Pulse Generator für unterschiedliche Lasten

[Peter N. (customer23)]

Hallo!

Ich versuche gerade, ein Gerät zu entwickeln, welches einen Widerstand 
mit unterschiedlichen Strom-Pulsen in unterschiedlichen Zyklen belasten 
kann.

Pulse z.B. Periode 6µs, 50% Duty Cycle mit 7A für 60s, anschließend 
andere Periode, Duty Cycle, Last usw.

Mein Problem ist, dass ich nur einen PWM-Ausgang auf meiner Steuerung 
habe. Somit war mein bisheriges Konzept, dass ich mit drei MOSFETs 
abwechselnd die Lasten schalte und ein MOSFET in Serie die PWM 
generiert.
Allerdings gab es da immer Überschneidungen und das Signal war im 
Endeffekt alles andere als sauber.

Habt ihr irgendwelche andere Ideen, wie ich diesen Pulse-Generator 
realisieren könnte?

Danke und liebe Grüße,
Peter

[Fred R. (fredylich)]

Hallo Peter,

was für eine Steuerung hast du?

Gruß
Fred

[Joe F. (easylife)]

Vielleicht postest du mal einen Schaltplan.
2 Mosfets in Serie sind an sich kein Problem, wenn man sie richtig 
ansteuert.

[Peter N. (customer23)]

Sorry für die späte Antwort...

Als Steuerung verwende ich ein STM8S-Discovery Board.

Anbei der Schaltplan...
Alle MOSFETs sind beim Gate-Treiber auf "Low-Site" angeschlossen.

[Joe F. (easylife)]

- Wozu soll der 10nF am Gate des PWM MosFETs gut sein?
- Welche MosFETs verwendest du?
- Der FAN7888 hat 3 low-side Gate Treiber, wo ist das Gate des PWM FETs 
angeschlossen? An einem High-Side Treiber?

Peter N. schrieb:
> Allerdings gab es da immer Überschneidungen und das Signal war im
> Endeffekt alles andere als sauber.

Kannst du in der Firmware dafür sorgen, dass die Last-Auswahl-Fets in 
der Low-Phase der PWM umgeschaltet werden?

[Peter N. (customer23)]

- Das Schaltsignal am PWM-Gate ist so sauber, dass der MOSFET fast zu
  schnell schaltet und am Drain Spannungsspitzen verursacht.
  Die 10nF verlangsamen den Schaltvorgang ein wenig und die Spitzen
  verschwinden.

- habe 2 Treiber, alle MOSFETs sind auf Low-Side.

- Das könnte schwierig werden.
  Ich habe nämlich zwei unabhängige Timer. Einer für die PWM, der andere
  für das Schalten der Lasten.
  Beide Timer werden zu Beginn gestartet und haben ab diesem Zeitpunkt
  nichts mehr miteinander zu tun.

[Joe F. (easylife)]

Peter N. schrieb:
> - Das Schaltsignal am PWM-Gate ist so sauber, dass der MOSFET fast zu
>   schnell schaltet und am Drain Spannungsspitzen verursacht.

Der FET verursacht die Spitzen nicht. Eher der induktive Anteil deiner 
Last. Hier würde ich eher ansetzen (TVS oder Snubber).

>   Die 10nF verlangsamen den Schaltvorgang ein wenig und die Spitzen
>   verschwinden.

... und der FET wird wärmer...


> - habe 2 Treiber, alle MOSFETs sind auf Low-Side.
Gut.

> - Das könnte schwierig werden.
>   Ich habe nämlich zwei unabhängige Timer. Einer für die PWM, der andere
>   für das Schalten der Lasten.
>   Beide Timer werden zu Beginn gestartet und haben ab diesem Zeitpunkt
>   nichts mehr miteinander zu tun.

Ein Ansatz wäre, dass das Schalten der Lasten auch mit dem PWM Timer zu 
erledigen.

Oder die Routine, die die Last umschaltet warten zu lassen, bis die PWM 
auf Low ist (wenn es in der Software keine Möglichkeit der 
Synchronisation gibt, PWM Output im Notfall auf weiteren Input-Pin 
legen).

[Frank (Gast)]

Eigentlich reicht doch der unterste MOSFET.
Da legst Du eine PWM an. Mit ihr wird der mittlere Strom eingestellt. 
Bei einem Widerstand ist der proportional zum  Tastverhältnis.

Mit dem zweiten Timer schaltest du die PWM in deinen Blöcken ein und 
aus.

[Peter N. (customer23)]

Ich habe jetzt einen weiteren Test gestartet und gleich ein großes 
Problem gesehen...
Meine Lastwiderstände gehen sofort in Rauch auf... hätte mir aber vorher 
auch klar sein müssen, bei dieser immensen Belastung.

Ich habe jetzt folgenden Plan:
Nachwievor steuere ich meine MOSFETs mit meinem Demo-Board an, 
allerdings verzögere ich die einzelnen Kanäle so, dass nicht alle 
gleichzeitig schalten und somit mein Power Supply entlastet wird.
Zusätzlich stützen einige Elkos meine Versorgung.

Die unterschiedlichen Lasten erziele ich mit Relais und einem 
programmierbaren Power Supply. Die Relais schalten mir optional mehrere 
Kanäle dazu.

Könnte das so funktionieren?

Danke und LG,
Peter

[Michael K. (Gast)]

Warum stellst Du den Strom nicht komplett über eine regelbare 
Spannungsversorgung ein ?

Offensichtlich willst Du den Widerstand testen und nicht das Power 
Supply.
Wenn dem so ist, dann wirst Du den Widerstand auch während des Pulsens 
messen wollen und das ist Low Side viel einfacher.

Wild geraten würde ich eine Kombination aus regelbarer 
Spannungsversorgung, High Side PWM und Low Side Messung vorschlagen.

Joe F. schrieb:
> Der FET verursacht die Spitzen nicht. Eher der induktive Anteil deiner
> Last.

Richtig.
Je nach Anforderung führt das dann zu wirklich extremen Klimmzügen 
(koaxialer Aufbau) um sowas weitgehend loszuwerden.

[Peter N. (customer23)]

> Warum stellst Du den Strom nicht komplett über eine regelbare
> Spannungsversorgung ein ?
Eine regelbare Spannungsversorgung, die Pulse im unteren µs-Bereich 
liefern kann, kostet leider ein Vermögen...


> Offensichtlich willst Du den Widerstand testen und nicht das Power
> Supply.
> Wenn dem so ist, dann wirst Du den Widerstand auch während des Pulsens
> messen wollen und das ist Low Side viel einfacher.
Das ist richtig, aber das Messen während der Pulse ist nicht notwendig. 
Wenn eine gewisse Anzahl von Zyklen abgelaufen ist, schalte ich das 
Gerät ab und messe dann den Widerstandswert.

[Falk B. (falk)]

@ Peter N. (customer23)

>Meine Lastwiderstände gehen sofort in Rauch auf... hätte mir aber vorher
>auch klar sein müssen, bei dieser immensen Belastung.

Man hätte ja erstmal auch mit hochohmigeren Widerstäden anfangen können. 
Da kann man prüfen und messen, ob das Timing stimmt.


>- Das Schaltsignal am PWM-Gate ist so sauber, dass der MOSFET fast zu
>  schnell schaltet und am Drain Spannungsspitzen verursacht.

Ist möglicherweise auch ein Meßfehler.

>  Die 10nF verlangsamen den Schaltvorgang ein wenig und die Spitzen
>  verschwinden.

;-)

>  Ich habe nämlich zwei unabhängige Timer. Einer für die PWM, der andere
>  für das Schalten der Lasten.
>  Beide Timer werden zu Beginn gestartet und haben ab diesem Zeitpunkt
>  nichts mehr miteinander zu tun.

Nö, die Timer laufen ja EXAKT so, wie sie eingestellt sind. 
Sinnvollwerweise sollte man das mit EINEM Timer machen, damit das Ganze 
synchron bleibt. Mit dem Timer Overflo Interrupt kann man PWM und 
langsames Software-Timing machen.

>>Nachwievor steuere ich meine MOSFETs mit meinem Demo-Board an,
>allerdings verzögere ich die einzelnen Kanäle so, dass nicht alle
>gleichzeitig schalten und somit mein Power Supply entlastet wird.

Warum? ist das so schwach? Kann nicht sein, denn schließlich willst du 
7A mit 50% Tastgrad über 60s machen.

>Zusätzlich stützen einige Elkos meine Versorgung.

Wie groß sind die?

>Die unterschiedlichen Lasten erziele ich mit Relais und einem
>programmierbaren Power Supply. Die Relais schalten mir optional mehrere
>Kanäle dazu.

Was für Kanäle? Mit zusätrzlichen Testobjekten?

>Könnte das so funktionieren?

Das klingt alles noch etwas diffus. Wir brauchem mehr Informationen und 
Klarheit.

[Falk B. (falk)]

@Peter N. (customer23)

>> Warum stellst Du den Strom nicht komplett über eine regelbare
>> Spannungsversorgung ein ?
>Eine regelbare Spannungsversorgung, die Pulse im unteren µs-Bereich
>liefern kann, kostet leider ein Vermögen...

LESEN! Du sollt mit deinem PROGRAMMIERBAREN Netzteil die Spannung 
passend einstellen (Gleichspannung) und mit dem MOSFET den Puls 
generieren! Dann brauchst du auch keine schaltbaren Vorwiderstände!

[Michael K. (Gast)]

Peter N. schrieb:
> Eine regelbare Spannungsversorgung, die Pulse im unteren µs-Bereich
> liefern kann, kostet leider ein Vermögen...

Nein, das meine ich nicht.
Du stellst die Sollspanung ein und machst die Pulse über einen Fet.

Du kommst aber sehr schnell in Bereiche wo Du schon eine sehr hohe 
Spannung brauchst um auf geeignete Ströme zu kommen.

Das wird sehr aufwendig wenn es erst das Prototypenstadium verläßt und 
halbwegs zuverläßig laufen soll.
Ich habe an solchen Geräten mitgewirkt die Abmessungen on 4HE bis 
Kühlschrankgröße hatten.