Thema: AC statisch schalten mit zwei antiseriell geschalteten Mosfets
("back to back").
Vorteile: kein Mindest/Haltestrom, theoretisch nur zum Umschalten
Leistung erforderlich.
Nachteil: Steuerspannung muss positiv ggü. Source sein, und daher in AC
Anwendungen "floaten", d.h. galvanisch getrennt.
Das wird vorwiegend wohl optisch gemacht (isolated gate driver), es gibt
aber auch ICs, die es induktiv, kapazitiv oder per HF machen und teils
so auch die Leistung zum Schalten übertragen (Si8751 - nicht erhältlich,
ADUM6132, ...).
Der Schalter mit seinen Dioden kann Teil eines Gleichrichters sein, aus
dem sich eine positive GS Spannung zur Ansteuerung erzeugen lässt - in
Serie mit der Last: https://www.ti.com/lit/ug/tiduc87a/tiduc87a.pdf
Oder benutzt Einweggleichrichtung und Linearregler:
https://www.electro-tech-online.com/articles/isolated-input-mosfet-ac-dc-solid-state-relay-ssr.792/
Hier Prinzipskizzen für kapazitives und induktives Einschalten:
https://www.eevblog.com/forum/projects/mosfet-ac-ssr/?all#msg658464
Oder man schaltet (ein und aus) induktiv mit Impulstrafo:
Beitrag "Re: 8x NMOS galvanisch getrennt schalten"
Beitrag "Re: 12-Kanal Phasenabschnittsdimmer"
Sehe ich das richtig, dass mit entsprechendem Wicklungsverhältnis sogar
die Hilfsspannung entfallen kann, wenn z.B. die Steuerung mit 3.3 V
läuft, der Mosfet aber eher 12V am Gate braucht?
Im Anhang ein fehlschlagender Versuch (rechnet ewig), sowas mit LTSpice
zu simulieren - könnte mir bitte jemand dabei unter die Arme greifen?
Zweitens die Frage nach der Umsetzung - kann das mit "irgendeinem"
Ringkern und "ein paar" Windungen klappen?
Für meine Zwecke würde es auch ausreichen, wenn die Ladung am Gate mit,
sagen wir, 1 mA, aufrechterhalten würde, und das Abschalten durch ein
Entladewiderstand am Gate passiert, so wie im eevblog - zu langsam (200
mA Last max)?
Steuerung per Mikrocontroller, µs-Pulse also kein Problem.
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pulse.asc.png
15 KB
Idefix schrieb: > Im Anhang ein fehlschlagender Versuch Der ist vor allem völlig unsinnig. Man kann die MOSFETs schon über einen Impulstrafo ansteuern, aber dazu muss man sie erstmal richtig verschalten, und es ist ein wenig mehr Hühnerfutter nötig. Wenn es nicht um Serienproduktion geht, dann ist Optokoppler und DC/DC-Wandler viel einfacher.
H. H. schrieb: > Der ist vor allem völlig unsinnig. > > Man kann die MOSFETs schon über einen Impulstrafo ansteuern, aber dazu > muss man sie erstmal richtig verschalten, und es ist ein wenig mehr > Hühnerfutter nötig. Ich höre!?
In der gezeigten Simu sehe ich keine Back-to-Back Schaltung. Und ja, die Ansteuerung wird so nicht funktionieren, und wenn sie es täte, würde der Mosfet gate-impulse sehen und nicht permanent durchschalten. Wenn längere Abschaltzeiten akzeptabel sind, kannst Du über einen Pulsübertrager und anschließenden Gleichrichtung mit Speicherkondensator und Entladewiderstand den MOSFET statisch durchschalten. So etwas ähnliches habe ich vor langer Zeit mit TRIACs realisiert: Über einen Pulsübertrager wurde ein mehr oder weniger symmetrisches 30kHz-Rechteck übertragen. Die Sekundärwicklung ging ganz ohne Gleichrichtung oder sonstige Bauteile direkt auf das gate des TRIAC. Wenn der Triggerstrom ausreicht, schaltet der TRIAC permanent durch - und die fetten Ringkerntrafos dahinter haben dann auch nicht mehr gebrummt.
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Bearbeitet durch User
Mark S. schrieb: > In der gezeigten Simu sehe ich keine Back-to-Back Schaltung. Das stimmt, ich habe den "low-side" FET weggelassen, da es mir in erster Linie um den Übertrager geht und die Gate-Kapazität. Wenn es der Simulation hilft, wäre eine einfache Ersatzschaltung ausreichend. Mark S. schrieb: > die > Ansteuerung wird so nicht funktionieren, und wenn sie es täte, würde der > Mosfet gate-impulse sehen und nicht permanent durchschalten. Wenn > längere Abschaltzeiten akzeptabel sind, kannst Du über einen > Pulsübertrager und anschließenden Gleichrichtung mit Speicherkondensator > und Entladewiderstand den MOSFET statisch durchschalten. Eigentlich ist hier der FET M1 der Gleichrichter und die Gatekapazität der Kondensator. Ein Experiment mit zwei 500V N-FETs zeigte, dass sie auch Sekunden nach Entfernen von 9V UGS noch durchgeschaltet bleiben (ca. 20W Last an 230VAC). Der Clou hier ist, dass durch einen Gegenimpuls auch aktiv abgeschaltet werden kann. Wie genau das geht, wollte ich in der Simulation anschauen, kann mir aber nicht erklären, warum sie so lange rechnet.
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6,9 KB
V2 im Anhang: zweiter Mosfet, AC, Kondensator entfernt, Initialspannung. Immer noch total langsam.
Oh, sollte da noch eine Freilaufdiode an den Trafo?
H. H. schrieb: > z.B. so macht man das. Danke. Wechselspannung übertragen, gleichrichten, Filtern, bei Unterschreiten mit PNP kurzschließen / abschalten. Das dürfte schneller sein als das langsame Ausschalten mit Widerstand, wie in meinen Links. Das könnte ja, mit ordentlich wickeln, vielleicht sogar direkt von zwei Mikrocontroller-Pins angetrieben werden? Liegt das Problem der Simulation vielleicht an den FETs oder der hochohmigen Masseverbindung? Anbei eine Variante mit schlechtem Gleichrichter an Kondensator und Entladewiderstand (ohne FETS), die zügig berechnet ist. Ich probier's jetzt mal wie im Eingangspost, ohne die dicken FETs.
Laden und Entladen (Induktivität umdrehen, Kondensatorspannung mit .ic "aufgeladen") funktioniert prinzipiell (C statt FETs). Allerdings erreicht ein 1:1 Trafo nicht die z.B. 10 V - wenn ich das Verhältnis ändere, sinkt die Ausgangsspannung..!?
H. H. schrieb: > z.B. so macht man das. Oder auch so, Artikel ganz unten. https://www.joretronik.de/Driver/LevelShift.html
Idefix schrieb: > Laden und Entladen (Induktivität umdrehen, Kondensatorspannung mit > .ic > "aufgeladen") funktioniert prinzipiell (C statt FETs). > Allerdings erreicht ein 1:1 Trafo nicht die z.B. 10 V - wenn ich das > Verhältnis ändere, sinkt die Ausgangsspannung..!? Die Schaltung ist komplett Murks! Dir fehlen offensichtlich die Grundlagen.
abc schrieb: > https://www.joretronik.de/Driver/LevelShift.html > Transparente Ansteuerung mit GDTs Danke, interessant. > Ein kurzer Steuerimpuls hat den Vorteil, dass der GDT mit minimaler Kerngröße und Windungszahl auskommt. i.d.R. reicht ein Ringkern mit 10mm Durchmesser und einer einzigen Windung. Die Pulse werden mit Logikbausteinen erzeugt, und sekundär wird aktiv umgeschaltet, denn: > Ein Spannungsanstieg am Drain von T3 kann sonst das Gate über dessen Miller-Kapazität soweit aufladen, dass er leitend wird. In vielen Anwendungen führt das sehr schnell zur Überhitzung und Zerstörung des MOSFETs.
H. H. schrieb: > Die Schaltung ist komplett Murks! > > Dir fehlen offensichtlich die Grundlagen. Das hast du bereits mitgeteilt. Du lässt durchblicken, dass ich es nicht kann, aber du. Dass ich es nicht kann, weiß ich, daher frage ich hier. Dass du es kannst, könntest du besser zeigen, in dem du mal was Konstruktives schreibst. Die Simulation mit Gate-Ersatz-Kapazitäts macht doch tendenziell, was sie soll. Oder nicht? Warum nicht? Oder ist deine gepostete Schaltung die einzig wahre Lösung? Warum?
Beitrag #6987969 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6987971 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6987976 wurde von einem Moderator gelöscht.
Idefix schrieb: > H. H. schrieb: >> Die Schaltung ist komplett Murks! >> >> Dir fehlen offensichtlich die Grundlagen. > > Das hast du bereits mitgeteilt. Du lässt durchblicken, dass ich es nicht > kann, aber du. Nein, darum geht es nicht. Sondern darum, daß Dir die zu Schaltungsverständnis und erst recht -entwicklung jedoch nun mal notwendigen Grundlagen fehlen. Hunz schrieb im Beitrag #6987969: > reibt sich die Hände. Weswegen genau? (Laß stecken. War szsg. eine rhetorische Frage.) > Ein ganz schlechter Charakter. Quatsch. Was Du machst, ist dagegen echt unterste Schublade.
Beitrag #6987990 wurde von einem Moderator gelöscht.
Hunz schrieb im Beitrag #6987969:
> Nicht ... provozieren lassen!
Ja, ich schäme mich schon, dass ich darauf eingegangen bin.
Aber lassen wir das, es gibt Erfreulicheres: mit einem 10mm Ringkern
(grün, falls das irgendwas über das Material sagt) mit 3:8 Windungen und
zwei N-Kanälern als "Empfänger" funktioniert es mit primär 3.3 V!
Trotz noch undefinierter Pulse scheinen die beiden FETs voll
durchzuschalten.
Mal schauen, ob ich brauchbare Messungen hinbekomme.
Die drei Windungen durch den Ringkern (10x5x3?) lassen sich natürlich nicht direkt mit dem Controller treiben, aber eine kleine H-Brücke erzielt das gewünschte Ergebnis (5V, 100 nF in Serie). Es funktioniert jedenfalls: ein 5us-Puls schaltet die beiden FETs richtig durch (zusammen etwa 0,6 Ohm) bei 25 W Last. Strombedarf < 1 mA. Schalten nahe Nulldurchgang durch simples Warten auf den Flankenwechsel der Netzspannung via Megaohm-Widerstand an den Controller (auch hier: Vorsicht, Lebensgefahr!). Messen am Gate ist schwierig, der Tastkopf stört... Es schwingt etwas, das liegt hoffentlich nur am fliegenden Versuchsaufbau. Und die Erhaltungspulse sieht man netzseitig, das sollte natürlich auch noch behoben werden. Monolog Ende. Danke für die Hilfe :-(
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