beide PNP), sollten schneller sein. Bei NPN ist die Auswahl grösser. Wenn du die Schaltung schneller bekommen willst, dann musst du 1. mit dem Strom rauf gehen, und 2. schauen, dass die Ansteuerung möglichst niederohmig ist (1 Ohm in deiner Sim ist eh schon gut).
Matthias S. schrieb: > Schau dir mal BF459 und BF471 an. Das sind schnelle Videoendstufen. Waren mal :-/
udok schrieb: > Matthias S. schrieb: >> Schau dir mal BF459 und BF471 an. Das sind schnelle Videoendstufen. > > Waren mal :-/ Beide lieferbar.
Danke für die Tips. Die MJE waren in der Simulation auch nicht langsamer als die FZT558/FZT458. Die hatte ich schon mal getestet. Aber ich glaube echt, dass das am Model liegt. Das ist aber echt doof wenn die Modelle die man findet nicht stimmen. Hat man irgendwie ne Chance aus dem Datenblatt das Model zu korrigieren?
Ja das ist leider ziemlich doof. Die Modele sind meist älter, als die Transistoren, und werden vom Original Hersteller kopiert, der sich vo xxx Jahren die Mühe gemacht hat, das Model zu erstellen. Genauso die Datenblätter. Diodes Inc. machen noch ziemlich gute Transistoren und Modelle, vielleicht mal da schauen, oder halt das Model anpassen. Du kannst die Modelle einfach anpassen, ist nur ein Text File. Wenn du mit dem Strom gar nicht raufgehen kannst, dann hilft noch eine Kaskoden Schaltung (2 NPN übereinander, Basis vom zweiten NPN sitzt auf fixem Potential), damit umgehst du den Millereffekt.
udok schrieb: > Aber werden sie noch hergestellt? Der TE spricht von einer Schaltung, an der er arbeitet. Dafür werden die weltweiten Vorräte sicher reichen. Ich tendiere zum BF459, der kann ein wenig mehr Strom ab.
H. H. schrieb: >>> 2SC3503/2SA1381 bzw KSC3503/KSA1381. >> >> Obsolete :-/ > > Quatsch! 2SC3503 - Obsolet KSC3503 - bekommst du noch
Wie kann ich dann ein Layout machen, bei dem ich die Toleranzen der Bauteile mit einbeziehe und die worst case Betrachtungen mache? Man kann ja schlecht alles austesten (Hitze, Alterung usw.)
Matthias S. schrieb: > Der TE spricht von einer Schaltung, an der er arbeitet. Dafür werden die > weltweiten Vorräte sicher reichen. Ich tendiere zum BF459, der kann ein > wenig mehr Strom ab. Wenn er schon mit der Anwenung nicht rausrückt, dann soll das auch mal verkauft werden. Ich finde es ja immer lustig, was da für ein Geheimnis draus gemacht wird, jeder der wirlich interessiert ist, hat den Schaltplan sowieso in kurzer Zeit kopiert.
Ich bin freiberuflich tätig. Ein Kunde hat mich gebeten seine Schaltung mal anzuschauen. Eigentlich ist das nicht mein Spezialgebiet. Aber um dort etwas Eindruck zu schinden wäre es halt gut wenn ich einen Vorschlag machen könnte der schneller und effizienter als der Aktuelle ist. Daher kann ich den Schaltplan nicht posten. Lieferfähig sollte er natürlich schon sein. Wenn möglich auch noch ein paar Jahre.
Daniel S. schrieb: > Wie kann ich dann ein Layout machen, bei dem ich die Toleranzen der > Bauteile mit einbeziehe und die worst case Betrachtungen mache? Man kann > ja schlecht alles austesten (Hitze, Alterung usw.) Dafür ist das Datenblatt da. Die Kapazitäten sind nicht sehr temperaturabhängig, eher Spannungsabhängig. Worst case Werte einsetzen, und auf der sicheren Seite sein, oder halt hoffen.
Daniel S. schrieb: > Ich bin freiberuflich tätig. Ein Kunde hat mich gebeten seine Schaltung > mal anzuschauen. Eigentlich ist das nicht mein Spezialgebiet. Merkt man. > Aber um > dort etwas Eindruck zu schinden wäre es halt gut wenn ich einen > Vorschlag machen könnte der schneller und effizienter als der Aktuelle > ist. Das wird eher eng. Dazu fehlt dir das Wissen und die Erfahrung. > Daher kann ich den Schaltplan nicht posten. Lieferfähig sollte er > natürlich schon sein. Wenn möglich auch noch ein paar Jahre. Ist das eine reine Schaltstufe oder eine lineare Endstufe? Ich denke mal erstes. Wenn ja, kann man 300V heute deutlich einfacher per MOSFET schalten, die sind eher ZU schnell als zu langsam. Die Verlustleistung ist da auch kaum die Rede wert, schon gar nicht bei 120k Last. Wenn man dir aber sinnvoll helfen soll, musst du schon mit ein paar Informationen rausrücken, siehe Netiquette. Welche Last soll wie schnell mit welcher Frequenz und Spannung geschaltet werden?
udok schrieb: > H. H. schrieb: >>>> 2SC3503/2SA1381 bzw KSC3503/KSA1381. >>> >>> Obsolete :-/ >> >> Quatsch! > > 2SC3503 - Obsolet Immer noch Quatsch!
Hi, das ist eine lineare Endstufe. Ihr habt mir sehr geholfen. Ich werde Bauteile bestellen und testen ob diese dann besser zur Simulation passen.
Hier noch eine Auswahlhilfe: https://www.diodes.com/products/discrete/bipolar-transistors/transistor-bjt-master-table/transistors-100v/#VCEO,%20VCES%20(V):%7B%22min%22%3A%22300%22%2C%22max%22%3A900%7D;IC%20(A):%7B%22min%22%3A0.05%2C%22max%22%3A%220.5%22%7D;PD%20(W):%7B%22min%22%3A%220.5%22%2C%22max%22%3A3%7D;Polarity:%5B%22PNP%22%5D;fT%20(MHz):%7B%22min%22%3A%2250%22%2C%22max%22%3A85%7D Bei 300 Volt würde ich mindestens einen 400 Volt Typ nehmen, und auf den SOA (Safe Operating Area) schauen. Sonst kann es böse Überraschungen geben.
Daniel S. schrieb: > Hi, > das ist eine lineare Endstufe. > > Ihr habt mir sehr geholfen. Ich werde Bauteile bestellen und testen ob > diese dann besser zur Simulation passen. Jaja, der Irrglaube, daß eine Simulation Wissen und Erfahrung ersetzt, ist weit verbreitet. Deine Testschaltung ist eine SEHR schlechte lineare Endstufe!
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300VVerstaerker.png
13 KB
Schade, daß du die Schaltung nicht zeigst. Ich hab mal eine angehängt, die ich mal fast identisch gebaut hatte. Die langsamere steigende Flanke macht etwa 300V/µs, der Ruhestrom der Treiberstufe ist 2mA, die mittlere Verlustleistung demnach 300mW je Transistor. Die Endstufe ist ohne Ruhestrom, Pulsströme etwa 100mA bei Umladung der 200pF mit der gezeigten Geschwindigkeit. Die Schaltung wurde absichtlich mit 0/5V übersteuert, um die SlewRate zu zeigen. Der Arbeitspunkt liegt bei ca 150V Ruhespannung am Ausgang. Auf die Diode kann man ggfs. verzichten, oder noch eine Schottky in Reihe schalten, je nach Anforderungen an die Übernahmeverzerrungen.
150V/us sind nun nicht wirklich so schnell. Und 120k // 10pF ist auch nicht die grosse Last. Ist die Last wirklich so mikrig? Und der Verstaerker ... ist doch eher ein Schalter, also ein Pegelwandler. Ich verwende hier eher normale P-FETs. Helfen wuerde es, wenn die Pulslaenge begrenzt waere, und die Duty Cycle auch. Also, mit einem P-FET, welcher an der Speisung haengt, muss man eigentlich nur hinreichend Ansteuerstrom bekommen. Das geht zB durch einen Emitterfolger. Und diesen Emitterfolger, welcher vielleicht 10V Hub bringen muss steuert man mit einer Stromquelle an. Zuoberst, fuer das Gate, die 10V, vielleicht einen 5k. dann unten die Stromquelle, die die Spannung bringt. Ich hab aehnlich schon 300V in 10ns geschaltet, in eine 50 Ohm Last.
Also sind die MJE340/350 eher 'geschossen'? Vermutlich hast Du nach Transistoren mit Uceo = 300V gesucht. Bei einer Last von 120k/10p braucht Du aber nicht solche 20W-Boliden in TO-126. Die sind eher auf hohe Spannungen bei größerer Last getrimmt als auf geringe Kapazitäten bzw. Geschwindigkeit. Schau lieber in Richtung BF420/421 o.ä. wie Elliot oben geschrieben hat.
Hi, Es gibt bei den Verstärkerberechnungen zumindest ein rechnerisches Problem: der Eingangswiderstand Die Modellrechnung "Vierpol nach Giacoletto" hilft da vielleicht etwas weiter. "...Ein solches, auch für höhere Frequenzen gültiges Ersatzschaltbild wurde von Giacoletto angegeben... Es gehört in das Gebiet der Hochfrequenztechnik..." Quelle: https://www.transkommunikation.ch/dateien/schaltungen/diverse_schaltungen/electronics_infos/Schaltungstechnik%20(Transistoren).pdf Seite 15ff ciao gustav P.S: Um praktisch zu werden: in Y-Verstärkern von Oszilloskopen findet man zum Beispiel BCY70 nehme an, die Slewrate der Schaltungen bei Oszilloskopen ist entscheidend.
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Bearbeitet durch User
Daniel S. schrieb: > Die Leitungen sind maximal 2cm lang. Das sollten höchstens ein > paar nH und ein paar Zentel pF sein. Nein. Ich würde da eher 1-5 pF erwarten.
Ich hab jetzt verschiedene Transistoren bekommen und getestet. Die MJE340 von ON Semi waren sehr langsam. Die hatten eine ziemlich große CJC. Die MJE von STM waren etwas besser. Die KSC3503/KSA1381 sind nochmal um einiges schneller. Mit den KSC3503/KSA1381 passt nun die Anstiegszeit. Danke für die Hilfe.
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