Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High Voltage Comparator Schaltung gesucht


von Roland D. (roland_d284)


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Hallo,

hat hier vielleicht jemand einen Tipp für folgendes Problem:

Verfügbare Spannungen:
V0 - Masse;
V10 - 10V Versorgungsspannung für Logik;
VPow - Versorgung der Leistungselektronik, irgendwo zwischen 25V und 
40V;
Vvar - Variable Spannung irgendwo zwischen -1V und 250V schwankend.

Gesucht:
Schaltung oder Baustein, welcher mir einen logischen Ausgang (0..10V) 
liefert je nach dem, ob Vvar > VPow ist oder nicht.

C-Syntax:
"Output = Vvar > VPow ? V10 : V0"

Oder invers dazu, macht nichts.

Meine Versuche in der Simulation irgendwie sowas mit P-Kanal-Mosfet oder 
PNP-Transistor hinzufummeln hat sich als viel zu langsam und ungenau 
erwiesen. Die Schaltzeiten sollten nämlich möglichst kurz sein, auf 
jeden Fall aber unter 100ns.
Ach ja, wenn der Schaltpunkt erst bei Vvar > VPow+2V liegt, macht das 
auch nicht so viel aus.
Hintergrund: Vvar ist mit einem Kondensator gestützt und wird mit einem 
Mosfet auf Masse gezogen. Wenn das aber in dem Augenblick passiert, wo 
Vvar besonders groß ist, tut es ziemlich weh - dann lieber noch etwas 
warten. Nach sehr langer Wartezeit wäre Vvar=VPow, aber so viel Zeit 
habe ich nicht.

Ideen? Danke, Gruß Roland

von Michael B. (laberkopp)


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Spannungsteiler vor normalem Komparator ? 100ns sind aber sportlich, ein 
LM393 tut es da nicht.

https://www.analog.com/en/parametricsearch/13007

von Peter D. (peda)


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Michael B. schrieb:
> 100ns sind aber sportlich

Warum muß das so schnell sein?
Der LM311 schafft immerhin 165ns.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter D. schrieb:
> Warum muß das so schnell sein?

Keine Ahnung, ich verstehe sein ganzen Text nicht,100ns vs.

Roland D. schrieb:
> dann lieber noch etwas warten.

und

Roland D. schrieb:
> Vvar ist mit einem Kondensator gestützt und wird mit einem Mosfet auf
> Masse gezogen.

erzeugt nur Fragezeichen was das soll.

von Joe L. (joelisa)


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Roland D. schrieb:
> Meine Versuche in der Simulation irgendwie sowas mit P-Kanal-Mosfet oder
> PNP-Transistor hinzufummeln hat sich als viel zu langsam und ungenau
> erwiesen. Die Schaltzeiten sollten nämlich möglichst kurz sein, auf
> jeden Fall aber unter 100ns.
> Ach ja, wenn der Schaltpunkt erst bei Vvar > VPow+2V liegt, macht das
> auch nicht so viel aus.

Eine Transistorschaltung mit 100ns ist nicht all zu sportlich. Und bei 
2V Schalttoleranz brauchst auch keine Klimmzüge machen.

Was meinst Du mit "zu langsam" und mit "zu ungenau"? Wie sieht die 
getestete (und durchgefallene) PNP- bzw. P-Kanal-Mosfet-Schaltung aus?

von Andrew T. (marsufant)


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Roland D. schrieb:
> Verfügbare Spannungen:
> V0 - Masse;
> V10 - 10V Versorgungsspannung für Logik;
> VPow - Versorgung der Leistungselektronik, irgendwo zwischen 25V und
> 40V;
> Vvar - Variable Spannung irgendwo zwischen -1V und 250V schwankend.

Also vereinfacht gesagt:

Du suchst eine Komparatorschaltung, bei der
Vpow die variable  Schwelle bestimmt,
und
Vvar ausgewertet wird.

Da Du
V10  als fix voraussetzt, und sinnigerweise daraus den Komparator 
versorgst: Vcc=V10

Du schaltest vor jeden der Eingänge des Komparators  einen 
Spannungsteiler
30:1, bleibst damit stets unter 10V an den Komparatoreingängen.

Für den Komparator wählst du
z.B. unter TI.com mit parametrischen Suche ein Modell,
das Dir schnell genug arbeitet und Du aus 10V versorgen kannst.

Hysterese einzubauen empfehle ich Dir, wenn Du am Umschaltpunkt keine 
störendes Fehlschalten willst.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Vergeß nicht die Streukapazitäten, die bestimmen wie niederohmig der 
Spannungsteiler sein muß bei gegebener Schaltzeit.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Abdul K. schrieb:
> Vergeß nicht die Streukapazitäten, die bestimmen wie niederohmig der
> Spannungsteiler sein muß bei gegebener Schaltzeit.

Genau deswegen habe ich diese einfache Variante mit dem Spannungsteiler 
zunächst garnicht gesehen, weil ich dachte, dass die nötigen Widerstände 
das Ding so langsam machen, dass das nicht geht. Aber falsch gedacht.
Rechenbeispiel: 100V, großer Widerstand vom Spannungsteiler soll 100mW 
abbekommen, dann muss er mindestens 100k haben. Aber wenn der dann in 
Reihe zu z.B. 1k auf Masse liegt (1:100 Teiler), dann liegt der 
"Teilerpunkt" ja mit 1k an der Aussenwelt, macht bei 10pF parasitär nur 
noch ein Tau von 10ns - also akzeptabel.

Danke an die Antworten hier, leider habe ich übersehen (das geht aus 
meiner Frage nicht hervor), dass ich mit der Lösung dieses Problems das 
Problem an sich nicht wirklich gelöst hätte. Ich muss noch mal an ganz 
anderer Stelle nachschauen.

Gruss, Roland

von Peter D. (peda)


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Roland D. schrieb:
> macht bei 10pF parasitär nur
> noch ein Tau von 10ns - also akzeptabel.

Du vergißt, auch zum oberen Widerstand liegt eine Kapazität parallel, 
die dann bei 10MHz/250V deutliche Überschwinger am 1k bewirkt. Quasi ein 
CR-Hochpaß 10pF/1k.
Du mußt den ohmschen Teiler mit einem kapazitiven Teiler kompensieren, 
wie es bei Oszi-Tastköpfen gemacht wird.

Woher kommen denn die 10MHz/250V, dafür ist ja schon ordentlich Leistung 
nötig.

von Roland D. (roland_d284)


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Hallo,

Nachtrag:

Michael B. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> Warum muß das so schnell sein?
>
> Keine Ahnung, ich verstehe sein ganzen Text nicht,100ns vs.
>
> Roland D. schrieb:
>> dann lieber noch etwas warten.
>
> und
>
> Roland D. schrieb:
>> Vvar ist mit einem Kondensator gestützt und wird mit einem Mosfet auf
>> Masse gezogen.
>
> erzeugt nur Fragezeichen was das soll.

Zwischen VPow und einem Knoten liegt eine Spule. Zwischen dem Knoten 
(Vvar) und Masse ein Kondensator. Von diesem Knoten geht auch noch eine 
Last nach Masse. Das Ding schwingt. Mit einem Mosfet ziehe ich diesen 
Knoten auf Masse, was unweigerlich die Energie im Kondensator in Wärme 
im Mosfet umsetzt (egal wie schnell der schalten kann). Ich möchte den 
richtigen Zeitpunkt abpassen. Die Schwingungsfrequenz ist aber sehr 
stark von jener unbekannten Last abhängig (hat Cs und Rs, halt 
unbekannt), daher kann ich den richtigen Zeitpunkt nicht einfach so per 
se festlegen sondern muss ihn ermitteln. Die Eigenfrequenz aus L und C 
(und Last) liegt aber in der Größenordnung von 200kHz und 1MHz.

Gruss, Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Hallo,


Peter D. schrieb:
> Roland D. schrieb:
>> macht bei 10pF parasitär nur
>> noch ein Tau von 10ns - also akzeptabel.
>
> Du vergißt, auch zum oberen Widerstand liegt eine Kapazität parallel,
> die dann bei 10MHz/250V deutliche Überschwinger am 1k bewirkt. Quasi ein
> CR-Hochpaß 10pF/1k.
> Du mußt den ohmschen Teiler mit einem kapazitiven Teiler kompensieren,
> wie es bei Oszi-Tastköpfen gemacht wird.

stimmt. Also noch komplizierter. Ich fahre wohl besser damit, das 
Problem garnicht erst auftreten zu lassen anstatt es auf diese Weise 
lösen zu wollen.

> Woher kommen denn die 10MHz/250V, dafür ist ja schon ordentlich Leistung
> nötig.

Nutzleistung sollen nachher mal 200W werden. Aber Hochspannungstrafo, 
Spulen, Kondensatoren.... da gibt es schon noch schnell mal 
Blindleistungen im kW-Bereich. Stell die die Fragen vor, die aufkommen, 
wenn man einen Boostwandler bauen will der 10kW im lückenden Betrieb 
macht - von denen ich 9,8kW wieder auf die Eingangsseite zurückspeise. 
Meine Leistung entnehme ich dem, was man sonst als snubber bezeichnet 
:-)

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