Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM Endstufe


von Bastler (Gast)


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Hallo Zusammen!
Ich würde gerne mit meienm Funktionsgenerator einige Aktuatoren(teils 
induktiv) betreiben. Meist sind dies Stellmotoren oder Ventile, welche 
mit PWM angesteuert werden. Ich habe mir überlegt, das Signal des 
Funktionsgenerators mit einem Optokoppler zu trennen und dann mittels 
IRL1004 logic Mosfets zu verstärken.

Das Signal des Funktionsgenerators hat zwischen 3V-3.7V, je nach 
Ladungszustand der Batterie. Ich denke das ist ausreichend für den 
Optokoppler ( 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/187038-da-01-en-PC817.pdf 
)

Die Shottky Diode (MBR6045WR) macht in dieser Ausführung eigentlich 
wenig Sinn , da sie doppelt ausgeführt ist. Ich habe diese aber noch 
hier liegen, daher wollte ich sie einsetzen.

Ich würde von euch wissen ob ich das so realisierbar ist..
Ich bin eigentlich Maschinenbauer und habe von Elektronik wenig bis 
keine Ahnung, daher fallt nciht gleich über mich her wenn was falsch ist 
;)

von Floh (Gast)


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Bei dir fehlt ein Pulldown-Widerstand am Mosfetgate, damit der auch mal 
wieder abschaltet.

von Holm T. (Gast)


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Schaue Dir mal das Schaltsymbol Deiner Mosfets genau an, Du siehst das 
der Gate Anschluß von allen anderen isoliert ist und ein Stück vor dem 
Drain-Source Kanal endet. Wenn Du Deinen Optokoppler einschaltest werden 
die Gates aufgeladen und wenn Du ihn wieder abschaltest, was passiert 
dann?

In der Praxis brauchst Du ihn nicht mal einschalten, der Sperrstrom des 
Fototransistors reicht Deine FETs einzuschalten...

Gruß,

Holm

von Seppl F. (passuff)


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Holm Tiffe schrieb:
> Schaue Dir mal das Schaltsymbol Deiner Mosfets genau an, Du siehst das
> der Gate Anschluß von allen anderen isoliert ist und ein Stück vor dem
> Drain-Source Kanal endet. Wenn Du Deinen Optokoppler einschaltest werden
> die Gates aufgeladen und wenn Du ihn wieder abschaltest, was passiert
> dann?
>
> In der Praxis brauchst Du ihn nicht mal einschalten, der Sperrstrom des
> Fototransistors reicht Deine FETs einzuschalten...
>
> Gruß,
>
> Holm

ok.. Habe mir das zu Herzen genommen... Wenn der Optokopppler 
durchschaltet fließt einn Strom über R1 ab und die Gates von den IRL1004 
werden aufgeladen.
Wenn cih den Optokoppler ausschalte liegt Masse an den Gates und sie 
können sich entladen.. Richtig? Welcher Widerstandswert ist sinnvoll? 
Ich habe noch 10K Widerstände hier liegen.. 4V/10K=0.4mA Also nicht 
viel... Oder vielleicht etwa zu wenig?

von Falk B. (falk)


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@  Seppl Flicker (passuff)

>ok.. Habe mir das zu Herzen genommen... Wenn der Optokopppler
>durchschaltet fließt einn Strom über R1 ab und die Gates von den IRL1004
>werden aufgeladen.

Theoretisch richtig, praktisch falsch.

>Wenn cih den Optokoppler ausschalte liegt Masse an den Gates und sie
>können sich entladen.. Richtig? Welcher Widerstandswert ist sinnvoll?
>Ich habe noch 10K Widerstände hier liegen.. 4V/10K=0.4mA Also nicht
>viel... Oder vielleicht etwa zu wenig?

DEUTLICH zu wenig. Ein einfacher Optokoppler kann deine MOSFETs nicht 
schnell genug schalten. Du brauchst dahinter einen MOSFET-Treiber, siehe 
MOSFET-Übersicht.

MFg
Falk

von Michel (Gast)


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Verrate doch mal, welche Leistungen du schalten möchtest und mit welcher 
PWM Frequenz die Schaltung arbeiten soll. Ein einzelner IRL1004S kann 
mit seinen 6.5 mOhm im durchgeschalteten Zustand thermisch schon einige 
10A als Strom vertragen, vorausgesetzt du lädst beim Schalten seine 
Gatekapazität von mehreren nF schnell genug um. Mit 10 kOhm wird das 
nichts, falls da wirklich Strom durch die Transostoren fließen soll.

von Seppl F. (passuff)


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Falk Brunner schrieb:
> @  Seppl Flicker (passuff)
>
>>ok.. Habe mir das zu Herzen genommen... Wenn der Optokopppler
>>durchschaltet fließt einn Strom über R1 ab und die Gates von den IRL1004
>>werden aufgeladen.
>
> Theoretisch richtig, praktisch falsch.
>
>>Wenn cih den Optokoppler ausschalte liegt Masse an den Gates und sie
>>können sich entladen.. Richtig? Welcher Widerstandswert ist sinnvoll?
>>Ich habe noch 10K Widerstände hier liegen.. 4V/10K=0.4mA Also nicht
>>viel... Oder vielleicht etwa zu wenig?
>
> DEUTLICH zu wenig. Ein einfacher Optokoppler kann deine MOSFETs nicht
> schnell genug schalten. Du brauchst dahinter einen MOSFET-Treiber, siehe
> MOSFET-Übersicht.
>
> MFg
> Falk

Die IRL1004 sind Logik Fets, die ja schon früher(kleinere Spannung) 
schalten. Auch will ichnciht in die Analogtechnik, so dass meine 
Frequenzen bei ca 1kHz maximiert sind.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl1004.pdf

Wie lege ich den Widerstand richtig aus? Man kann es bestimmt berechnen 
wie lange es dauert bis die Ladung abgeflossen ist an 10k, aber es gibt 
hier doch bestimmt Erfahrungswerte...Maximalwerte des Optokopplers: Imax 
=50mA --> 50 mA
5V/50mA=100R
Dass wäre maximum.. Wahrscheinlisch aber nicht so üblich alles am 
Maximum laufen zu lassen. Zumindest kenne ich jetzt die obere 
Grenze...Irgendwas zwischen 100R und 10KR -->1k ??

von Seppl F. (passuff)


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Michel schrieb:
> Verrate doch mal, welche Leistungen du schalten möchtest und mit welcher
> PWM Frequenz die Schaltung arbeiten soll. Ein einzelner IRL1004S kann
> mit seinen 6.5 mOhm im durchgeschalteten Zustand thermisch schon einige
> 10A als Strom vertragen, vorausgesetzt du lädst beim Schalten seine
> Gatekapazität von mehreren nF schnell genug um. Mit 10 kOhm wird das
> nichts, falls da wirklich Strom durch die Transostoren fließen soll.

Ich möchte nicht mehr als 10A-15A Schalten (absolutes Max, im Normalfall 
eher ~1A) wil mir aber nach oben alles offenhalten und auch die 
Verlustleistung verteilen bzw Bauteile schonen. Die Dinger kosten ja 
nichts..

Wie schnell ich die Gates entladen muss, ist mir allerdings nicht 
bewusst(außer so schnell wie möglich) und übersteigt meine 
Elektrotechnischen Kenntnisse... U=R*I ;)
Aber mit Kapazitäten hatte ich es noch nicht, ich werde versuchen das zu 
Verstehen.

Welchen Widerstand würdest du Erfahrungsgemäß einsetzen?

von Michel (Gast)


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Seppl Flicker schrieb:
> Ich möchte nicht mehr als 10A-15A Schalten (absolutes Max, im Normalfall
> eher ~1A) wil mir aber nach oben alles offenhalten und auch die
> Verlustleistung Verteieln und Bauteile schonen

Die statische Verlustleistung bei 10A und den angegebenen 6.5 mOhm eines 
anständig durchgeschalteten IRL1004 läge bei 65 mW, d.h. das ist bei dem 
Gehäuse ein Witz. Für deine Betriebsbedingungen müßte man den R_on mal 
etwas genauer aus dem DS rausgucken.
Die hast aber abhängig von der Schaltgeschwindigkeit mit jedem Ein-/Aus 
Schaltvorgang eine Phase, wo der Transistor teilweise leitet und hohe 
Verlustleistung erzeugt. Diese Phase mußt du möglichst kurz halten. Je 
größer deine Zeitkonstante beim Umschalten des Gates ist, um so länger 
ist diese Phase, d.h. durch die Parallelschaltung von 3 FETs 
verdreifachst du wegen der dreifachten Kapazität die Umschaltdauer. 
Damit erzeugst du grob die 3-fache Verlustleistung, so dass jeder 
einzelne FET fast genausoviel Wärme erzeugt, wie wenn er alles alleine 
schalten müßte.
-> Parallelschaltung bringt fast nichts

Die mittlere Verlustleistung hängt dann natürlich auch noch davon ab, 
wie oft du schaltest.

von Mensch (Gast)


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wohl eher 650 mW.. P=I^2*R

von Seppl F. (passuff)


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Michel schrieb:
> Seppl Flicker schrieb:
>> Ich möchte nicht mehr als 10A-15A Schalten (absolutes Max, im Normalfall
>> eher ~1A) wil mir aber nach oben alles offenhalten und auch die
>> Verlustleistung Verteieln und Bauteile schonen
>
> Die statische Verlustleistung bei 10A und den angegebenen 6.5 mOhm eines
> anständig durchgeschalteten IRL1004 läge bei 65 mW, d.h. das ist bei dem
> Gehäuse ein Witz. Für deine Betriebsbedingungen müßte man den R_on mal
> etwas genauer aus dem DS rausgucken.
> Die hast aber abhängig von der Schaltgeschwindigkeit mit jedem Ein-/Aus
> Schaltvorgang eine Phase, wo der Transistor teilweise leitet und hohe
> Verlustleistung erzeugt. Diese Phase mußt du möglichst kurz halten. Je
> größer deine Zeitkonstante beim Umschalten des Gates ist, um so länger
> ist diese Phase, d.h. durch die Parallelschaltung von 3 FETs
> verdreifachst du wegen der dreifachten Kapazität die Umschaltdauer.
> Damit erzeugst du grob die 3-fache Verlustleistung, so dass jeder
> einzelne FET fast genausoviel Wärme erzeugt, wie wenn er alles alleine
> schalten müßte.
> -> Parallelschaltung bringt fast nichts
>
> Die mittlere Verlustleistung hängt dann natürlich auch noch davon ab,
> wie oft du schaltest.

OK.. Also ich schalte meistens im Hz bereich(50Hz-500Hz)...
Schade das mehr nicht mehr bringt.. Zumindest in einer 
Parallelschaltung..

Was ist aber zum Widerstand zu sagen? Je kleiner deso höher der 
Stromfluss und das wiederum lässt meine Ladung im Gate schneller 
abfließen, richitg?
Begrenzt aber durch Imax vom Optokoppler.. Wenn ich die effektivität des 
Optokopplers mal außer Acht lasse, ist es am besten für die Fets den 
Optokoppler am limit zu betreiben weil sich dadurch die Gates schneller 
entladen können?

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