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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM Endstufe für 12V 100W


Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

habe einen Schaltplan für eine PWM Endstufe erstellt. Diese soll an 12V 
100W treiben können. Die Fequenz des PWM Signals soll bei max. 200 Hz 
liegen. Da ich mir nicht sicher bin ob ich das so machen kann, habe ich 
mir gedacht erst mal hier jemanden zu Fragen ob das nicht nur einen 
lauten Knall gibt. Wäre super wenn man mir hier helfen könnte. Hier der 
Schaltplan:

                        VCC12V  VCC12V
                         +       +
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 vom MC          BC549C  |       |
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Gruß Rene Zimmermann

Autor: Sonic (Gast)
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Ich würde einen N-Kanal-MOSFET nehmen (wegen niedriger Rdson, kleiner 
Verlustleistung) und die angehängte Ansteuerung verwenden.
Zwischen SL9-7 und die Gate noch 270 Ohm.

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

danke für die schnelle Antwort. Ich habe immer gedacht wenn der 
Verbraucher über die Betriebspannung und nicht nach Masse geschaltet wir 
brauch ich zwingend einen P-Kanal-Mosfet. Welchen Mosfet wäre hier den 
angebracht, kenne mich mit den Dingen nicht aus. Anbei der überarbeitete 
Schaltplan:

             VCC12V      VCC12V        VCC12V
              +           +             +
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   )-|___|--| BC549C      |             |
            |>           .-.    270     |
 vom MC       |          | |           .-.
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Gruß Rene Zimmermann

Autor: Sonic (Gast)
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Du hast schon richtig gedacht, der N-Kanal-MOSFET muss mit Source auf 
Masse. Der Verbraucher mit + an der Versorgung. Die P-Kanal-MOSFETs sind 
von Haus aus nicht für große Leistungen ausgelegt, deshalb mein 
Vorschlag.
Du kannst den N-Kanal auch mit Drain an + legen, dann brauchst du aber 
einen High-side-driver wie z.B. den LTC1155, der die Gate-Spannung 
deutlich >5V über die Source-Spannung bringt.

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

da ist dann auch mein Problem, habe vergessen zu erwähnen das der 
Verbraucher fest mit Masse verbunden ist und über die 
Versorgungsspannung geschaltet wird. Dieses lässt sich leider nicht 
ändern. Ich brauche nun eine einfache und günstige Lösung für dieses 
Problem. Auch sollten die verwendeten Teile nicht nur a 1000 Stück in 
Hongkong zu besorgen sein ;-) Werde mir den LTC1155 mal anschauen. Wer 
noch eine andere Lösung hat, immer her damit, kann ja nicht Schaden.

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Sonic (Gast)
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Wenn du den LTC1155 benutzt brauchst du nur noch 'nen 100 Ohm-Widerstand 
zur Gate und kannst dan N-Kanal-MOSFET gegen + schalten. Der LTC kostet 
so um 7.50€ bei Reichelt und hat 2 Treiber drin (DIL 8). Weiß nicht was 
für dich günstig ist, einfach ist es auf alle Fälle.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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So in etwa:

Gruß
AxelR.

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

der Schaltplan von Axel gefällt mir sehr da ein LTC1155 bei Reichelt 
5,45 Euro kostet. Da ich von dieser Nummer 8 Kanäle brauche sind wir 
dann schon auf min. 20 Euro + Fet's. Welche P-Kanal Mosfets wären zu 
empfehlen? Wäre super wenn man die auch noch leicht beschaffen kann. 
Sind bei den NPN Transistoren 200 mW Typen ausreichend? Fragen über 
Fragen ;-)

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Für die NPN würde ich BC639 nehmen, kleinere gehen sicher auch.
P-Kanal MOSFET habe ich iM. nur die IRFR5305 im Kopf und in der 
Schachtel, machen 31A bei guter Kühlung und haben 65mOhm Rds_on. Da gibt 
es sicher bessere. Für meine (und auch für deine) Zwecke aber allemale 
ausreichend(bei 200Hz).
EDIT
Sind bei 10Ampere allerdings schon 6,5Watt (10Ax10Ax0.065R)!!
Könnte mit dem Typ tatsächlich etwas eng werden;-((

Für die NPN nimmt man am besten schelle Schalttransistoren, aber welche?
SSY20 wird ja niemnd mehr haben gg

Autor: Kai (Gast)
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muß da nicht noch eine Sperrdiode rein, oder wegen ohmischer Last nicht?

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Freilaufdiode kommt immer gut. gerade bei langen Zuleitungen kommen 
einige uH zusammen. Gute Idee!

Autor: Kai (Gast)
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und die 1N4148, wozu ist die?

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Über diese wird das Gate vom P-Kanal gegen 12Volt durch die Ansteuerung 
von "unteren" NPN negativ und der P-Kanal leitet dann. Gleichzeitig 
begrenzt sie die negative Basis Emitter Spannung des "oberen" NPN auf 
ungefährliche Werte.
Schaltest Du ab, sperrt die Diode, der ober NPN bekommt über den 1K 
Basisstrom und sperrt den P-KANAL MOFET schnell und sicher.
Die Diode ist sicherlich nicht optimal, aber was solls - dafür reichts 
sicher.
Schon mal aufgebaut?

Autor: Kai (Gast)
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hier geisterte mal eine ähnliche Schaltung rum, allerdings ohne die 
Diode. Diese habe ich benutzt und nun bringt mich die Diode etwas zum 
Zweifeln. Bin eher Anfänger, daher die Frage

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Die Diode ist schon wichtig.
Auch wenn es gerne ignoriert wird: Ein MOSFET zum Schalten (gerade bei 
PWM) muß schnell ein- und auch wieder ausgeschaltet werden, d.h. die 
Ladung muß schnell in das Gate befördert werden und auch wieder 
ausgeräumt werden. Dazu muß Strom fließen (und nicht nur irgendwelche 
Leckströme durch Kilo-Ohm-Widerstände) !

Ich nehme die Ansteuer-ICs von IRF (IR2101 oder neuer), die kosten nicht 
so viel wie die LTCs und schalten sicher N-Kanal MOSFETs.

Wenn Du aber 8 Knäle brauchst ... Uiiih, sieh Dir mal den ICL7667 an, 
der schaltet 2 MOSFETs und kostet bei Reichelt 1 Euro. Spart halt die 
ganzen Kleinteile.

Autor: Christian Kreuzer (christian_rx7) Benutzerseite
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Hallo,

schau dir mal den IRF4905 an der wird bei mir (12V 110W Last 150Hz PWM) 
ohne Kühlkörper nicht wirklich warm und ist relativ günstig.
Beitrag "PWM entstören"

Da wurden auch schon gute Tips gegeben.

Viel Erfolg,
Christian

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

Danke für die zahlreiche Unterstützung. Ich habe es jetzt mal für mich 
auf den Punkt gebracht.

                   VCC 12V   VCC 12V          VCC 12V
                    +         +                +
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    )---|___|--o--|  BC 639                               |
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Die Freilaufdiode ist im Mosfet direkt drin. Dieser hat 20mOhm Rds_on 
was auf 2 W Verlustleistung schließen lässt. Bitte schaut doch noch mal 
auf den Schaltplan ob sich nicht doch noch ein Fehler eingeschlichen 
hat. Wenn nicht würde ich die Bauteile dann mal am Wochenende ordern und 
einen Versuch wagen.

Noch was anderes: Wenn ich vor dem Fet einen Shunt einsetze kann ich 
dann die Stromaufnahme Messen? Warscheinlich brauche ich dann 
differentiale ADC-Eingänge. Davon habe ich aber keine 8 Stück an einem 
AVR und damit schon wieder ein Problem. ;-)

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ja, mit einem Shunt kannst Du den Strom messen.

Sieh Dir mal die Application Notes von Linear Technology an, da gibt es 
etwas zu Current-sensor auf der Highside !
Die haben Over-the-Top-fähige OP-Amps (LT1490), die können die 
High-Side-Spannung am Eingang vertragen und spiegeln den Strom auf 
niedrige Werte runter, die der uC messen kann. Bei 8A ist die Suche nach 
dem Shunt aber schon etwas lustiger!

Ich habe jetzt einen ACS0704 im Einsatz, der mißt echt gut, kostet aber 
auch !

PS: 2W am FET - da sollte etwas Kühlfläche dran !

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

@Bernd: es sieht aus als hätest du schon so was am laufen, wären mehr 
Infos darüber möglich?

Die Strommessung muß nicht sehr genau sein +/- 50 mA sind kein Problem.

Ein Kühlblech bekommen die 8 Mosfet's natürlich auch, aber nur ein 
kleines.

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Sven (Gast)
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>>Die Freilaufdiode ist im Mosfet direkt drin.

Nain, die Freilaufdiode gehört über die Last geschaltet. Ist den so eine 
poplige Diode wirklich zu viel?

     47R         |
     _    G    | S
  --|___|-----||-+
              ||->
       IRF4905||-+
                 | D
                 +--(     )-.
                 |          |
                 |         .-.
                 |        ( X )
                 -         '-'
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Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

natürlich ist eine Diode nicht zu viel und kommt natürlich auch rein. 
Was nützt mir es wenn das Gerät alle Naselang ausfällt.

Hat noch jemand eine Idee zur Strommessung?

Gruß Rene Zimmermann

Autor: tarzanwiejane (Gast)
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@Topsoft
Man kann jetzt natuerlich wunderbar alle möglichen und unmöglichen 
Schaltungen dafuer entwerfen, oder einfach ne fertige in Chipform 
nehmen.
Schau mal bei Reichelt nach BTS 442 E2 fuer 4,70 Euro. Das ist ein 
N-Channel High-Side-Switch. Der kommt direkt an den Mikrocontroller und 
an die Last. Hier im Forum gerne vernachlaessigte Schutzschaltungen fuer 
Uebertemperatur, Kurzschluss und andere Nettigkeiten des taeglichen 
Lebens sind da schon drin.
Beschaltung ist Pipieinfach. Keinerlei andere Bauteile wie 
Vorwiederstaende und Freilaufdioden werden benoetigt. Vielleicht wirfst 
du ja mal einen Blick drauf.
Andere Typen aus der BTS Reihe moegen auch interessant sein.

cu Tarzan

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Ja, die BTS-Serie setzen wir ein...

Die Highside-Switches sind aber nicht wirklich für PWM geeignet 
(schalten zu langsam).

Autor: tarzanwiejane (Gast)
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@Bernd Rüter
aber fuer 200Hz sollte es schon reichen oder?
wenn er 200Khz gesagt haette...

cu Tommi

Autor: Topsoft (Gast)
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Hallo,

mit der Ansteuerschaltung bin ich mir schon im klaren wie ich das 
Problem löse. Es ging sich eigentlich nur noch um die Strommessung die 
ich nicht als Schutzschaltung brauche sondern zum Anzeigen der 
Stromaufnahme. Eine Möglichkeit(Shunt mit Over-the-Top-fähigem OP-Amps 
LT1490) wurde ja schon aufgezeigt. Die Frage ist kann man das noch 
anders Lösen.

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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http://www.mikrocontroller.net/attachment/17355/ac...
ich habe leider kein besseres Bild, aber mit den Dingern (in 
Originalgröße das 20Cent Stück im Vergleich) geht das SEEHR gut. 5Volt, 
Masse und Ausgang auf der einen Seite und auf der anderen an den breiten 
Fahnen wird die Last durchgeschliffen.
Aber wenn Du die Teile einsetzen solltest/wölltest (sind von Freescale), 
dann wirst Du auch die og. BTS Typen als High Side Switch, oder die 
IR21xx einsetzen.
Das passt irgentwie von Anspruch her besser zusammen.
Ist aber nur meine pers. Meinung. Kannst das Design auch "mischen":
analog diskret den MOSFET ansteuern und mit HighTech den Strom messen 
;-))

Viel Spass noch und mach mal ein Bild, wenns fertig ist.


Gruß
AxelR.

Autor: Topsoft (Gast)
Datum:

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Hallo

@Axel: hast du mal ein Datasheet für die Dinger? Wo bekommt man die?

Gruß Rene Zimmermann

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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nicht lesenswert
OK,

Strommessung mit Shunt ... 0,01 Ohm Shunt von Modulohm verträgt die 0,6W 
Leistung (bei 8A). Da mißt Du dann bei 8A ganze 80mV am Shunt. Die mußt 
Du dann noch verstärken... Ich hatte es bei einer 3-Phasen-Ansteuerung 
probiert, es waren einfach zu viel Störungen...

Beim ACS0704 hast Du 133mV je 1A, das ist deutlich mehr und irgendwie 
ohne Störungen... Das läuft hier.

Dann gibt es noch die LEM.COM-Lösungen.

Alle arbeiten mit Hall-Sensoren.

BTW: Ein BTS ist sehr gut, solange man nicht den empfohlenen Widerstand 
in die Gnd-Leitung schaltet, der den Umpol-Schutz erhöht.
Ich habe eine PWM im kHz-Bereich probiert - geht nicht.
Wenn man echt dicke Magnetspulen schaltet - mal über eine Freilaufdiode 
nachdenken. Wenn die Deppen einfach mal Masse kappen wird es interessant 
!

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