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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wechselspannung mit MOS-FET schalten


Autor: fuchs (Gast)
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Hallo,
kann ich mit einem MOS-FET Wechselspannungen schalten? Ich hab mir da 
mal was in Pspice nachgebaut und es scheint zu funktionieren, aber wozu 
gibt es dann Triacs?

Gruß,
fuchs

Autor: RAY (Gast)
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Kommt daraf an, was Du in Spice nachgebaut hast: bei vielen MOS-FETs 
hast Du eine Body-Diode drin, die leitet, wenn Du den FET 'falsch herum' 
anschliesst, sprich Du kannst die negativen Halbwellen nicht 
ausschalten.

Autor: wk (Gast)
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Hallo,
du kannst Wechselspannung mit 2 in Reihe geschalteten Mosfets schalten,
wobei ein Mosfet andersrum angeschlossen wird (Transfergate): Leitung an 
Drain des 1. Mosfet anschließen, Source mit Source vom 2. Mosfet 
verbinden, Drain vom 2. Mosfet weiter z.B zur Last. Beiden Gateleitungen 
verbinden. So verschaltet, kannst du mit einer galv. getrennten 
Gatespannung Wechselspannung schalten.
Gruß Walter



Autor: RAY (Gast)
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Jo, gibt es auch fertig zu kaufen als Photo-MOS z.B.:
http://www.panasonic-electric-works.de/catalogues/...

Autor: Basstler (Gast)
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Oder, man verbaut einen Brückengleichrichter.
Die AC Anschlüsse werden in den Wechselstromkreis eingeschlilfen und 
zwischen
+ bzw. - landet der Fet.
+ Drain, - Source.

Wird teilweise bei PhasenABschnitt-Dimmern gemacht.

Viel Erfolg...

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Bei den zwei in Serie geschalteten MosFETS umbendingt auf die 
Source-Gate Spannung achten, wenn die Vpp deiner Wechselspannung zu hoch 
ist, sind die schnell kaputt...
/Ernst

Autor: Dietmar (Gast)
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@fuchs:

>kann ich mit einem MOS-FET Wechselspannungen schalten?

Welche Anwendung soll es denn sein? Netzspannung, oder Kleinspannungen, 
z.B. Schalten eines Verstärkereingangs?

@wk:

>du kannst Wechselspannung mit 2 in Reihe geschalteten Mosfets schalten

Wieso Reihenschaltung?

In einer mir bekannten Schaltung für einen Analogschalter, z.B. in den 
Logikbausteinen 4016 bzw. 4066 realisiert, sind ein PMOS- und ein NMOS- 
Transistor antiparallel geschaltet, jeder für eine Stromflußrichtung. 
Die Gateansteuerung erfolgt über einen Inverter, womit stets beide 
Transistoren entweder ein- oder abgeschaltet sind.

Dieses Prinzip, kann man sicher auch für Leistungsschalter übernehmen.

@Basstler:

>Oder, man verbaut einen Brückengleichrichter.

Hier hat man im Nulldurchgang doch die Flußspannung der Dioden zu 
überwinden, die je nach Anwendung störend sein kann.

Dietmar

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@fuchs:
Ein Triac hat die Vorteile,
1. dass man nur ein Bauteil braucht
2. dass man ein definiertes Gate-Steuersignal bezüglich eines 
Anschlußpins hat und
3. dass ein Triac bei vergleichbarer Baugröße und Preis viel höhere 
Ströme schalten kann als MOSFETs.

@Dietmar:

> In einer mir bekannten Schaltung für einen Analogschalter, z.B. in den
> Logikbausteinen 4016 bzw. 4066 realisiert, sind ein PMOS- und ein NMOS-
> Transistor antiparallel geschaltet, jeder für eine Stromflußrichtung.
> Die Gateansteuerung erfolgt über einen Inverter, womit stets beide
> Transistoren entweder ein- oder abgeschaltet sind.

Das ist nicht vergleichbar, weil innerhalb der Chips Source und Substrat 
getrennt sind.

> Dieses Prinzip, kann man sicher auch für Leistungsschalter übernehmen.

Nein, leider nicht. Bei diskreten Power-MOSFETs ist immer Source mit 
Substrat verbunden und damit ist auch die Body-Diode immer aktiv. Hier 
geht nur eine Serienschaltung mit potentialfreier Gate-Ansteuerung.

Jörg

Autor: rob (Gast)
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Hallo,

funktioniert das auch bei Frequenzen von einigen Megaherz und Amplituden 
von einigen hundert Volt?

Gruß

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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> funktioniert das auch bei Frequenzen von einigen Megaherz und Amplituden
> von einigen hundert Volt?

Prinzipiell schon, aber im MHz-Bereich könnte das kapazitive 
Übersprechen an den gesperrten Schaltern ein Problem darstellen. Das 
(Um)schalten der Schalter im MHz-Bereich wäre natürlich auch ein 
Problem. Das hängt aber letztendlich auch von den zu schaltenden Strömen 
ab

Jörg

Autor: rob (Gast)
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Hallo,

ich will irgendwie in mittels kurzer Zeit einen Hochfrequenz 
LR-Schwingkreis in Resonanz auf Masse bzw. DC schalten. Der Aufbau sieht 
in etwa so aus:
            / L-sekundär_1----Kapazität
L-primär :: - DC-Mittelabgriff
            \ L-sekundär_2----Kapazität

Die Sekundärseite der Spule hat einen Mittelabgriff, wodurch der ganze 
Sekundärkreis auf ein DC-Potential gefloatet werden kann. An den beiden 
Enden der Sekündärspule hab ich dann 2 um 180° phasenverschobene 
Wechselspannungen. Ich will nun in kurzer Zeit (<100ns) die AC 
"abschalten", so dass nur noch der DC-Anteil des Mittelabgriffs 
vorhanden ist. Müsste doch funktionieren, wenn ich jeweils einen dieses 
antiseriellen MOSFET-Paars zwischen L und C einbau?!? Geschalten wird 
nur im Hz-Bereich, wenn sich trotz des kapazitiven Übersprechens die 
AC-Amplitude auf 1/100 o.ä. verringert, wäre das schon ok.

Gruß,
rob

Autor: Gast (Gast)
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Walter hat Recht,
Stichwort dazu wäre noch back-to-back Verschaltung.
Das ganze geht bei galvanisch getrennter G-S-Spannung echt super
Die DS Spannungen addieren sich dabei jedoch nicht!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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rob schrieb:
> Hallo,
>
> ich will irgendwie in mittels kurzer Zeit einen Hochfrequenz
> LR-Schwingkreis in Resonanz auf Masse bzw. DC schalten. Der Aufbau sieht
> in etwa so aus:
>             / L-sekundär_1----Kapazität
> L-primär :: - DC-Mittelabgriff
>             \ L-sekundär_2----Kapazität
>
> Die Sekundärseite der Spule hat einen Mittelabgriff, wodurch der ganze
> Sekundärkreis auf ein DC-Potential gefloatet werden kann. An den beiden
> Enden der Sekündärspule hab ich dann 2 um 180° phasenverschobene
> Wechselspannungen. Ich will nun in kurzer Zeit (<100ns) die AC
> "abschalten", so dass nur noch der DC-Anteil des Mittelabgriffs
> vorhanden ist. Müsste doch funktionieren, wenn ich jeweils einen dieses
> antiseriellen MOSFET-Paars zwischen L und C einbau?!? Geschalten wird
> nur im Hz-Bereich, wenn sich trotz des kapazitiven Übersprechens die
> AC-Amplitude auf 1/100 o.ä. verringert, wäre das schon ok.
>

Für sowas benutzt man Dioden bzw. PIN-Dioden. Die klassische 
Vierer-Anordnung. Sozusagen der Brückengleichrichter umfunktioniert.


- Abdul

Autor: Michael (Gast)
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>bei vielen MOS-FETs
>hast Du eine Body-Diode drin

Genau genommen hat man sogar zwei drinnen (antiseriell) und zwar in 
allen Mosfets. Die eine ist aber oft gebrückt da oft das BULK und SOURCE 
miteinander verbunden sind.

Autor: rob (Gast)
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> Stichwort dazu wäre noch back-to-back Verschaltung.
> Das ganze geht bei galvanisch getrennter G-S-Spannung echt super
> Die DS Spannungen addieren sich dabei jedoch nicht!

Habs heute mal ausprobiert... mit 2 IRFBG30 und einem HCPL3120 auf einer 
Entwicklerplatine (nur 10Vpp Wechselspannung), das 
Wechselspannungssignal kapazitiv eingekoppelt -- wollte den guten 
Funktionsgenerator nicht riskieren. Geht ganz gut, aber nur bist zu 
Wechselspannungssignalen im unteren kHz-Bereich, im MHz Bereich gibts 
kaum mehr einen Unterschied zwischen "an" und "aus" -- alles schwingt. 
Aber evtl. hab ich ja was falsch beschalten?!? Kann noch jemand diese 
von Walter vorgeschlagene Schaltung aufbaun?

Abdul:
> Für sowas benutzt man Dioden bzw. PIN-Dioden. Die klassische
> Vierer-Anordnung. Sozusagen der Brückengleichrichter umfunktioniert.

Den Brückengleichrichter kenn ich schon, aber nicht den 
"umfunktionierten"? Wie sieht der denn aus? Wie gesagt, ich möchte gerne 
zwischen AC+DC und DC umschalten.

Gruß,
rob

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hallo Rob -

Ich weiß leider nicht so recht was deine Schaltung machen soll. Stell 
doch mal einen richtigen Schaltplan rein. Und eine genaue Beschreibung 
was das Ding machen wird. Ein Bild der gewünschten Wellenform wäre gut. 
Ströme und Spannungen?

Bei welchen Frequenzen willst du wieviel Last schalten? Dein 
ausgesuchter MOSFET ist nix für MHz-Bereich. Die eigene Kapazität 
zwischen D und S ist doch viel zu groß!

Die Dioden-Brückenschaltung ist in der Art wie hier beschrieben. Kann 
man auch mit PIN-Dioden. Es gibt zwei hauptsächliche Anwendungsfälle:
1. Konstante Impedanz am Ausgang, selbst bei nicht vorhandenem 
Eingangssignal.
2. Sperrung zwischen Ein- und Ausgang, selbst im MHz-Bereich.

Link z.B.:
http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an72f.pdf
Seite 21.

Gruß -
Abdul

Autor: rob (Gast)
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Hallo,
also die Schaltskizze gibts ja schon weiter oben, ich will nur nochmal 
kurz erklären, was das alles soll. Eine Leistungs RF-Endstufe treibt 
einen Luftspulen-Trafo (Wicklungsverhältniss ca. 5:40) welcher auf der 
Sekundärseite einen Mittelabgriff hat. Über diese wird eine DC-Spannung 
auf den Sekundärkreis gelegt. Weiterhin ab ich an den beiden Enden der 
Sekundärspule AC-Spannungen (harmonisch natürlich) mit 180° 
Phasenversatz, also AC+DC. Dort sind Elektroden angeschlossen, welche 
natürlich eine Kapazität (ca. 100pF) gegeneinander haben. In Resonanz 
(bei mir ca. 3 MHz) erhält man dann Amplituden von bis zu 1kV. Was ich 
nun will: an den Elektroden zwischen DC-Signal und AC+DC-Signal schalten 
können. Ich dacht ich könnte jeweils solch eine back-to-back 
Verschaltung zwischen das DC-Powersupply und eine Abzapfung der 
Sekundärseite der Spule hängen... Die Anregung an der Primärseite des 
Kreises würde auch synchron zum back-to-back-Schaltpuls abgeschaltet 
werden, um keine Energie mehr einzukoppeln. (Jedoch dauert es nur mit 
dieser Methode dann noch einige Microsekunden, bis auch der 
Sek.-Schwingkreis seine Enegie abgebaut hat.) Im MHz Bereich sind das 
einige Schwingungen, ich würde das AC-Signal an den Elektroden aber 
gerne binnen einer Schwingung runter ziehen. Die Schaltfrequenz der 
back-to-back Schaltung liegt vielleicht bei einigen 100Hz wenns hoch 
kommt.... Ich weiß noch nicht recht, ob ich aus dem pdf wirklich etwas 
für meine Anwendung übernehmen kann, trotzdem vielen Dank, ich werds mir 
bei Zeiten genauer anschauen.

Gruß

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Leider ist das unverständlich und dein Schaltplan ist ein Witz. Wo ist 
z.B. die Masse für die rechten Kapazitäten?

Du hast offensichtlich einen Trafo drinnen. Die Sekundärseite kannst du 
einfach nach oben oder unten ziehen. Oder verstehe ich das falsch? Soll 
das AC-Signal innerhalb einer Schwingung beendet werden oder das 
DC-Potential verschoben werden?

grübel


Gruß -
Abdul

Autor: Robert W. (rob443)
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Tut mir leid wenns so unverständlich ist, aber der Aufbau ist wirklich 
nicht komplex. Ein Trafo halt, mit Mittelanzapfung.

> Die Sekundärseite kannst du einfach nach oben oder unten ziehen. Oder
> verstehe ich das falsch?

Kann man, über den Mittelabgriff, ist aber DC, d.h. fest eingestellt.

> Soll das AC-Signal innerhalb einer Schwingung beendet werden

ja, wenns etwas länger dauert auch ok.

> oder das DC-Potential verschoben werden?

nein

> Wo ist z.B. die Masse für die rechten Kapazitäten?

Die beiden Elektroden haben gegeneinander eine Kapazität von 100pF, wie 
bereits geschrieben. Jede Leitung hat doch in irgend einer Weise eine 
parasitäre Kapazität gegen Masse, sollte ich die mit einzeichnen? Sie 
ist in der gleichen Größenordnung.

Gruß

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hm. Ich hoffe es richtig verstanden zu haben. Habe mal was angehangen.

Oben und unten der Diodenbrücke wird gegentaktmäßig angesteuert.


Gruß -
Abdul

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