Hallo Leute, ich stehe vor folgemden Problem. Ich möchte einen High-Side-Switch schalten. Zur Spannungsversorgung nutze ich eine Ladungspumpe. Nun stellt sich mir die Frage, wie man die Schaltfrequenz des Schalters und die Ladungspumpenfrequenz berechnet,sprich in welcher Abhängigkeit die beiden voneinander sind. Habt ihr Vorschläge? Gruß, Tobias
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Verschoben durch Admin
Das kann man meiner Meinung nach nicht direkt beantworten. Aber hier mal ein Versuch. Ein paar Annahmen, die ich aus deinem Post herausinterpretiere: Dein Highside-Switch ist ein N-Mosfet; du möchtest eine Spannung erzeugen, die dauerhaft über der Source-Spannung des Mosfet liegt, um dann damit bei bedarf das Gate zu schalten; dazu wird ein Kondensator mit Bezug zu Source aufgeladen. Dann wäre mein Gedankengang: Bei jedem Schaltvorgang des Mosfet wird eine bestimmte Energiemenge in das Gate geleitet. Aus der Schaltfrequenz und dieser Einzel-Energie ergibt sich also eine benötigte Energie pro Zeit bzw. eine Leistung. Dazu kommen eventuell noch weitere Verlustleistungen, z.B. aus der Gate-Ansteuerung. Damit hast du die Leistung, die deine Ladungspumpe insgesamt liefern muss. Bei jedem Schaltzyklus der Ladungspumpe wird eine Ladung von deiner Versorgung in den Highside-Kondensator transportiert. Deren Menge hängt ab von der Höhe der Versorgungsspannung, der Kapazität des geschalteten Kondensators, der aktuellen Spannung des Highside-Kondensators und Verlusten durch z.B. Dioden etc. Ich geh einfach mal davon aus, dass dein Highside-Kondensator so groß ist, dass er sich bei einem Mosfet-Schaltvorgang nur unwesentlich entläd. Ansonsten kann man hier sicher auch sinnvoll abschätzen. Die Differenz aus der mittleren Spannung des Highside-Kondensator und dem Spannungshub des Schaltkondensators gibt dir zusammen mit der Kapazität des Schaltkondensators die Energie, die pro Schaltvorgang der Ladungspumpe auf den Highside-Kondensator übertragen wird. Das mal der Ladungspumpenfrequenz gibt dir die Leistung, die die Ladungspumpe liefert. Daraus ergibt sich dann die minimale Frequenz für die Ladungspumpe. So, ich hoff das war sowohl verständlich als auch richtig beschrieben ;-) Viele Grüße, Alex
> wie man die Schaltfrequenz des Schalters > und die Ladungspumpenfrequenz berechnet Nun ja, bei jedem Schaltvorgang wird das Gate umgeladen, man verbraucht also diese Ladung. Die Ladungspumpe muss in der Lage sein, so viel Ladung rechtzeitig nachzuliefern. Wenn die Kapazität der Ladungspumpe grösser ist als die Gate-Kapazität, reicht ein Ladungspumpenimpuls pro Schaltvorgang (so macht es ja die externe Ladungspumpe von der Last aus, wie beim IR2110 oder vielen Vollbrücken und Schaltreglern, nur darf da die Schaltfrequenz nicht 0 werden. Um bei langsamen Schaltvorgängen den Leckstrom nachzuliefern, und um vor dem ersten einschalten mal genug Ladung zusammenzubekommen, verwenden einige Chips interne Ladungspumpen, wie LTC1154. Dart darf NICHT ZU OFT geschaltet werden, denn die winzige Laungspumpe muss pro Schaltvorgang (siehe oben) die Ladung des Gates nachliefern können. Daher verwenden manche high side MOSFET Treiber beides: Eine schwache interne Ladungspumpe, die Leckströme ausgleicht, und die kräftige Ladungspumpe mit externem C die vom Ausgang her Vb zur Verfügung stellt.
Die Frequenz kann ruhig hoch sein. Die gezeigte Schaltung läuft mit 31kHz, wobei das Tastverhältnis aber nur mit 10% eingestellt ist. Das sorgt für eine Rampe bei der Ausgangsspannung. C4 kann man natürlich auch verkleinern und das Tastverhältnis auf 50% stellen, wenn schnell geschaltet werden soll. Beitrag "EIN-AUS mit Taster per Interrupt, ATtiny25 o.ä." Wenn der Schalter ganz schnell schalten soll, läd man nur sein Cgs auf, was in der Regel einige nF beträgt und muß beim Ausschalten das Gate aber auch aktiv entladen (gegen GND schalten).
Hallo Leute, danke für die Antworten. Ihr habt alle genau auf das geantwortet, dass ich wissen wollte. Nun die Frage, gibt es irgentwie eine Formel die das ganze beschreibt? Normalerweise habe ich ja eine feste Schaltfrequenz für den MOSFET und muss dann demtentsprechend die Ladungspumpenfrequenz anpassen. Die nötige Gate-Ladung, sowie der Kondensator (Bootstrapkondensator) sind ja auch feste Werte. Kann man daraus denn nicht eine Formel basteln? Und noch eine "Noob"-Frage da ich die Ladungspumpe vom Prinzip her nicht ganz verstehe. Wie ist es denn überhaupt möglich, dass eine Ladungspumpe überhaupt funktioniert? Zwischen den Kondensatorplatten kann ja kein Strom fliessen. Wie können denn dann die Ladungsträger (also die Elektronen) von dem einen auf den anderen Kondensator wandern? Und noch etwas: Ich benutze als Simulationsprogramm PLECS. Gibt es dort einen IC bei dem ich die Ladungspumpenfrequenz und die MOSFET Schaltfrequenz unabhängig ansteuern kann? Ich hab bisher nur welche gefunden, da gab es nur ein PWM Signal welches beides gesteuert hat
Genau deswegen Frage ich ja. Diese Seite ist unter anderem der Grund warum ich das nicht verstehe. Der Autor dort bekommt 7,9V raus. Ich bekomme 8,6V raus
Der Autor rechnet mit 0,7V Spannungsabfall an der Diode. Der Spannungsabfall hängt aber von der Diode und dem Strom ab der durch sie hindurch fließt. Bei Schottkydioden ist der Spannnugsabfall technologiebedingt schon geringer (wobei er bei höheren Strömen auch weit über 0,7V hinaus gehen kann). Bei der BAT45 ist z.B. die Vorwärtsspannung 0,38V bei 1mA, 0,5V bei 10mA und 1V bei 30mA. Wenn du deine Ladungspumpe nicht belastest fließt nur ein sehr kleiner Strom durch die Diode, da sich der Kondensator am Ausgang praktisch gar nicht entlädt.
Aber der Autor rechnet doch mit 0,7V, wir haben 2 Dioden also insgesamt 1,4V => 10V-1,4V = 8,6V
Ich benutze als Simulationsprogramm PLECS. Gibt es dort einen IC bei dem ich die Ladungspumpenfrequenz und die MOSFET Schaltfrequenz unabhängig ansteuern kann? Ich hab bisher nur welche gefunden, da gab es nur ein PWM Signal welches beides gesteuert hat
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