und - das Prinzip nicht verstanden. Aber so richtig nicht :-(
In der Simu bekomme ich das nicht nachgestellt. Ich versuche, die Photodioden mit einer Stromquelle zu ersetzen. Und die Werte zu raten. Ist angehängt - Falls es interessiert. Die erzeugte Gatespannung liegt im kV-Bereich...
Aber darum gehts mir eigentlich nicht.
Das ist ja eine Back-to-Back-Anordnung von zwei N-MOSFETs. Und der IC kann "bi-directional" schalten, also z.B. einen Sinus. Dann müsste doch bei AN die Gatespannung größer als die größte Spannung am Lasteingang sein, und bei AUS kleiner als die kleinste.
Wie können aus dieser Schaltung negative Spannungen an den Gates rauströpfeln?
Das ist ja eine Back-to-Back-Anordnung von zwei N-MOSFETs. Und der IC
kann "bi-directional" schalten, also z.B. einen Sinus. Dann müsste doch
bei AN die Gatespannung größer als die größte Spannung am Lasteingang
sein, und bei AUS kleiner als die kleinste.
Diese Aussage verstehe ich nicht, denn danach wäre ja eine (Spannungs-)Verstärkung mit MOSFETs unmöglich.
Wie können aus dieser Schaltung negative Spannungen an den Gates
rauströpfeln?
Wofür negative Spannungen? Es handelt sich um zwei N-Kanal-MOSFETs, deren Source-Anschlüsse zusammengeschaltet sind. Sie schalten also ein, wenn die Gates positiv ggü. der Sources aufgeladen werden und die Thresholdspannung überschritten wurde.
Aber ich verstehe die von Richard skizzierte Schaltung auch nicht. Ich würde vermuten, dass diese die Gates beim Ausschalten der Sende-LED schlagartig entladen soll. Also: sobald die Gate-Spannungen größer als die Spannung der Fotodioden-Kette ist, müsste der Transistor die Gates kurzschließen. Ich hätte jetzt so etwas wie eine Thyristorstruktur erwartet.
Du musst die Ansteuerung von den Mosfets potentialtrennen, das ist in
deiner Simu nicht gegeben, nimm eine gesteuerte Quelle.
Das war ein Missverständnis. Mein Notebook hatte die Seite von Richard nicht komplett geladen, daher hatte ich die Schaltung nicht gesehen und gedacht, du hättest eine entworfen die nicht richtig funktioniert.
Der RX-Optochip hat nur zwei Anschlüsse: Gates und Sources, keinen GND.
Was meinst Du mit RX-Optochip? Das Die der MOSFETs oder das PhotoMOS-IC?
Denn letzeres hat lt. der Abbildung in Richards Beitrag die gemeinsamen Sources an einem Pin und die beiden Drains an zwei weiteren Pins herausgeführt.
Ich verstehe Richards Schaltung so, dass die dort dargestellte Masse mit den Sources der beiden MOSFETs verbunden ist.
Wofür negative Spannungen? Es handelt sich um zwei N-Kanal-MOSFETs,
deren Source-Anschlüsse zusammengeschaltet sind. Sie schalten also ein,
wenn die Gates positiv ggü. der Sources aufgeladen werden und die
Thresholdspannung überschritten wurde.
Ja, aber um die bei negativer Eingansspannung (-VLoad) abzuschalten muss VGate doch auch negativ werden. Sonst leitet der obere NMOS durch die Body-Diode. Und der untere hätte am Gate GND, an Source -VLoad, somit positive VGs und leitet auch.
Ja, aber um die bei negativer Eingansspannung (-VLoad) abzuschalten muss
VGate doch auch negativ werden. Sonst leitet der obere NMOS durch die
Body-Diode. Und der untere hätte am Gate GND, an Source -VLoad, somit
positive VGs und leitet auch.
DAS zumindest lässt sich trefflich simulieren.
Die Simulation entspricht aber nicht der Schaltung von Richards IC. Dort liegt die Gatespannung ziwschen den beiden Sources und den beiden Gates, wird also nicht von der außen angelegten Spannung beinflusst.
Korrekur: Natürlich sind beide über die Sources potentialverbunden. Aber die äußere Spannung kann die Gate-Source-Spannungen nicht beeinflussen.
Danke! Dann habe ich diesen Thread offensichtlich nicht verstanden. Ich ging, wie geschrieben, von der Schaltung in Richards Bericht aus.
https://www.richis-lab.de/iso05.htm
Da hat der Ersteller künstlerische Freiheit genossen.
OK, das widerspricht jetzt zwar meiner Erfahrung mit Photorelais von NAIS (AQV257A), deren Funktionsdarstellung genau der von Richard dargestellten entspricht und die sich auch genau so verhalten: eine Last kann direkt an die beiden Source-Aufgänge geschaltet werden. Externe MOSFETs werden dort auch nicht benötigt. Anwendung: Zuschaltbare Terminierungswiderstände an CAN-Bus-Clients.
Argh, ich hab das Beispiel mit dem Koppler für externe MOSFETs extra
gewählt, ganz genau so ist das ja auch bei internen MOSFETs gemacht.
OK, jetzt verstehe ich Deinen Beitrag. Du meintest mit "herausgeführtem Gate und Source" das Die der Treiberschaltung, welches mit den beiden Dies der MOSFETs verbunden ist. Dem kann ich dann natürlich zustimmen. :-)
Ich habe da auch meine Zweifel. Die Schaltung wäre ja ein einfacher Transistor mit einem Basiswiderstand. Der macht erstens keine Hysterese und 2. wird dessen Stromaufnahme mit steigender Spannung immer größer. Der schließt eigentlich die Solarzellen kurz, da kommt nie ausreichend Spannung für die Gates raus.
Eigentlich sollte dort ein einfacher Widerstand reichen, welcher die Gate bei fehlendem Solarstrom auf Masse zieht und somit ausschaltet. Das kann man auch "schöner" und IC-tauglicher mit einer Konstantstromquelle machen. Vermutlich ist das auch so. Ich glaube, der Richi hat die Schaltung falsch aus dem Layout interpretiert.
Heinz, ich schätzte Deine Beiträge sehr, aber manchmal wäre es schön,
wenn Du ein, zwei weitere Sätze abgeben würdest.
Ich vermute, dass der Treiber auf dem Photo-MOS-Relais änhliche Funktionalität aufweist.
Grüßle,
Volker
Nachtrag: Mit einem kleinen Übertrager auf einem Ferritringkern konnte man mit dem MDC1000A tolle High-Side-Triber für Dauer-Ein entwickeln. Als Treiber dienten die "bösartigen" 74ACxx-TTLs.
Ich vermute, dass der Treiber auf dem Photo-MOS-Relais änhliche
Funktionalität aufweist.
DAS glaube ich schon eher! Und der Q1 auf den Bilder sieht so aus, als ob das 2 verschaltete Bipolartransistoren sind. Bin aber keine Experte für IC Design.
So könnte das funktionieren, auch wenn die Schaltung nicht so ganz mit
dem Layout in Übereinstimmung gebracht werden kann.
Schönes Ding. Allemal eine Größenordnung besser als mein Ansatz.
Aber jetzt komme ich wieder mit dem "bidirectional" aus dem Datenblatt. Dreht man die Polarität von V1 um, fließt kein nennenswerter Strom. Und - meinem Verständnis nach - sollte das der Fall sein?!
Aber jetzt komme ich wieder mit dem "bidirectional" aus dem Datenblatt.
Dreht man die Polarität von V1 um, fließt kein nennenswerter Strom.
Aber sicher! In der aktuellen Darstellung ist M1 in Vorwärtsrichtung und M2 in Inversrichtung aktiv. Sperren kann nur M1, bei M2 leitet immer die interne Bodydiode! Polt man um, dann halt anders herum. So kann man AC schalten.
Wenn man beide Drains verbindet, kann man knapp den doppelten Strom bei DC schalten.
Hey, hier gibt es ja einen Parallelunterhaltung und ich wurde gar nicht eingeladen! :)
Natürlich kann es sein, dass ich die Schaltung falsch interpretiert habe. Ein gewisses Restrisiko bleibt immer, schließlich hat jeder Prozess seine speziellen Eigenheiten und besonderen Strukturen. Außerdem kann man beziehungsweise kann ich nicht innerhalb der Schaltung mal schnell eine Messung machen.
Nach mehrmaligem Grübeln bin ich aber immer noch mit der optischen Analyse zufrieden. Bei der Schaltung werde ich langsam unsicherer...
Zuerst zur Optik:
Die Kondensatoren haben mich ursprünglich etwas irritiert, aber das müssen Kapazitäten sein. Eine Nutzung der Transistorstrukturen als Dioden oder Z-Dioden wäre möglich, dabei nutzt man aber üblicherweise nur einen pn-Übergang, Emitter und Kollektor zu kontaktieren wäre mir neu. Das würde auch noch nicht erklären warum man die Basisfläche so groß gemacht hat.
Der Transistor Q1 würde perfekt zu den bekannten Strukturen eines lateralen PNP-Transistors passen. Der Kreis in der Mitte, der Basisring drum herum und die passenden Farben, das spricht alles dafür.
Die Struktur R2 könnte rein theoretisch pn-Übergang verstecken und so ein Transistor oder sogar eine Transistorkombination sein. Ich kann aber nichts dergleichen erkennen und so klein sind die Strukturgrößen eigentlich nicht.
Dann nochmal zur Schaltung:
Vorweg fürchte ich, dass es schwierig sein wird eine ordentliche Simulation aufzuziehen. Das fängt mit den Photodioden an und geht weiter bei dem kleinen PNP-Transistor mit seinen schlechten Eigenschaften. Ich sage nicht, dass es unmöglich ist, aber auch die Auslegung nachzustellen dürfte schwierig werden.
Ein weiterer Versuch der Erklärung:
Kommt langsam etwas Licht auf die Photodioden und hätte man einen "ordentlichen Transistor Q1", dann würde dieser zuerst einmal den Stromfluss kurzschließen. Real wird vor allem bei höheren Strömen der Verstärkungsfaktor so schlecht sein, dass Vbe / R1 / R2 zum Großteil die Spannung vorgeben.
Mit mehr Licht und damit mehr Strom erhöht sich der Strom durch Q1. Ein um den Stromverstärkungsfaktor herunter geteilter Strom fließt über die Basis. Mit steigendem Kollektorstrom wird der Basisstrom aber irgendwann überproportional steigen weil der Verstärkungsfaktor sinkt. Bei kleinen lateralen PNP-Transistoren kann der Effekt sehr extrem ausfallen.
Hier das erstbeste Bild, dass ich dazu gefunden habe:
https://www.researchgate.net/figure/Beta-versus-collector-current-plot-of-a-1mm-x-1mm-lateral-PNP-device_fig5_228357624
Insgesamt dürfte sich der Transistor Q1 so verhalten, dass er ab einem gewissen Strom weniger Strom ableitet und sich so eine Art Hysterese einstellt: Mit steigendem Strom leitet Q1 erst immer mehr Strom ab, dann immer weniger.
Rückwärts sollte das ganze genauso funktionieren. Unterschreitet der Strom der Photodioden einen kritischen Wert, dann leitet der Transistor (im Verhältnis) wieder mehr Strom ab und beschleunigt so das Abschalten.
Ich habe das etwas missverständlich beschrieben und schreibe öfter mal von der Spannung, obwohl es mehr um den Strom geht. Das werde ich später noch einmal überarbeiten.
ich habe keine nennenswerte Ahnung von der Halbleiterfertigung, bin nur Anwender. Aber die große gelbe Fläche oberhalb R2 in diesem Bild irritiert mich: https://www.richis-lab.de/images/iso/05x22.jpg
Könnte das nicht auch eine (kleine) Photodiode sein, die mit anderen Elementen einen Phototransistor bildet? Wobei der beim Abschalten wohl eher hinderlich wäre...
Das ist eine Photodiode, da liegst du schon richtig. Sie befindet sich aber in einer isolierten Insel, ist also inaktiv im Bezug auf die restlichen Schaltung.
Es geht bei der Schaltung weniger um den absoluten Stromverlauf, sondern um den zeitlichen Stromverlauf während der Umschaltvorgänge des Gesamtsystems zu verbessern auf dem Chip.
Es geht bei der Schaltung weniger um den absoluten Stromverlauf, sondern
um den zeitlichen Stromverlauf während der Umschaltvorgänge des
Gesamtsystems zu verbessern auf dem Chip.
Da stimm ich zu.
Das beschriebene Verhalten sollte aber genau den Stromanstieg beim Einschalten optimieren und sich auch beim Stromabfall beim Abschalten positiv auswirken.
Die Schaltung sollte Oszillationen unterbinden und einen gewissen Hysterese -Effekt haben.
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