Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schneller Transistorschalter als komplettes Modul verfügbar?


von Dieter R. (dieter_r)


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Hallo zusammen,

auf der Suche nach Möglichkeiten einen schnellen Schalter zu 
realisieren, habe ich im Elektronik-Kompendium die Schaltung im Anhang 
gefunden. Darin ist ein Schottky-Transistor gleich mit entsprechendem 
Kondensator und Vorwiderständen dimensioniert so daß die Schaltflanken 
möglichst steilflankig werden.

Selbst eine Auswahl an Schottky Transistoren in einem Gehäuse gibt es 
leider nur sehr wenige, siehe hier 
Beitrag "Schottky-Transistor gesucht".

Aber gibt es das nicht vielleicht auch als komplettes Modul?

von Roland P. (pram)


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Es gibt "DC Solid-State Relais" . Diese verwenden allerdings meist einen 
Mosfet. Vielleicht erfüllt es aber trotzdem deine Anforderungen.

/edit: hier eine High-Speed Variante: 
https://www.weidmueller.com/int/products/electronics/relay_modules_solid_state_relays/high_switching_frequencies.jsp

Gruß Roland

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Dieter R. schrieb:
> Aber gibt es das nicht vielleicht auch als komplettes Modul?

Deine gezeigten Schalter sind langsame Inverter, bis ca. 25 oder 10 MHz 
je nach Tansistor (golddotiert oder nicht).

Wenn es irgendwie 'schnell' sein soll verwendet man weder 
Bipolartransistoren noch open collector mit pull up, sondern CMOS 
Inverter

https://www.nexperia.com/products/analog-logic-ics/logic/buffers-inverters-transceivers/inverters/series/74HC1G04-74HCT1G04.html

Kleinere Spannungen schalten schneller

https://www.ti.com/lit/gpn/sn74auc1g04

geht bis knapp 500MHz.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Dieter R. schrieb:
> auf der Suche nach Möglichkeiten einen schnellen Schalter zu
> realisieren

Sagtest Du, WOZU (und das noch möglichst präzise - also
geplante Anwendung mitsamt div./aller Randbedingungen ...),

bekämst Du wohl sowohl die
- erschwinglichste
als auch
- einfachste
und
-sicherste
...
Variante als 3 Vorschläge präsentiert (in Rekordzeit! :-).

Das würde uns nämlich sämtliche (noch zwingend nötigen)
Zusatzinfos liefern, Nachfragen - falls es überhaupt noch
welche gäbe - auf ein absolutes Minimum reduzieren, ...


Bitte mach' das doch.

von Wolf17 (wolf17)


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Geht es darum, ein hochohmiges Signal niederohmiger zu machen? Die 
Signalspannung zu erhöhen? Den Strom zu erhöhen? Die Flanken zu 
beschleunugen? Die Signalform zu ändern?

Wie ist das Eingangssignal: Spannung, Impedanz, Signalform, Frequenz, 
Steilheit?
Wie soll das Ausgangssignal aussehen?

von Dieter R. (dieter_r)


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Einwand ist berechtigt. Hätte ich 5V wie im Bild, wäre mein Griff direkt 
zu einem SingleInverter gegangen.

Ein ESP32 soll mit 3,3V max 40mA einen Konstantstrom 700mA 60-120V, nach 
GND schalten, invertierend oder nicht ist zweirangig.
1% duty bei 100kHz, also Pulsdauer 100ns.

von Wolf17 (wolf17)


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Also soll ein ESP32 Ausgang eine vorhandene Quelle der 0,1kW Klasse für 
100ns Pulse nach Masse durchschalten. Wenn das kein Trapezpuls werden 
darf, braucht es <10ns Steilheiten. Ist der ESP Ausgang steil genug?
Und die Konstantstromquelle kann im ns-Bereich regeln? Oder ist es nur 
eine Spannungsquelle mit niederinduktivem Widerstand?

Denkbar ist einen gekühlten FET mit niedriger Gatekapazität mit einem 
schnellen Hochstrom-Gatetreiber ansteuern.

Schon an die EMV Abstrahlung gedacht?

Welche geheime Last soll denn betrieben werden?

von Dieter R. (dieter_r)


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An die EMV habe ich noch nicht gedacht, und der Test soll eben zeigen 
wie die KSQ darauf reagiert.
Ja, der ESP kann das tatsächlich, die genaue Flankensteilheit habe aber 
gerade nicht parat.
Die Last sind einfach LEDs, daher auch die unterschiedliche Spannung je 
nach vebautem Modul. Da fallen über dem Schalter bis zu maximal 120V ab.

Im Modell scheint es grundsätzlich zu funktionieren, bei 250mA/40V 
Abfall siehe Anhang. Deshalb auch die Eingangsfrage nach fertigem Modul.

von Michael B. (laberkopp)


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Dieter R. schrieb:
> Ein ESP32 soll mit 3,3V max 40mA einen Konstantstrom 700mA 60-120V, nach
> GND schalten,

So so.

Und die Konstantstromquelle hast du ?

Die reagiert sagen wir in 10ns um den Strom zu regeln ?

Du hast ein ganz anderes Problem, als einen schnellen Schalter.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Dieter R. schrieb:
> Die Last sind einfach LEDs

Ach was... Und seit wann gibt's nun bei "einfach LEDs" (also
wohl für Beleuchtung, oder was sollte bitte "einfach" sagen?)
solche Vorgaben bzgl. der Höhe der Dimm-Frequenz (welche dann
in Verbindung mit weiteren Anforderungen zu den "100ns = min.
Pulsbreite" führen könnten... KÖNNTEN, es fehlen halt Infos)?


Michael B. schrieb:
> Und die Konstantstromquelle hast du ?
>
> Die reagiert sagen wir in 10ns um den Strom zu regeln ?
>
> Du hast ein ganz anderes Problem, als einen schnellen Schalter.

So ist es definitiv. Und wer weiß, wie viele & welche genau.
Daher wiederhole ich gern:

Alfred B. schrieb:
> Sage bitte, WOZU (und das noch möglichst präzise - also
> geplante Anwendung mitsamt div./aller Randbedingungen ...)

Sonst kommt man hier nämlich evtl. echt LANGE nicht zu Potte.

von Dieter R. (dieter_r)


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Ihr sagt es fehlen Infos, aber nicht welche. Wie soll ich zB 
Randbedingungen nennen, von denen ich nichts weiß. So reden wir 
aneinander vorbei.

Da das ganze nicht in Serie gehen soll, baue ich das erst einmal ein 
Muster mit Transistor und Peripherie auf und sehe dann weiter.


Falls noch von Interesse:
Ich habe nie geschrieben, dass die Frequenz die LED Dimmfrequenz sein 
soll, dem ist ja auch nicht so.

Ja ich habe die KSQ, TCI MAXIJOLLY HV, 122409. Natürlich weiß ich nicht, 
wie schnell die regelt. Wie auch?
Und muss sie denn? Angenommen Schalter ist an, 350mA fließt über die 
LEDs, Spannung bei 65V, der Schalter schält für 100ns aus und wieder an. 
Die Idee ist, dass die KSQ eben nicht so schnell ist, und das "gar nicht 
mitbekommt". Dennoch dimmt das die LED. Deshalb die hohe Frequenz.

Es mag Zufall sein, aber grundsätzlich funktioniert das auch so, derzeit 
mit BSS123. Leider verlängert der aber die Pulsdauer um 30ns.

von Michael B. (laberkopp)


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Dieter R. schrieb:
> Ja ich habe die KSQ, TCI MAXIJOLLY HV, 122409. Natürlich weiß ich nicht,
> wie schnell die regelt. Wie auch?
> Und muss sie denn? Angenommen Schalter ist an, 350mA fließt über die
> LEDs, Spannung bei 65V, der Schalter schält für 100ns aus und wieder an.
> Die Idee ist, dass die KSQ eben nicht so schnell ist, und das "gar nicht
> mitbekommt". Dennoch dimmt das die LED. Deshalb die hohe Frequenz

Mit Grundkenntnissen hast du es nicht so, oder ?

Funktionierte dein Leben bisher mit Wünschen ?

Im Datenblatt steht zwar nicht, welche Schaltung der Regler verwendet

https://www.ledclusive.de/datenblaetter/0884529001535816179.pdf

das kann ein Flyback oder ein nicht netzgetrennter step down sein.
Aber sicher kein Linearregler ohne Ausgangskondensator.

Wenn du also den LED Stromkreis unterbrichst, geht der Strom in den Elko 
und lädt ihn etwas weiter auf, schaltest du wieder ein, fliesst der 
gesammelte Strom ZUSÄTZLICH durch die LED, in Summe fliesst aller von 
der KSQ erzeugte Strom durch die LED ab, deren Helligkeit ändert sich 
also GAR NICHT.
Bis hin zu dem Moment, wo der Regler reagiert. Dann entdeckt er, dass 
kein Strom fliesst obwohl 700mA fliessen sollen, also pumpt er mehr 
Leistung rein, bei fehlenden LED geht das in den Elko, bei 
wiederangeklemmten LED fliesst alles gesammelt als schädlicher 
Spitzenstrom (sagen wir mal 2A) durch die LED. Sie werden also HELLER.

Selbst wenn wir deine LED an einem selbstgebauten absichtlich schnellen 
Linearregler verwenden wollen, müsste der Strom in 10ns von 0 auf 700mA 
und die Spannung von 0 auf 60-120V steigen, das sind bis 12000V/us.

Ich weiss nicht, was physikalisch bei 12000V/us passiert (ich denke da 
an dielektrischen Durchbruch), aber ein guter Teil schafft es gar nicht 
durch die Leitung sondern wird als Radiowelle abgestrahlt. Jedenfalls 
reichen 700mA nicht, um so schnell die Kapazität einer LED von 0V auf 
3.2V auf/ent zu laden.

Ich hab keine Ahnung welche Kapazitat oder trr deine LED haben, sagen 
wir 20pF dann brauchst du 1.12A um sie in  10ns umzuladen. Mit 700mA ist 
das nicht zu schaffen.

Beitrag "Re: LED Kapazität"

Deinen Wünschen fehlt also komplett der Realitätsbezug,.Physik war wohl 
nicht dein Fach

: Bearbeitet durch User
von Roland P. (pram)


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Mir fällt nur ein Grund ein, warum man eine LED mit 10ns PWM ansteuern 
will: 
https://www.golem.de/news/optische-datenuebertragung-schnelles-wlan-soll-aus-der-lampe-kommen-1210-94903.html

Ich behaupte mal, die LED wird augrund parasitärer Kapazitäten gar nicht 
aus gehen. Falls es sich wirklich um Datenübertragung handelt, wirst 
wahrscheinlich eine analoge Endstufe brauchen (mindestens Push/Pull) und 
dich mit QPSK Modulation auseinander setzen müssen. Bedenke bitte auch, 
dass das Licht in 10ns nur etwa 3m weit kommt. Eine Reflexion an den 
Wänden "versaut" dir durch Überlagerung das Signal.

Gruß Roland

von Klaus R. (klara)


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Dieter R. schrieb:
> auf der Suche nach Möglichkeiten einen schnellen Schalter zu
> realisieren, habe ich im Elektronik-Kompendium die Schaltung im Anhang
> gefunden.

Da werden Erinnerungen wach. Diese Schaltung habe ich 1979 in meiner 
Ingenieur - Arbeit verwendet. Sie hatte da noch eine weitere Stufe. Es 
wurde ein gewöhnlicher BC107 eingesetzt. In der nachfolgenden Stufe kam 
ein BC177 zum Zuge. Die Schaltung nutzt die Vorteile ungesättigter 
Transistoren. Die Flankensteilheit war mit einem guten 10 MHz Oszi nicht 
zubestimmen. Ich hatte Schaltung vermutlich aus der Funschau. Es ist 
also ein sehr alter Hut.😉
mfg Klaus

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