Hallo Leute, Ich bin dran mit selber einen Flipper zu bauen. Dazu muß ich die ganzen Spulen schalten. Im Moment habe ich ein selbstgelötetes Board in Verwendung mit einem 8-Bit Shiftregister und 8 Mosfets. Später brauche ich dann 48 Ausgänge, deshalb möchte ich mir jetzt ein PCB Layout eines Board erstellen. Dafür möchte ich die MosFET's aber über Optokoppler durchschalten, damit ich den 50V Kreis vom Logikkreis getrennt habe. Für die Handgelötete Platine habe ich GND vom Logikkreis (3.3V) mit GND vom 50V Kreis zusammengeschaltet, was ich eben für das Board ändern will. Ich habe die Schaltung angehängt, wie ich es mir gedacht habe und wollte Euch Profis fragen, ob die Dimensionierung der Widerstände so paßt. Ich möchte einen PC817 Opto verwenden. Der FET ist BUK9575-100A, ein LogicLevel FET, der eine maximale Gate - Source Spannung von 15V aushält. Deshalb habe ich den Spannungsteiler auf 8V (so in der Mitte) dimensioniert. Der Strom durch die LED des Optokopplers habe ich auf 20mA Dimensioniert, der hat eine Durchlaßspannung von 1.4V. Würde die Schaltung von mir funktionieren? Achja, hier noch ein Link zu dem Flipper, der noch mit dem diskret aufgebauten handverdrahteten Board läuft. http://www.youtube.com/watch?v=RmmsX4MlTek Gruß, Christian
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Christian Valentin schrieb: > Ich bin dran mit selber einen Flipper zu bauen. Dazu muß ich die ganzen > Spulen schalten. Im Moment habe ich ein selbstgelötetes Board in > Verwendung > mit einem 8-Bit Shiftregister und 8 Mosfets. Später brauche ich dann > 48 Ausgänge, deshalb möchte ich mir jetzt ein PCB Layout eines Board > erstellen. gut! Christian Valentin schrieb: > Dafür möchte ich die MosFET's aber über Optokoppler durchschalten, damit > ich den 50V Kreis vom Logikkreis getrennt habe. gute Idee! Christian Valentin schrieb: > Ich möchte einen PC817 Opto verwenden. Der FET ist BUK9575-100A, ein > LogicLevel FET, der eine maximale Gate - Source Spannung von 15V > aushält. > Deshalb habe ich den Spannungsteiler auf 8V (so in der Mitte) > dimensioniert. nicht gut! Nimm einen FET der -/+20V Ugs aushällt und schalte eine 15V Z-Diode vor das Gate. Noch einen Strombegrenzungungswiderstand und die Sache läuft. Alternativ kannst du auch spezielle FET Treiber einsetzen, was aber wohl ein wenig überdimensioniert wär. Welche Ströme möchtest/musst du schalten? Christian Valentin schrieb: > Der Strom durch die LED des Optokopplers habe ich auf 20mA > Dimensioniert, der > hat eine Durchlaßspannung von 1.4V. lass den Optpkoppler nicht am oberen Limit laufen. 10mA sind auch OK. Christian Valentin schrieb: > Achja, hier noch ein Link zu dem Flipper, der noch mit dem diskret > aufgebauten handverdrahteten Board läuft. > > Youtube-Video "Eigenbau Addams Family Flipper Homebrew Pinball" Fesch! :) lg
Für die LED reichen 10mA + 20% degradation => 14mA. Musst ihn nicht auf Kante nähen. Dann aber mit den 10mA rechnen und bei CTR von 50% beim PC817 kommen 5mA raus. 5mA über die 12,5k sind möglich. Wenn ich dann mal mit 40V rechne: 40/12,5k => 3,2mA nötig. Passt also. Wenn man dann aber mit 50V über die 2,5k rechnet, kommen immernoch 10V raus! Daher: Parallel zum 2,5k noch eine ZD, das hält das Gate auf einem sicheren Level. => ZD 5,1 sollte reichen, wenn der FET bei 4,5V voll aufsteuert. Sieht doch soweit ganz gut aus. Pass auf, wenn du sehr viele OK LEDs aus dem selben Baustein heraus treibst, dass du nicht die maximale Strombelastbarkeit des ICs bzw. des µC-Ports überlastest.
Zwischen Gate und den beiden anderen Anschlüssen hat der Mosfet eine recht hohe Kapazität. Die kann beim Abschalten (wenn die Spannung an Drain schnell steigt) dazu führen, dass die Spannung am Gate weit über den typischerweise erlaubten 10V ansteigt. Deswegen macht eine Zener-Diode (wie beriets empfohlen) zwischen Gate und Source zur Begrenzung der Spannung Sinn.
@Christian Valentin (trancefreak) >Ich bin dran mit selber einen Flipper zu bauen. Dazu muß ich die ganzen >Spulen schalten. Spulen sind wie Relais, siehe Relais mit Logik ansteuern. >mit einem 8-Bit Shiftregister und 8 Mosfets. Später brauche ich dann >48 Ausgänge, deshalb möchte ich mir jetzt ein PCB Layout eines Board >erstellen. Wenn man nicht zuviel Strom braucht, kann man mit dem TPIC 6595 sehr kompakt bauen, der kann 8x250mA bei bis zu 45V. >Dafür möchte ich die MosFET's aber über Optokoppler durchschalten, damit >ich den 50V Kreis vom Logikkreis getrennt habe. Unsinnig. Reine Paranoia. >Für die Handgelötete Platine habe ich GND vom Logikkreis (3.3V) mit GND >vom >50V Kreis zusammengeschaltet, was ich eben für das Board ändern will. Warum? Glaubst du nicht an die Gesetze der E-Technik?
L. P. schrieb: > Christian Valentin schrieb: >> Der Strom durch die LED des Optokopplers habe ich auf 20mA >> Dimensioniert, der hat eine Durchlaßspannung von 1.4V. > lass den Optpkoppler nicht am oberen Limit laufen. Das wären 50mA beim PC817... > 10mA sind auch OK. Ja, die reichen, weil der OK ein CTR von mindestens 80% hat, und so aus den 10mA LED-Strom mindestens 8mA Transistorstrom werden können, was aber durch die R65 und R66 sowieso auf 3,2mA begrenzt ist. Ich stimme Falk zu: wozu überhaupt Optokoppler? Höchstwahrscheinlich werden die damit getrennten Potentiale sowieso wieder irgendwo verbunden oder sind sogar die selben. Im Schaltplan sind sie auf jeden Fall gleich...
Lothar Miller schrieb: > Im Schaltplan sind sie auf jeden Fall > gleich... Sieht nicht so aus, im Schaltplan steht GND1 und GND2 ...
Ralf H. schrieb: > Sieht nicht so aus, im Schaltplan steht GND1 und GND2 ... Hmmm, tatsächlich... Ich würde für potentialgetrennte GNDs dann auch ein anderes Symbol nehmen.
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Vielen Dank für die ganzen Tips und Hinweise! Konnte nicht früher schreiben, da ich auf der Arbeit nicht privat rumsurfen sollte ;-) Mir gefällt die Idee mit der Zener Diode statt einem Spannungsteiler sehr gut. Würde die Schaltung mit der Zener Diode so stimmen, wie ich es ein- gezeichnet habe? Mir gefällt, daß die Gatespannung somit konstant bleiben würde und ich mit der Spannung somit variieren kann (40 - 50 V). Reicht dann der 10k Widerstand als Strombegrenzer, da so bei 40V rund 4mA maximal fließen würden? Manche schreiben, es bräuchte keinen Optokoppler und die GND's können ruhig zusammengeschaltet werden. Von anderen aber habe ich gehört, daß eine Trennung gut wäre, falls der FET kaputt geht, damit mir nicht die 40V am Controller anliegen. Klingt ja irgendwie logisch. Deshalb würde ich lieber auf Nummer sicher gehen. Sollte bei einer Z-Diode der Vorwiderstand anders dimensioniert werden oder passen die 10k? Gruß, Christian
@ Christian Valentin (trancefreak) >gut. Würde die Schaltung mit der Zener Diode so stimmen, wie ich es ein- >gezeichnet habe? Nein. Es giobt niemanden, der das Gate auf 0V entladen kann. Dazu braucht es den Widerstand. >Reicht dann der 10k Widerstand als Strombegrenzer, da so bei 40V rund >4mA >maximal fließen würden? Ja. >Manche schreiben, es bräuchte keinen Optokoppler und die GND's können >ruhig >zusammengeschaltet werden. Von anderen aber habe ich gehört, daß eine >Trennung gut wäre, falls der FET kaputt geht, damit mir nicht die 40V >am Controller anliegen. Klingt ja irgendwie logisch. Ist es aber nicht. In der 4ma haben wir Hochspannungsnetzteil, deren Masse liegt auf der gleichen Masse wie die der zarten Steuerelektronik. Und es geht nix kaputt (na manchmal, das hat aber andere Gründe ;-)
Hi Falk, Du meinst also, das ganze Gedöns mit Optokoppler ist gar nicht notwendig, da die Gefahr gar nicht besteht, daß durch einen defekten FET Gate und Drain einen Kurzschluß haben können und mir deshalb der uC kaputt geht? Irgendwie ist mir das natürlich auch recht, da ich weniger Bauteile benötige :-) Bei meinem Testboard gehe ich mit den uC Port über einen 330 Ohm Widerstand auf das Gate (Pulldown Widerstand vom Gate auf GND hat 10k). Somit habe ich einen Strom von 10 mA. Kann ich einen höheren Vorwiderstand verwenden (1k - 10k) und reicht dann der Strom aus, um das Gate zu laden? Dann würde ich das einfach so halten und auf die galvanische Trennung verzichten. Ich hab dann noch eine Frage: Ein Arbeitskollege, der sich doch recht gut mit Elektronik auskennt, hat gemeint, daß ich vielleicht noch einen Elko zwischen Drain und GND schalten solle, da es mir beim Schalten der Spule mit dem Mosfet GND "wegziehen" könnte, was dann im uC unvorhergesehenes bewirken kann. Der Strom durch die Spule ist bei 40V ca 6A, die Schaltzeit beträgt maximal 30 bis 50 ms. Danach kann eine recht lange Pause sein. Ist das so, oder brauchts da gar keinen Elko? Gruß, Christian
@ Christian Valentin (trancefreak) >Du meinst also, das ganze Gedöns mit Optokoppler ist gar nicht >notwendig, >da die Gefahr gar nicht besteht, daß durch einen defekten FET Gate und >Drain einen Kurzschluß haben können und mir deshalb der uC kaputt geht? Schrieb ich bereits mehrfach. >Somit habe ich einen Strom von 10 mA. Ind dem Moment, wo das Gate 0V hat. >Kann ich einen höheren >Vorwiderstand >verwenden (1k - 10k) und reicht dann der Strom aus, um das Gate zu >laden? Für ein paar Relais geht das schon. Nimm 1k und gut. Für's Gewissen. >mit Elektronik auskennt, hat gemeint, daß ich vielleicht noch einen >Elko zwischen Drain und GND schalten solle, da es mir beim Schalten der >Spule mit dem Mosfet GND "wegziehen" könnte, Nicht zwischen Drain und GND, zwischen 40V und GND. Normale Puffer-Cs.
Christian Valentin schrieb: > da die Gefahr gar nicht besteht, daß durch einen defekten FET Gate und > Drain einen Kurzschluß haben können und mir deshalb der uC kaputt geht? Wenn ich ein Optokopplerverkäufer (oder Versicherungsvetreter) wäre, würde ich sagen: Natürlich besteht diese Gefahr! Immer und jederzeit! Und dabei geflissentlich unterschlagen, dass sie verschwindend gering ist... > da es mir beim Schalten der Spule mit dem Mosfet GND "wegziehen" könnte, Das kann passieren, wenn der Rückstrom zum erwähnten Kondensator blöderweise am uC vorbei müsste. Sinnvollerweise musst du also beim Layout aufpassen, wo der "große" Strom fließt, und den auf direktem Weg wieder in seinen Pufferkondensator zurückschicken...
Stefan schrieb: > Zwischen Gate und den beiden anderen Anschlüssen hat der Mosfet eine > recht hohe Kapazität. Die kann beim Abschalten (wenn die Spannung an > Drain schnell steigt) dazu führen, dass die Spannung am Gate weit über > den typischerweise erlaubten 10V ansteigt. Sollte die Gate-Source-Spannung tatsächlich wieder ansteigen, so wird der Drain-Source-Widerstand auch wieder geringer, was dem Anstieg der Drain-Source-Spannung unverzüglich entgegenwirkt. Meines Wissens bildet sich durch die Miller-Kapazität beim Schalten ein sog. Miller-Plateau aus: <http://www.vishay.com/docs/73217/73217.pdf>; Anders bei Brückenschaltungen mit mehreren Transistoren: Dort sollte man tatsächlich die Gate-Spannung durch die Miller-Kapazität im Auge behalten.
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