Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Widerstände berechnen und Schaltung verstehen


von Max (Gast)


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Hallo,

wir möchte für einen Uni-Projekt einen 24V 3A Motor PWM steuern. Dazu 
wurde von unserem Vorgänger die angehängte Schaltung entworfen. Wir sind 
uns nun nicht sicher, ob diese überhaupt funktioniert und ob die 
Widerstände richtig ausgelegt sind. Wir würden auch gerne verstehen, wie 
die Schaltung funktioniert.

Datenblätter:
Transistor: https://docs.rs-online.com/3bb0/A700000006782199.pdf
MOSFET: https://www.vishay.com/docs/91021/irf540.pdf

Folgende Gedanken/Fragen sind dabei entstanden:

1. R1/R2 bilden einen Spannungsteiler, sodass 12V am Gate des Mosfets 
anliegen und dieser voll durchsteuert.

2. Der MOSFET ist richtig ausgelegt was ID und UDS angeht.

3. Die abfallende Leistung am MOSFET sind 3A^2 * 0.077Ohm = 0.63W
Kann man das auf die Platine abführen oder braucht man eine externe 
Kühlung?

4. Der Transistor schaltet die geteilete Spannung (UDS) gegen GND und 
schaltet, den MOSFET vollständig damit aus.

5. Wie kommt man auf die 10kOhm bei R3? Wurde da ca. 3,3V minus den 
Abfall am Transistor von ca. 0.8V (bei voller Sättigung) = 2,5V. 2,5V / 
1kOhm = 2,5mA (IB). Daraus würde bei einer Verstärkung von 180 ja 
folgen, dass IC = 450mA ist. Macht das Sinn? IC ist im Datenblatt mit 
100mA max angegeben. Es werden ja über die 10kOhm an R1 eh nicht 450mA 
fließen. Also ist das gut wenn an IB mehr anliegt, als an IC eigentlich 
benötigt wird?

6. R4 ist 10kOhm als Pull-Up sinnvoll? Wie berechnet man einen Pull-Up 
im Allgemeinen?

7. Wie könnte man die max. PWM Frequenz berechnen. Im Datenballt des 
Transistor hab ich folgendes gefunden: transition frequency = 100Mhz,
beim MOSFET sind dort Ein-Ausschalt-Zeiten von 10-50ns(=20MHz) angeben. 
Heißt das man könnte das theoretisch mit 20MHz betreiben? Es kommt mir 
sehr viel vor. Wir planen etwas um die 10kHz, wäre das machbar? Wo ist 
die Grenze? Wie wird die berechnet?

Vielen Dank

: Verschoben durch Moderator
von Wastl (hartundweichware)


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Lerne selbst und verstehe.

Hier ist alles mundgerecht serviert. Mit für dich passendem Beispiel.
Motoransteuerung mit PWM

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (christian_m280)


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Max schrieb:
> nicht sicher, ob diese überhaupt funktioniert

Schon lange keine so schlimme Schaltung gesehen. Und nein, die 
funktioniert nie und nimmer! Schon der erste Transistor sperrt nie mit 
diesen lustigen Widerstandswerten...

Wastl schrieb:
> Hier ist alles mundgerecht serviert. Mit für dich passendem Beispiel.
> Motoransteuerung mit PWM

Gruss Chregu

von Wastl (hartundweichware)


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Christian M. schrieb:
> Schon lange keine so schlimme Schaltung gesehen.

Deswegen hat ja auch "jemand anders" die Schaltung gemacht.

Max schrieb:
> Dazu
> wurde von unserem Vorgänger die angehängte Schaltung entworfen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Max schrieb:
> Die abfallende Leistung am MOSFET sind 3A^2 * 0.077Ohm = 0.63W
> Kann man das auf die Platine abführen oder braucht man eine externe
> Kühlung?
Nur, wenn er statisch dauerhaft eingeschaltet ist. Bei PWM spielt das 
Tastverhältnis rein und vor allem: die Schaltverluste.

Max schrieb:
> Kann man das auf die Platine abführen oder braucht man eine externe
> Kühlung?
Kommt auf die Umgebung der Platine an.

> transition frequency = 100Mhz
Glaub mir: du willst gar nicht mehr so schnell schalten, wenn du fich 
mal ins Thema "Störstrahlung" eingelesen hast.

Aber keine Sorge: mit der übrraus hochohmigen Ansteuerung wird das nucht 
mal was im 1kHz Bereich...

Edit: die schnarchlangsame Freilaufdiode taugt nur, wenn der Sttom 
zwischen den Einschaltpunkten auf 0 gefallen ist.

BTW: warum eigentlich eine so hohe PWM Frequenz mit 10 kHz?

: Bearbeitet durch Moderator
von Michel M. (elec-deniel)


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: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Ich würde folgende Änderungen durchführen:

- R4 gegen Ground schalten
- Q2 mit einem Emitterwiderstand versehen, an dem im durchgestalteten 
Zustand von Q2 1V am Emitterwiderstand abfallen (der FET schaltet bei 1 
V noch nicht durch). Damit wird verhindert, dass Q2 in die Sättigung 
gesteuert wird und sich damit die Schaltzeiten erhöhen
- statt der Freilaufdiode würde ich ein Snubber oder Clamping Netzwerk 
vorsehen um die Selbstinduktionsspannung am Motor rascher abzubauen 
https://www.electronics-tutorials.ws/de/transistoren/mosfet-als-schalter.html#Einfacher_Leistungs-MOSFET-Motor-Controller, 
auch kann es notwenig sein eine Diode zwischen Motor und FET zu 
schalten, da sonst die Induktionsspannung von der Substratdiode des FETs 
geklammert wird. Die Zenerdiode kann nach der maximalen 
Drain/Sourcespannung dimensioniert werden.

Ich würde vom Motor die Induktivität und den Serienwiderstand messen und 
die Schaltung mit LTSpice simulieren.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Max schrieb:
> R1/R2 bilden einen Spannungsteiler, sodass 12V am Gate des Mosfets
> anliegen und dieser voll durchsteuert.

Ja, vor allem das Gate nicht 24V abbekommt denn es hält nur 20V aus.
Leider ist die Losung mit dem hochohmigen Spannungsteiler nicht 
besonders gut. Besser eine 18V Z-Diode parallel zum Widerstand nach 
Masse.

> Der MOSFET ist richtig ausgelegt was ID und UDS angeht.

Halt grosse Bauform und uralt, was sich in hohem Leitwiderstand und 
damit Verlusten ausdrückt.

> Die abfallende Leistung am MOSFET sind 3A^2 * 0.077Ohm = 0.63W
> Kann man das auf die Platine abführen oder braucht man eine externe
> Kühlung?

Ein TO220 wird bei 0.63W spürbar warm geht aber nicht kaputt.

> Der Transistor schaltet die geteilete Spannung (UDS) gegen GND und
> schaltet, den MOSFET vollständig damit aus.

Ja

> Wie kommt man auf die 10kOhm bei R3?

Ich sehe da 1k. Und 1k nach 3.3V. Fer Bipolarzransistor wird nie 
ausschalten.

> Wurde da ca. 3,3V minus den Abfall
> am Transistor von ca. 0.8V (bei voller Sättigung) = 2,5V. 2,5V / 1kOhm =
> 2,5mA (IB). Daraus würde bei einer Verstärkung von 180 ja folgen, dass
> IC = 450mA ist. Macht das Sinn?

Nein.

Mehr als 24V/10k=24mA muss er eh nicht schalten.

> IC ist im Datenblatt mit 100mA max
> angegeben. Es werden ja über die 10kOhm an R1 eh nicht 450mA fließen.

Eben.

> Also ist das gut wenn an IB mehr anliegt, als an IC eigentlich benötigt
> wird?

Nein. IB sollte schon geringer als IC sein. Aber nicht um die ominöse 
Stromverstärkung hFE die nämlich meist bei 5V zwischen C und E gemessen 
wird und den analogen Bereich des Transistors kennzeichnet, sondern mit 
der bei UCEsat angegebenen die den Schaltbetrieb kennzeichnet, meist 
IC=10xIB, bei besseren Transistoren IC=20xIB.

> R4 ist 10kOhm als Pull-Up sinnvoll? Wie berechnet man einen Pull-Up im
> Allgemeinen?

Wie schnell du die Kapazität am Ausgang umladen willst. Wurde hier nicht 
getan.

> Wie könnte man die max. PWM Frequenz berechnen.

50Hz. Die 1N4007 ist nicht schneller.

> Im Datenballt des
> Transistor hab ich folgendes gefunden: transition frequency = 100Mhz,
> beim MOSFET sind dort Ein-Ausschalt-Zeiten von 10-50ns(=20MHz) angeben.
> Heißt das man könnte das theoretisch mit 20MHz betreiben?

Nein, bremsend ist die Kapazität des IRF540 mit 1.7nF die über 10k 
aufgeladen wird.

> Es kommt mir
> sehr viel vor. Wir planen etwas um die 10kHz, wäre das machbar?

Nicht mit der 1N4007, du brauchst eine schnellere Diode. Dann schon.

> Wo ist
> die Grenze?

Manche Schaltregler arbeiten inzwischen mit über 1MHz.

> Wie wird die berechnet?

siehe oben. Passende Bauteile und nicht die murksige Schaltung.

Ich würde erst mal messen, was der Motor braucht wen er blockiert, das 
werden mehr als 3A sein, eher 30A, und die Elektronik darauf auslegen.

Dann suchst du, ob du einen N-Kanal MOSFET findest der das direkt mit 
3.3V angesteuert schalten kann. PH2925U hält allerdings nur 25V aus, bei 
24V Versorgung etwas knapp. Der 30V STC6NF30V schaltet nur 12A. Mit 30V 
oder 40V gibt es kaum MOSFETs die bei unter 3V Gate-Spannung über 30A 
durchschalten können.

Also suchst du moderne normale MOSFETs und akzeptierst, dass du einen 
Gate-Treiber brauchst.

Nehmen wir statt dem steinalten IRF530 mal was moderneres aber ebenfalls 
im grobmotorischen TO220

PSMN1R9-40PL

Der hat 1.7mOhm und bei 30A gerade mal 1.5W Verlust, das hält der ohne 
Kühlung aus, bei 3A quasi gar keinen Verlust.

Er braucht einen MOSFET Treiber der zwischen 9 und 18V ans Gate legt, 
12V wäre ok.

Der TPS2811 macht das dank internem Spannungsregler direkt an 24V. Man 
könnte die 24V auch erst mit einem normalen Spannungsregler auf 12V 
runterregeln und dann ein kommerzielles Gate-Treiber-IC wie MC34151 
nehmen.

Aber ich folge mal deinem Spannungsteileransatz:
1
+24V-------+-------+-------+----+
2
           |       |      _|_   |
3
          10k      |SB540 /_\ Motor
4
           |    Q3 |       |    |
5
           +------|< BC338 +----+
6
           |       |E      |
7
       +---+--|<|--+------|I PSMN1R9-40P
8
 BC338 |  _|_1N4148     Q1 |S
9
--1k--|<  /_\ ZD10         |
10
    Q2 |E  |               |
11
GND----+---+---------------+
Warum ist diese Schaltung so viel besser als eure ?

Es gibt keinen R4 der die Funktion verhindert.
Q2 bekommt nach wie vor 2mA Basisstrom und kann damit das MOSFET Gate 
mit vielen hundert Milliampere schalten um ihn auf 0V zu entladen.
Aber das Gate wird nicht mehr über 10k mit ca. 2mA langsam geladen, 
sondern Q3 verstärkt den Strom um seine Stromverstärkung, also eher 
200mA Gate-Ladestrom und damit 100 x schnellere Umschaltzeit, damit 
gehen nicht nur 10kHz sondern auch 100kHz.

Und die Spannung am Gate wird nicht durch einen Spanungsteiler, sondern 
mit der ZD10 Zenerdiode daran gehindert, über 10(20)V zu bekommen. Die 
1N4148 würde jede höhere Spannung ableiten.
Der MOSFET schaltet so niederohmig, das er keine Kühlung braucht.
Und die SB540 als Freilaufdiode verträgt auch hohe Schaltfrequenzen und 
genug Strom.

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (hildek)


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Max schrieb:
> Folgende Gedanken/Fragen sind dabei entstanden:
Gut, ich werde versuchen, sie zu beantworten.
> 1. R1/R2 bilden einen Spannungsteiler, sodass 12V am Gate des Mosfets
> anliegen und dieser voll durchsteuert.
Der Grund ist eher, dass das Gate keine 24V verträgt. Der Teiler 
begrenzt es auf 12V und wenn der Q2 leitet, sind 0V am Gate.
Für zügiges Schalten (PWM) sollten sie etwas niederohmiger gewählt 
werden.

> 2. Der MOSFET ist richtig ausgelegt was ID und UDS angeht.
Ja, der kann viel auch viel mehr. Etwas besser wäre einer mit kleinerem 
R_DS_on. Das entspannt auch den nächsten Punkt.

> 3. Die abfallende Leistung am MOSFET sind 3A^2 * 0.077Ohm = 0.63W
> Kann man das auf die Platine abführen oder braucht man eine externe
> Kühlung?
Wie schon gesagt, 0.077Ω sind für einen MOSFET nicht gerade wenig. Es 
gibt welche, die kommen auf Werte unter 10mΩ. Aber das alleine macht 
noch nicht die Verlustleistung aus. PWM heißt häufiges Ein-/Ausschalten 
und wenn der Übergang nicht schnell genug erfolgt, dann bringt das 
zusätzlich Verlustleistung.
Frei stehend würde ich ihn nicht betreiben, aber auf eine Platinenfläche 
mit einigen cm² geschraubt wird es gehen. Er darf ja auch warm werden - 
Sperrschicht bis max. 175°C. Das sollte man aber schon vermeiden: unter 
100°C bleiben!
Wenn er stehend betrieben werden soll: es gibt kleine Aufsteckkühlköper.

> 4. Der Transistor schaltet die geteilete Spannung (UDS) gegen GND und
> schaltet, den MOSFET vollständig damit aus.
Ja.

> 5. Wie kommt man auf die 10kOhm bei R3? Wurde da ca. 3,3V minus den
> Abfall am Transistor von ca. 0.8V (bei voller Sättigung) = 2,5V. 2,5V /
> 1kOhm = 2,5mA (IB). Daraus würde bei einer Verstärkung von 180 ja
> folgen, dass IC = 450mA ist. Macht das Sinn? IC ist im Datenblatt mit
> 100mA max angegeben. Es werden ja über die 10kOhm an R1 eh nicht 450mA
> fließen. Also ist das gut wenn an IB mehr anliegt, als an IC eigentlich
> benötigt wird?
R3 hat in deinem Bild 1kΩ. Das ändert aber nichts an deiner nicht ganz 
richtigen Betrachtung. Die 2.5mA Basisstrom könnten den Transistor zu 
50-100mA Kollektorstrom veranlassen, deshalb müssen die aber noch lange 
nicht fließen. Es sind höchstens 24V/R1, also gerade mal 2.4mA, die hier 
fließen können. Allerdings: die geladene Gatekapazität liefert ganz kurz 
einen höheren Strom. Und das kann dann schon für µs die 100mA erreichen.

> 6. R4 ist 10kOhm als Pull-Up sinnvoll? Wie berechnet man einen Pull-Up
> im Allgemeinen?
Ob du R4 brauchst (im Bild auch nur 1k) oder nicht hängt davon ab, 
welche Art Quelle 'PWM_3V3' liefert. Ein normaler Push-Pull-Ausgang 
eines µC braucht R4 überhaupt nicht. Und hat der Treiber einen 
Open-Collector-Ausgang, dann bestimmt R4 den Basisstrom und R3 kann 
entfallen.
So jedenfalls hast du an der Basis immer einen Strom und Q2 wird nie 
ausschalten.

> 7. Wie könnte man die max. PWM Frequenz berechnen. Im Datenballt des
> Transistor hab ich folgendes gefunden: transition frequency = 100Mhz,
> beim MOSFET sind dort Ein-Ausschalt-Zeiten von 10-50ns(=20MHz) angeben.
> Heißt das man könnte das theoretisch mit 20MHz betreiben? Es kommt mir
> sehr viel vor. Wir planen etwas um die 10kHz, wäre das machbar? Wo ist
> die Grenze? Wie wird die berechnet?
Du wirst es kaum schaffen, auch nicht mit allen bekannten Tricks um die 
Sättigung zu vermeiden, den BC847 auf über 10MHz Schaltfrequenz zu 
bekommen. Und beim FET müsstest du es auch schaffen, die Gatekapazität 
entsprechend schnell zu laden und zu entladen.
die Gatekapazität liegt bei 1.7nF und deine Ansteuerung hat einen 
Quellwiderstand von 10kΩ (beim Einschalten). Rechne selber die 
Zeitkonstante aus - und die mal 3 genommen gibt in etwa die Flanke fürs 
Einschalten. Ausschalten geht schneller, weil der Q2 eben die genannten 
ca. 40-100mA fließen lässt.
Außerdem sind die Transitfrequenzangaben nur für den 
Kleinsignal-Linearbetrieb angegeben, wobei die Verstärkung dann auf 1 
gefallen ist. Aber du betreibst es im Schaltbetrieb und mit großen 
Signalen.
Für eine Motoransteuerung sind dir oben viele Hinweise gegeben worden. 
Grob habe ich entnommen, dass man da eher maximal 100Hz als PWM-Frequenz 
nimmt.

Ob 10kHz gehen? Nimm einen Pulsgenerator und gib auf den FET die 10kHz 
mit 12V Amplitude, 5kΩ Innenwiderstand (Mittelwert) und schau, was raus 
kommt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Nein, bremsend ist die Kapazität des IRF540 mit 1.7nF die über 10k
> aufgeladen wird.
Es wird korrekterweise über den Ersatzinnenwiderstand von R1||R2 = 5k 
aufgeladen. Was allerdings am Ergebnis nur wenig ändert...

Klaus H. schrieb:
> 5kΩ Innenwiderstand (Mittelwert)
Das Abschalten geht allerdings durchaus knackiger (weil niederohmiger) 
vor sich.

von Michael B. (laberkopp)


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Lothar M. schrieb:
> Es wird korrekterweise über den Ersatzinnenwiderstand von R1||R2 = 5k
> aufgeladen.

Du meinst, durch Parallelschaltung eines Widerstandes zum Kondensator 
geht das Aufladen des Kondensators schneller ?

Obwohl er ja zwar über 24V seinen Ladestrom bekommt, aber ab 12V leider 
alles durch den Parallelwiderstand abfliesst...

> Was allerdings am Ergebnis nur wenig ändert...

Eher wird er über 5k an 12V aufgeladen, das änder gegenüber 10k an 24V 
erst Mal nur wenig.

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (hildek)


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Michael B. schrieb:
> Du meinst, durch Parallelschaltung eines Widerstandes zum Kondensator
> geht das Aufladen des Kondensators schneller ?

Nein, bestimmt nicht. Meine Aussage oben: "Ansteuerung hat einen
Quellwiderstand von 10kΩ" stimmt damit nicht. Zu schnell gedacht 🙄.
Aber:
Entweder hätte ich ohne R2 24V mit 10k = 2.4mA oder mit R2 sind es 12V 
mit 5k Innenwiderstand. Sind irgendwie auch wieder 2.4mA 😀.
Nur: ohne R2 geht das Gate kaputt.
Also, einfach Ersatzquelle mit Innenwiderstand heranziehen.
Das Abschalten geht natürlich schneller.

Gewinnen kann man was beim gleichen Teilerverhältnis R1/R2, wenn man 
einen FET nimmt, der bei <5V schon voll leitet und trotzdem eine hohe 
Gatespannung verträgt. Die Spannung wird dann schneller erreicht und 
auch der Übergangsbereich ist damit schneller durchlaufen, denn die RC 
e-Kurve ist da noch steiler und der Bereich zwischen Aus und Ein enger.
Oder bei dem gegebenen FET den R1 kleiner wählt, z.B. um auf 18V 
Teilerspannung zu kommen. Der Strom ins Gate wird größer und ich bin 
schneller bei >10V angekommen.
Oder eben eine Kombination der beiden Varianten.

von Michael B. (laberkopp)


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Das kommt jedenfalls bei raus, wenn man es bei 10kHz simuliert.

Blau und Cyan die Schaltung unten,
Rot und Schwarz die Schaltung oben.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

ich würde eine halbe (oder volle) Brücke verwenden. Da ist alles 
Notwendige integriert. µC ran und los gehts.

von Klaus H. (hildek)


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Michael B. schrieb:
> Blau und Cyan die Schaltung unten,
> Rot und Schwarz die Schaltung oben.

Jetzt hättest du auch noch den asc-File anhängen können.
Welche Knoten sind denn 3, 4, 7, und 8?

von Joe L. (joelisa)


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>> beim MOSFET sind dort [Anm.: im Datenblatt] Ein-Ausschalt-Zeiten von
>> 10-50ns(=20MHz) angeben.
>> Heißt das man könnte das theoretisch mit 20MHz betreiben?
>
> Nein, bremsend ist die Kapazität des IRF540 mit 1.7nF die über 10k
> aufgeladen wird.

Tatsächlich werden die 1.7nF über den Innenwiderstand des Teilers (5k) 
geladen, entsprechend einer Zeitkonstante von 8.5ns. Ob diese 
Zeitkonstante sich „bremsend“ auswirkt entscheidet letztlich die Höhe 
der Schaltfrequenz.

von Michael B. (laberkopp)


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Nun, rot und cyan sind die Gate-Steuerspannungen und Schwarz und Blau 
die Drainspannung am MOSFET.

von Klaus H. (hildek)


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Danke, Michael B.
Der Unterschied ist nicht mehr wirklich groß, wenn man den R4 auf 3k3 
verkleinert. Gibt dann max. 18V am Gate und wie ich schon überlegt 
hatte: an der Last wird die Ausschaltflanke damit deutlich verbessert.
Imho rentiert sich der Aufwand mit dem zweiten Transistor nicht.

von Michael B. (laberkopp)


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Klaus H. schrieb:
> Imho rentiert sich der Aufwand mit dem zweiten Transistor nicht.

Heisst du Max ?

von Klaus H. (hildek)


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Michael B. schrieb:
> Heisst du Max ?

???

von Rainer W. (rawi)


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Max schrieb:
> Wir sind uns nun nicht sicher, ob diese überhaupt funktioniert

Ich bin mir sicher, dass sie es nicht tut, falls das PWM-Signal zwischen 
0V und 3.3V schalten sollte. Das würde schon an der Ansteuerung von Q2 
scheitern.

von Sophie T. (sophie_t)


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Rainer W. schrieb:
> Max schrieb:
>> Wir sind uns nun nicht sicher, ob diese überhaupt funktioniert
>
> Ich bin mir sicher, dass sie es nicht tut, falls das PWM-Signal zwischen
> 0V und 3.3V schalten sollte. Das würde schon an der Ansteuerung von Q2
> scheitern.

Bei 0V am Eingang, hast du einen niederohmigen Spannungsteiler 
(näherungsweise unbelastet), d.h. am BJT liegen ca. 1,65V an. Der BJT 
schaltet gar nicht ab.

von Klaus R. (klara)


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Wastl schrieb:
> Lerne selbst und verstehe.
>
> Hier ist alles mundgerecht serviert. Mit für dich passendem Beispiel.
> Motoransteuerung mit PWM

In der Tat. Einen wiklich schnellen Schalter mit üblichen diskreten 
Bauteilen findet man beim 1 Quadrantensteller. Diese Stufe habe ich 
erfolgreich in meiner Ingenieurarbeit im Jahr 1979 eingesetzt. Es ging 
dabei um einen Sperrwandler der aus 12 V 300 V für ein 
Mini-Röhrenfernsehen erzeugen sollte, nebst 2000 V für die Fernsehröhre. 
Der Power - Schalttransistor war ein 2N6079 von RCA. Die deutschen 
Leistungstransistoren waren noch nicht so weit.

Der Kniff bei dieser Schaltung ist, den Treiber nicht in die Sättigung 
zu bringen. Dafür sorgt die BAT42. Simpel, aber sehr wirksam!

https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM#1-Quadrantensteller_mit_diskretem_Highside-Mosfettreiber

https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Motor_PWM1_real.gif

Übrigens, LTspice ist Dein Freund und Helfer.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Sophie T. schrieb:
> Bei 0V am Eingang, hast du einen niederohmigen Spannungsteiler
> (näherungsweise unbelastet), d.h. am BJT liegen ca. 1,65V an.

Oh, oh - da fehlen ein paar gehörige Grundlagen.
Ein BJT ist stromgesteuert und der Spannungsteiler wird ganz kräftig 
belastet, weil die BE-Diode des BJT ganz fürchterlich unwillig ist, 
einen Wert für V_f von 1.65V anzunehmen. Dafür müsste an ganz gehöriger 
Strom fließen, den der Transistor mit schnellstem Ableben quittieren 
würde.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> da fehlen ein paar gehörige Grundlagen
Stichwort "Ersatzspannungsquelle mit Innenwiderstand"

von Sophie T. (sophie_t)


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Rainer W. schrieb:
> Sophie T. schrieb:
>> Bei 0V am Eingang, hast du einen niederohmigen Spannungsteiler
>> (näherungsweise unbelastet), d.h. am BJT liegen ca. 1,65V an.
>
> Oh, oh - da fehlen ein paar gehörige Grundlagen.
> Ein BJT ist stromgesteuert und der Spannungsteiler wird ganz kräftig
> belastet, weil die BE-Diode des BJT ganz fürchterlich unwillig ist,
> einen Wert für V_f von 1.65V anzunehmen. Dafür müsste an ganz gehöriger
> Strom fließen, den der Transistor mit schnellstem Ableben quittieren
> würde.

Okay stimmt mit (3,3-1.65)/500 = 3,3mA würde nicht hinhauen. 3,3mA an 
Basisstrom fließen nicht bei U_BE=1,65V :D

von Rainer W. (rawi)


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Sophie T. schrieb:
> Okay stimmt mit (3,3-1.65)/500 = 3,3mA würde nicht hinhauen. 3,3mA an
> Basisstrom fließen nicht bei U_BE=1,65V :D

Sieh es einmal umgekehrt:
Eine U_BE von 1,65V wirst du bei einem einfachen BJT mit sinnvollem 
Basisstrom nie und nimmer erreichen.
Was ist in der Schaltung überhaupt der tiefere Sinn von R4?

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (hildek)


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Rainer W. schrieb:
> Was ist in der Schaltung überhaupt der tiefere Sinn von R4?

Das ist schon sinnvoll, wenn der Ersteller weitergedacht hat als wir 
bisher: für eine alternative Bestückung je nach Treiberausgang!
1) Push-Pull-Treiber: R3 = 1k, R4 unbestückt.
2) OC/OD-Treiber: R3 = 0R, R4 ist der Arbeitswiderstand für OC/OD.

Aber ich dachte, diese Ecke sei schon weit oben geklärt gewesen?

von Manfred P. (pruckelfred)


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Sophie T. schrieb:
> Okay stimmt mit (3,3-1.65)/500 = 3,3mA würde nicht hinhauen. 3,3mA an
> Basisstrom fließen nicht bei U_BE=1,65V :D

Das kann ich im Kopf rechen!

Der Transistor begrenzt UBE auf 0,7 Volt. Den µC vereinfache ich so, 
dass der ohne Verlust 3,3 Volt High liefert und Low 0,0 erreicht.

Dann bekommt man High (3,3-0,7)/500 = 5,2 mA.

Ausgang low kommen von oben (3,3-0,7)/1000 = 2,6 mA, von denen der µC 
über 1k dann 0,7/1000 = 0,7 mA wegnimmt. Bleiben 1,9mA Basisstrom.

Wie bereits sofort am Anfang erklärt, bleibt der FET immer gesperrt.

Rainer W. schrieb:
> Was ist in der Schaltung überhaupt der tiefere Sinn von R4?
Der sorgt für FET-Aus, wenn der µC hochohmig oder abgeklemmt ist, also 
sinnvoll.

Der darf gerne nach links umsiedeln, direkt an den µC-Out, dann sehe ich 
offen 1,3mA Basisstrom, was mehr als genug ist.

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