LT_Spice Mosfetansteuerung

[Den (neugieriger)]

Hallo zusammen

Ich wäre um Hilfe sehr dankbar. Gemäss einer Aufgabe versuche ich eine 
Schaltung zu simulieren und habe die Bauteile BSS138 und den tsm900n06cw 
eingebunden.

Das Signal vom Mikrocontroller (PWM) soll nicht invertiert sein.
Am Gate benötige ich mehr als 4V, was ja der Fall ist gemäss Simulation.
Mich interessiert hier noch der Strom am Gate des tsm900n06cw.
Ich bin mir aber mit meinen wenigen Kenntnissen im Lt-Spice nicht 
sicher, ob ich meiner Simulation vertrauen kann oder ob sich irgendwo 
Fehler eingeschlichen haben, vor allem mit dem Einbinden der 
Komponenten.
Für R4 würde ich so 1/4W und R8 sogar 1W benötigen.
Stimmt meine Simulation?

PS: Was nach dem M2 (tsm900n06cw) kommt, könnt ihr ignorieren.

Danke vielmals

[Marcel V. (mavin)]

Den schrieb:
> Für R4 würde ich so 1/4W und R8 sogar 1W benötigen.
> Stimmt meine Simulation?

R8 kann entfallen. Ist der BSS138 ein LL-Mosfet?

[Klaus H. (hildek)]

Marcel V. schrieb:
> R8 kann entfallen.
R5 auch. Die bipolaren sind als Emitterfolger geschaltet.
EDIT: Auf Grund des R6 ist die Risetime am Ausgang von M1 deutlich 
länger als die Falltime. Damit wird Q2 schneller schalten und deshalb 
viel mehr Strom aus dem Gate ziehen beim Abschalten des M2. Das gleicht 
der R8 etwas aus - damit könnte er eine Berechtigung haben.

> Ist der BSS138 ein LL-Mosfet?
Ist er nicht, aber für die 2k Last (= 6mA) wird es trotzdem reichen.

[Den (neugieriger)]

Klaus H. schrieb:
> Marcel V. schrieb:
>> R8 kann entfallen.
> R5 auch. Die bipolaren sind als Emitterfolger geschaltet.

Klar aus der Simulation sehe ich das, aber gibt es auch einen genauen 
Grund, warum der R5 wegfallen kann?
Und warum muss ich den Strom durch R8 nicht begrenzen?

> EDIT: Auf Grund des R6 ist die Risetime am Ausgang von M1 deutlich
> länger als die Falltime. Damit wird Q2 schneller schalten und deshalb
> viel mehr Strom aus dem Gate ziehen beim Abschalten des M2. Das gleicht
> der R8 etwas aus - damit könnte er eine Berechtigung haben.
>
>> Ist der BSS138 ein LL-Mosfet?
> Ist er nicht, aber für die 2k Last (= 6mA) wird es trotzdem reichen.

Der BSS138 ist kein LL-Mosfet ja, aber das schlechteste Exemplar leitet 
ab 1.5V und ist halt nicht durchgeschaltet. Ich sehe mich mal nach einem 
anderen um. Aber wie R6 auf die Rise und Falltime dem M1 beeinflusst 
habe ich nicht ganz verstanden. Müsste eigentlich nicht R9 eher darauf 
einen Einfluss haben?

[H. H. (Gast)]

Den schrieb:
> Klar aus der Simulation sehe ich das, aber gibt es auch einen genauen
> Grund, warum der R5 wegfallen kann?
> Und warum muss ich den Strom durch R8 nicht begrenzen?

Du kannst die Grundschaltungen der Teile nicht berechnen, willst aber 
eine komplexere Schaltung verstehen?

[Marcel V. (mavin)]

Den schrieb:
> aber gibt es auch einen genauen Grund, warum der R5 wegfallen kann?

Da die Ausgangslast 10 Ohm beträgt und du hochverstärkende Transistoren 
mit einem Verstärkungsfaktor von 400 für deinen Push Pull Treiber 
einsetzt, hat die Treiberstufe von Hause aus schon eine Eingangsimpedanz 
von 4k. Da braucht man dann keine 470R mehr vorschalten.

Den schrieb:
> Und warum muss ich den Strom durch R8 nicht begrenzen?

Der Strom wird ja schon zum treiben des Gate mit 10R (R4) begrenzt und 
das sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten gleichermaßen.

[Klaus H. (hildek)]

Den schrieb:
> Klar aus der Simulation sehe ich das, aber gibt es auch einen genauen
> Grund, warum der R5 wegfallen kann?
> Und warum muss ich den Strom durch R8 nicht begrenzen?

Weil beide bipolare Transistoren als Emitterfolger verwendet werden. Der 
Transistor nimmt sich für die Basis nur soviel Strom, wie er braucht, um 
den benötigten Kollektorstrom fließen zu lassen. Für Q1 ist eh eine 
Basisstrombegrenzung da - der R6, den ich sogar deutlich kleiner wählen 
würde. Deshalb ist die steigende Flanke an 'OUT' auch wesentlich 
langsamer.

Beim R8 ist es etwas anders, denn der M1 geht hat ja nur einstellige 
Ohm, wenn er aktiv ist und liefert damit wesentlich schneller HL-Flanken 
als LH-Flanken - wegen R6 sind letztere langsamer. Der begrenzt den 
Basisstrom dabei. Ich würde, wenn es aufs schnelle Schalten ankommt, R6 
auch kleiner wählen. Der BSS138 kann ja bis zu 300mA - muss man sicher 
nicht ausreizen.
Dann könnte es theoretisch sein, wenn alles extrem schnell schalten 
würde, dass die Gatekapazität im ersten Moment maximal 12V / 10Ω an 
Strom aufnehmen würde, wenn Q2 am Kollektor auf LOW geht. Deshalb habe 
ich ja nachgetragen, dass man den R8 durchaus drin lassen könnte - 
jedoch vom Wert her kleiner: 33Ω-47Ω würden dann auch im genannten 
theoretischen Extremfall die Spec von Q2 nicht mehr verletzen; Q2 kann 
ja 500mA.
Jedenfalls sind Q1 und Q2 nie gleichzeitig leitend, immer nur einer zum 
Laden oder Entladen der Gatekapazität.

[Marcel V. (mavin)]

Den schrieb:
> Müsste eigentlich nicht R9 eher darauf einen Einfluss haben?

Wenn du den Gatewiderstand auf 33R erhöhst und R6 auf 1k verkleinerst, 
dann kannst du R8 getrost weglassen und der Unterschied zwischen 
Risetime und Falltime beträgt nur noch etwa 8%.

[Den (neugieriger)]

Danke Klaus und Marcel

Gibt es eine Möglichkeit wie ich im ltspice den rms strom berechne?
wenn ich zb den Ladestrom eingrenze, sodass nur dieser im jeweiligen 
Inervall sichtbar ist, erhalte ich immer unterschiedliche RMS Werte, 
wenn die Grafik nur etwas nach oben unten links oder rechts verschoben 
wird... kann ja nicht sein. weil der Strom so beim entladen viel höher 
ist als der Ladestrom, wird vermutlich ein 1/8W Widerstand nicht 
reichen.

[Den (neugieriger)]

Den schrieb:
> Danke Klaus und Marcel
>
> Gibt es eine Möglichkeit wie ich im ltspice den rms strom berechne?
> wenn ich zb den Ladestrom eingrenze, sodass nur dieser im jeweiligen
> Inervall sichtbar ist, erhalte ich immer unterschiedliche RMS Werte,
> wenn die Grafik nur etwas nach oben unten links oder rechts verschoben
> wird... kann ja nicht sein. weil der Strom so beim entladen viel höher
> ist als der Ladestrom, wird vermutlich ein 1/8W Widerstand nicht
> reichen.


Ich muss mich selbst korrigieren. Der letzte Satz klingt so als ob dies 
mit der Berechnung des RMS Wertes im LT-Spice zu tun hätte. Hat es aber 
nicht.

Was ich meine ist, dass ich immer unterschiedliche Werte im LT Spice 
erhalte, wenn ich beispielsweise den Ladestrom einzoome und diesen etwas 
hin und herbewege. --> das kann doch irgendwie nicht sein.

siehe bild b1, b2 und b3
b1... Ladestrom 105mA
b2... Ladestrom ein wenig verschoben 96mA
b3... nur Spitze vom Ladestrom eingezoomt 164mA

und ich erhalte bei b3 einen viel grösseren Strom, was ja nicht sein 
kann.
Wie berechnet LT-Spice den RMS Wert? Er müsste ja eigentlich die 
eingezoomte Kurve zur Abszisse 0mA berechnen. Wenn er dies tut, dürfte 
es doch einen nicht so hohen RMS Wert ergeben...

Und wenn ich über die ganze Periode rechne, erhalte ich 20mA. --> Bild 
b4
Er müsste doch den Entladestrom und den Ladestrom unter der Wurzel zum 
Quadrat nehmen..

[Roland D. (roland_d284)]

Moin,

> ........
> siehe bild b1, b2 und b3
> b1... Ladestrom 105mA
> b2... Ladestrom ein wenig verschoben 96mA
> b3... nur Spitze vom Ladestrom eingezoomt 164mA
>
> und ich erhalte bei b3 einen viel grösseren Strom, was ja nicht sein
> kann.
> Wie berechnet LT-Spice den RMS Wert? Er müsste ja eigentlich die
> eingezoomte Kurve zur Abszisse 0mA berechnen. Wenn er dies tut, dürfte
> es doch einen nicht so hohen RMS Wert ergeben...
>
> Und wenn ich über die ganze Periode rechne, erhalte ich 20mA. --> Bild
> b4
> Er müsste doch den Entladestrom und den Ladestrom unter der Wurzel zum
> Quadrat nehmen..

Ja, und diesen Wert über die Zeit mitteln. Gemittelt wird bei LT-Spice 
immer über die ganze Breite des angezeigten Bereichs. Dann hängt das 
Ergebnis natürlich davon ab, ob du nur den interessanten Bereich 
anschaust, oder noch den ganzen vielen Leerlauf zwischen den 
Ladevorgängen. Völlig korrekt.

Also immer über mehrere Perioden - nach möglichkeit eine ganzzahlige 
Anzahl Perioden - oder zumindest über viele Perioden messen.

Gruß, Roland