Ich versuche gerade eine Leistungselektronik per PWM anzusteuern (ohmsche Last). Nachdem ich mich ein wenig eingelesen habe, komme ich auf die Schaltung im Screenshot. Sieht irgendwie fast zu einfach aus, aber bevor ich das zusammen baue die Frage an die Experten: funktioniert das ? Habe ich was übersehen ?
Weil du die wichtigsten Sachen weggelassen hast. Wo kommt die Speisung für den Treiber her und in welcher Höhe? Ausserdem kann es sein, das du bei PWM den Treiber überlastest, wenn du keinen Gatevorwiderstand vorsiehst.
Das ist ein Rechenspielchen zwischen maximalem Gatestrom des Treibers, dem RC Tiefpass von Gatekapazität und Gatewiderstand und der Frequenz der PWM. Ohne diese Daten sieht das alles sehr einfach aus :-P
Falsch. Der Mosfet erlaubt max. +- 20 V ggü. Source.
Bei 10V ist Dein FET für einen niedrigeren Widerstand spezifiziert. Die 10V am Gate müssen aber erst erreicht werden, was Zeit kostet und damit Deine PWM verlangsamt.
Bei 4.5V oder 5V hat er einen etwas höheren Widerstand, dafür wird dieser Pegel aber natürlich auch vom Treiber schneller erreicht.
Wie Matthias schon schrieb ist das ein Rechenexempel und ein Justieren der verschiedenen Größen.
Falsch. Der Mosfet erlaubt max. +- 20 V ggü. Source.
Es war schon schwierig ein Datenblatt für diesen MOSFET zu finden. Erst bei JLCPCB bin ich fündig geworden, dachte ich. Aber es war doch nur der Typ TMG020N10AD.
Wie kann man so etwas ohne Datenblatt verbauen wollen?
Aber mal zu Gerd. Wenn der MOSFET eine Gate-Source Voltage von +/- 20 V verträgt, warum sollte er in der Schaltung des TO dies nicht vertragen?
mfg Klaus
Es war schon schwierig ein Datenblatt für diesen MOSFET zu finden.
Das Datenblatt hatte der TO im ersten Post verlinkt.
Aber mal zu Gerd. Wenn der MOSFET eine Gate-Source Voltage von +/- 20 V
verträgt, warum sollte er in der Schaltung des TO dies nicht vertragen?
Wenn Du die Versorgung des Gate-Treibers auf 24V legst, gibt der Gate-Treiber auch wieder 24V (minus nen paar Millivolt) aus. Und 24V sind eben zu viel am Gate wenn der FET dort nur 20V erlaubt.
Also ist die Lösung eine niedrigere Versorgungsspannung für den Treiber.
Mit 5V könnte ich den RPi pico ansteuern, würde doppelt Sinn machen.
Irgend eine Empfehlung, wie ich von 24V auf 5V komme ?
Also ist die Lösung eine niedrigere Versorgungsspannung für den Treiber.
Mit 5V könnte ich den RPi pico ansteuern, würde doppelt Sinn machen.
Irgend eine Empfehlung, wie ich von 24V auf 5V komme ?
Das wäre kompletter Schwachsinn, zumindest bis du dich für eine konkrete PWM-Frequenz entschieden hast. Wenn die gering genug ist, kannst du nämlich den U1 komplett sparen und brauchst bloß noch einen FET.
Es fängt also damit an, dass du dich auf irgendwas festlegen musst. Das fällt Trollen natürlich schwer. Dann damit ist der Troll-Thread sofort beendet...
Es werden relativ träge Heizflächen angesteuert. 1kHz ist vmtl schon zu hoch. Ich werde das an einem Muster, bei dem die Steuerung Mist (im Sinne von Funktionalität) ist, der Rest der HW aber gut, mal abgreifen. Dort habe ich auch den MOSFET her.
Also ist die Lösung eine niedrigere Versorgungsspannung für den Treiber.
Mit 5V könnte ich den RPi pico ansteuern, würde doppelt Sinn machen.
Irgend eine Empfehlung, wie ich von 24V auf 5V komme ?
Spannungsregler. Bei der hohen Differenz bietet sich ein Schaltregler an. Bedenke bei der Auswahl dass der Mosfet-Treiber kurzzeitig 1,5A pro Kanal ausgeben kann, die also auch geliefert bekommen muss. Zum einen also mit genug & guten Kondensatoren puffern, z.B. Kombination aus Keramik und Polymer.
Zum anderen muss der Spannungsregler den Strom aber schon auch abkönnen. Die Frage ist hier nur wie viel. Mit PWM-Frequenz, Total Gate Charge und Gate-Widerstand könnte man das berechnen, dafür müsste man sich da aber auf konkrete Werte festlegen. Oder halt einfach überdimensionieren.
Wieviel Anhnung hast Du von Schaltreglern, traust Du Dir da ein Layout zu? Sonst nimm was fertig integriertes, z.B. RBT20W24S05 oder RPMB5.0-3.0.
Meine alte Weller Lötstation taktete ihr PWM Signal mit ungefähr 5 Hz. Man konnte das gut an der Status-LED sehen. Mikrowellen-Geräte in der Küche takten mit weniger als 1 Hz.
Damit ist U1 komplett überflüssig und als FETs brauchst du welche, die
mit 3,3V LL 2A schalten können. Da gibt es viele.
Ach so: natürlich sind aus diesen "vielen" wiederum nur die geeignet, die Vds >24V abkönnen. Aber selbst mit dieser Einschränkung bleiben immer noch viele über. Das ist einfach Wald-und-Wiesen-Kram ohne jeden besonderen Anspruch.
Es werden relativ träge Heizflächen angesteuert. 1kHz ist vmtl schon zu
hoch.
100 Hz wären ziemlich sicher auch noch mehr als hoch genug. Das würde deine Schaltverluste gegenüber 1kHz um einen Faktor 10 verringern.
Warum brauchst du überhaupt den Treiber?
Je nach dem, was "träge" in Zahlen heißt, reichen wahrscheinlich sogar 10Hz aus. Die Temperaturwelligkeit kannst du aus Heizleistung, Frequenz und Wärmekapazität ausrechnen.
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Phishing-Seiten verwenden häufig gefälschte Zertifikate, die diese Warnmeldung auslösen. Ziel ist es, Zugriff auf Ihre sensiblen Daten zu erlangen.
Wenn Du die Versorgung des Gate-Treibers auf 24V legst, gibt der
Gate-Treiber auch wieder 24V (minus nen paar Millivolt) aus. Und 24V
sind eben zu viel am Gate wenn der FET dort nur 20V erlaubt.
Jau, das hast Du recht. Den Treiber hatte ich mir nicht angeschaut. Aber der Mosfet ist bestimmt schon mit der Hälfte der Spannung genügend geöffnet.
mfg Klaus
Ganz ohne Treiberbaustein und für niedrige PWM geht auch die Nummer mit dem P-Kanal MOSFet. Mit ein paar einfachen Bauteilen ist man dabei. Die Z-Diode dimensioniert man z.B. auf 10 oder 12V.
Ganz ohne Treiberbaustein und für niedrige PWM geht auch die Nummer mit
dem P-Kanal MOSFet. Mit ein paar einfachen Bauteilen ist man dabei. Die
Z-Diode dimensioniert man z.B. auf 10 oder 12V.
Naja, der P-FET macht es wieder komplizierter.
Warum nicht ein simpler N-FET der direkt mit den 3.3V vom Mikrocontroller am Gate klar kommt? Also z.B. AO3400A.
Hätte der TO gleich gesagt dass es um 10 - 100 Hz PWM bei 2A geht hätte man sich den Aufwand sparen können.
Mikrowellen-Geräte in der
Küche takten mit weniger als 1 Hz.
Meine mit mechanischer Uhr hat 30 Sekunden, also bei halber Leistung 15s Ein / 15s Aus. Schaut man sich Kochplatten an, Glaskochfeld, werden auch diese mit mehreren Sekunden Pause getaktet.
Der 3er Anschluss oben ist 24V (Mitte nicht belegt)
Darunter der 2er ist die anzusteuernde Heizung.
Rechts der 2er ist ein Sensor, dessen Funktion ich noch nicht herausgefunden habe. Es ist vmtl ein Überhitzungsschutz oder ein Wärmesensor (Widerstand).
Unten der 2er ist der Lüfter.
Die Kontaktreihe rechts geht auf eine 7-Segment Anzeige mit 4 Stellen und ein paar Symbolen.
Leider sind einige Beschriftungen entfernt worden.
Diese Steuerung möchte ich ersetzen durch einen intelligenten Controller, der sich über eine HomeAssistant Zentrale steuern lässt (MQTT oder HTML).
Zum Heizbett habe ich keine technischen Daten und es gibt keine Aufdrucke um das Produkt identifizieren zu können.
Ich versuche morgen, das mit einem Oszi aufzudröseln.
Wie versprochen habe ich heute die Schaltung mal versucht, etwas auseinander zu nehmen:
PWM läuft mit 10 Hz
MOSFET wird direkt mit 3,3V vom Controller angesteuert.
Die Schaltung schaut so aus wie im Anhang. Nice.
Bleiben jetzt noch 2 Fragen übrig:
eine Empfehlung für eine vergleichbare Ansteuerung eines Lüfters (24V, 100mA)
Eure Meinung zur Struktur für 4 Geräte
Variante 1: zentrale Platine, die alles steuert incl. Leistungselektronik
Variante 2: zentrale Steuerplatine, 4x dezentrale Leistungselektronik
Hintergrund:
Es sollen 4 Systeme angesteuert werden.
Jedes System hat ein Heizbett, einen Lüfter und Sensoren via Qwiic angesteuert.
Variante 1 wäre, alles auf eine Platine zu packen und für jedes Gerät die endständige Verkabelung direkt anschließen.
Variante 2 wäre für jedes Gerät eine 24V Versorgungsleitung und die 3,3V Signale über ein separates Kabel (vmtl. zweckentfremdetes Ethernet-Kabel wg. Abschirmung) und eine Leistungsplatine in jedem der 4 Geräte mit den MOSFETs.
Ich hab meine Gedanken jetzt mal zusammen gefasst in den angehängten Schaltplan.
Die Widerstände beim Lüfter muss ich mir noch anschauen, und auf der Original-Platine scheinen sie noch einen Filter beim Lüfter zu verwenden (Diode + Kondensator), um beim Abschalten keine Störungen zu bekommen.
Der Gedanke beim Ethernet-Kabel ist, jeweils ein Signal und einen Bezugs-Pol (GND oder +5V) in einem verdrillten und abgeschirmten Adern-Paar zu haben, um den Einfluss auf das Signal so gering wie möglich zu bekommen.
Noch ein Hinweis: der RPi pico ist etwas anders beschaltet und beim Sensor verwende ich Qwicc - da ist der 4. Kontakt nicht Vss sondern GND.
Noch ein Hinweis: der RPi pico ist etwas anders beschaltet und beim
Sensor verwende ich Qwicc - da ist der 4. Kontakt nicht Vss sondern GND.
Dann verwende doch ein Schaltplan-Symbol vom RPi Pico oder dem von Dir verwendeten Derivat - Du hast hier das Symbol von einem nackten RP2040 verwendet. Das macht bei der Pin-Nummerierung einen wichtigen Unterschied und das falsche Symbol führt nur zu Fehlern & Frust.
Dein SHT4x-Sensor braucht noch Pullups am I2C und Entkopplungskondensatoren an der Versorgung.
Dann verwende doch ein Schaltplan-Symbol vom RPi Pico oder dem von Dir
verwendeten Derivat - Du hast hier das Symbol von einem nackten RP2040
verwendet.
Das ist richtig. KiCad hat leider nur den nackten Pico.
Dein SHT4x-Sensor braucht noch Pullups am I2C und
Entkopplungskondensatoren an der Versorgung.
Das hat das Qwicc Modul alles schon dabei. Das braucht nur die 4 Adern.
Vgsth ist die Spannung, ab welcher der Transistor gerade zu leiten beginnt. Je höher die Spannung, umso mehr Laststrom kann fließen.
Du hast vielleicht Glück, das die Schwellenspannung bei deinem Transistor niedrig ist, so daß die 3,3V genügen. Beim nächsten Transistor kann das schon anders sein.
Woher er die 4,5V hat
kann ich nicht nachvollziehen.
Die 4,5V stehen im Datenblatt als Bedingung für den Rdson. Man verwendet den Wert auch als Empfehlung, wie hoch die Steuerspannung mindestens sein soll, damit er den vollen Laststrom sicher durch schaltet.
Habe ich nicht übersehen. Wenn dem so wäre, könnte die existierende Platine nicht funktionieren.
Ich bin bei rot über die Ampel gegangen und wurde nicht umgefahren. Das mach ich jetzt immer.
Die Werte habe ich dort abgegriffen. Das Datenblatt vom MOSFET sagt Vgs
= 1,0 - 2,0 V. Woher er die 4,5V hat kann ich nicht nachvollziehen.
Oh Mann, noch so einer ohne Halbleiterkenntnisse.
Dein UGS(th) ist die Spannung, unterhalb derer der MOSFET sicher AUSGESCHALTET ist.
Bei 2V kann er also schon Sperren.
Danach kommt erst mal die lineare Region in der er sich wie ein steuerbarer Widerstand verhält, locker bis zum doppelten der UGS(th) also bis 4V bei 'für dich schlechten' Exemplaren.
Und erst darüber ist er durchgeschaltet, daher findest du ein RDS(on) erst mit 4.5V und 10V.
Dann verwende doch ein Schaltplan-Symbol vom RPi Pico oder dem von Dir
verwendeten Derivat - Du hast hier das Symbol von einem nackten RP2040
verwendet.
Das ist richtig. KiCad hat leider nur den nackten Pico.
???
RP2040 ist der IC, Raspi Pico ist die Platine mit dem IC und der Peripherie außenrum drauf.
Wenn Du also eine Platine inkl. Peripherie verwenden willst, dann tu Dir den Gefallen die auch im Schaltplan zu verwenden - sonst passen die Pin-Nummern nicht.
Ich pendel ein wenig zwischen KiCad und EasyEDA, und den Bereich rund um den Pico habe ich ausgeblendet, weil ich dort weiß, was ich tun muss. Die Leistungselektronik ist der Bereich, wo ich mich (wie schon am Anfang gesagt) nicht auskenne.
Die bisherige Diskussion war zwar hilfreich, aber leider nicht wirklich zielführend. Was ich als Anfänger in diesem Bereich bräuchte, ist entweder eine fertige Schaltung, die aus Erfahrung anderer sicher funktioniert - inclusive einem kurzen Leitfaden durch die Schaltung (gibt es sicherlich irgendwo, aber Tante Google liefert nur kommerzielle Produkte oder ich stelle die falsche Frage) oder einen Beginners Guide zu genau diesem Thema (auch hier - die verfügbare Literatur erschlägt mit 5xx Seiten KnowHow - was ich brauche ist etwas gezieltes und vor allem: wie finde ich effizient die richtigen Transistoren / MOSFETs, um diese Schaltung umzusetzen).
Was mich daran wundert - es ist ein Standard-Problem: 3,3V digitales Signal auf 24V oder 12V Leistungsteil bei XY A. So etwas sollte aus einer Standard-Bibliothek purzeln und nicht immer wieder als Rad neu erfunden werden.
Was mich daran wundert - es ist ein Standard-Problem: 3,3V digitales
Signal auf 24V oder 12V Leistungsteil bei XY A. So etwas sollte aus
einer Standard-Bibliothek purzeln und nicht immer wieder als Rad neu
erfunden werden.
Doch nicht für solchen Kinderkram.
Der AO3400 wurde erwähnt und wäre ausreichend. Du kannst eine Schaltung freifliegend zusammenlöten und das testen.
Falls ein Kurzschluß möglich ist, würde ich bei einem Einzelstück einen fertigen Treiber wie beispielsweise BTS462 verwenden:https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/mosfet_n-ch_40v_3_5a_0_1r_41_6w_to-252-5-115934
Damit ist das Problem abgehakt, auch wenn dieses IC mehr als 1 Cent kostet.
Dies "ist ... eine fertige Schaltung, die aus Erfahrung ... sicher
funktioniert - inclusive einem kurzen Leitfaden durch die Schaltung": siehe Datenblatt.
Habe ich nicht übersehen. Wenn dem so wäre, könnte die existierende
Platine nicht funktionieren.
Unsinn, guckt dir das Datenblatt an. Bei richtiger Ansteuerung mit V_GS=10V kann der 60A schalten und hat dann einen R_DS(on) von 7.7mΩ.
Bei nur 3.3V Ansteuerung sieht es dagegen ganz erbärmlich aus. Der R_DS(on) wird dann so hoch, dass schon bei kleinen Strömen V_DS kräftig ansteigt und für deine Last nicht mehr vernünftig Spannung zur Verfügung steht. Und wehe, wenn der RPi Pico am GPIO nur 3V liefert. Die gezeigten Kurven sind typische Daten, die je nach Exemplar auch noch deutlich streuen können. Aber solange du ihn nicht kräftig belastest und Glück mit dem Exemplar hast, wird es irgendwie funktionieren - mit vernünftigem Schaltungsdesign hat das nichts zu tun.
Danke, nur finde ich auch beim BTS462 ein richtiges Durchschalten erst bei 5V (Datenblatt S. 6 unten und Grafik S.12 oben rechts).
Der AO3400A schaltet tatsächlich deutlich früher durch, beginnt aber schon bei 0,65V durchzuleiten. Würdest Du ihn direkt schalten oder noch mit Widerständen absichern (Gate, Drain) ?
Habe ich nicht übersehen. Wenn dem so wäre, könnte die existierende
Platine nicht funktionieren.
Unsinn, guckt dir das Datenblatt an.
Bitte, ich brauche keine Beleidigungen.
Und was auch immer im Datenblatt steht, ich habe es gemessen. Bei 3 Geräten, das selbe Ergebnis. 3,3V am Gate, rund 300 Ohm zwischen Drain und Source. Also Realität.
Der AO3400A schaltet tatsächlich deutlich früher durch, beginnt aber
schon bei 0,65V durchzuleiten.
Lerne ganz dringend, Datenblätter zu lesen.
Die 0.65V sind die minimale V_GC(th), d.h. es ist garantiert, dass unterhalb von 0.65V nie ein Strom von mehr als 250µA fließt. Für das Schalten einer Last interessiert dieser Wert überhaupt nicht. Mit 250µA kannst du nicht sinnvoll irgendetwas schalten.
Warum wohl? Weil nicht sofort alle Infos auf den Tisch gelegt werden.
Mit dem Spannungsteiler am Gate reduzierst du Spannung am Gate unnötig.
3,3V kommen da nicht mehr an.
Ganz einfach:
3.3V sollen via PWM 24V mit xx A ansteuern. Und dass ich von Leistungselektronik keine Ahnung habe. War bereits im ersten Beitrag erwähnt. Es ist ein Heizelement, zu dem ich keine Daten habe. 10 Hz habe ich abgegriffen. Steht auch ziemlich weit oben.
Alles andere ist unwichtig.
Die meisten Beiträge hier gehen darum, wie doof ich bin, dass ich keine Ahnung habe und Fragen stelle wie ein Idiot.
So. Ein letztes mal: wer keine konstruktiven Beiträge leistet und nur herum pöbelt sollte sich aus diesem Thread ausklinken und den Mund halten. Verschwendet nur Zeit.
Was du für unwichtig hältst, hätte den anderen geholfen dir zu helfen, z.B. die Fotos aus deinem Beitrag mit dem Satz "Es wird gerade viel spekuliert hier…". Sind alle Informationen da muss nicht spekuliert werden.
So. Ein letztes mal: wer keine konstruktiven Beiträge leistet und nur
herum pöbelt sollte sich aus diesem Thread ausklinken und den Mund
halten. Verschwendet nur Zeit.
