Ich bin auf folgende Verstärkerschaltung gestoßen: https://www.eevblog.com/forum/projects/high-voltage-amplifier/?action=dlattach;attach=180679 Das Prinzip ist mir grundlegend klar, allerdings habe ich eine Frage bezüglich der Transistoren Q1 und Q2, die in der Mosfet Kaskade sind. Wie funktioniert die Ansteuerung der Gates genau?
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Muss es auch nicht. Also meine Vermutung ist, dass Q15/Q16 (Sieht man schlecht) erstmal zur Strombegrenzung sind.
Martin schrieb: > , allerdings habe ich eine Frage bezüglich der Transistoren Q1 und Q2, > die in der Mosfet Kaskade sind. Das ganz ist eine "Kaskodenschaltung" (Kak*-Schreibfehler nach korrigierenden Anmerkungen in den unteren Posts korrigiert, zum Glück kann ich das als Moderator ;-) > Wie funktioniert die Ansteuerung der Gates genau? Die Mosfets haben jeweils eine "fixe" Gatespannung (über die Spannungsteiler R7..R32), die Ansteuerung der Mosfets erfolgt dann jeweils über ihre Source: der Q1 zieht die Source des Q8 Mosfets nach Masse, die Ugs des Q8 ateigt und der Q8 beginnt zu leiten. Der zieht dann die Source des Q7 in richtugn Masse und der Q7 beginnt zu leiten usw. usf... Das Ganze ist also eigenlich eine Ansammlung von Mosfets in "Gateschaltung" (analog zur "Basisschaltung" bei bipolaren Tranistoren). Martin schrieb: > Also meine Vermutung ist, dass Q15/Q16 (Sieht man schlecht) erstmal zur > Strombegrenzung sind. Nichts weniger als das. Sondern Q15 und Q16 dienen der "Ausgangsstromverstärkung" des mittigen OP und steuern in eben beschriebener Weise die Q1 und Q2 an. So wie z.B. dort mit Q15 = T1, Q16 = T2: - https://hackmd.io/@LillyMestmacher/SyJQxA7Pu
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Martin schrieb: > Wie funktioniert die Ansteuerung der Gates genau? Q1 und Q2 sind keine MOSFETs, haben kein Gate. Die Gates hängen an einem Spannungsteiler und jeder MOSFET ist ein Sourcefolger, verstärkt also bloss den durch den Spannungsteiler möglichen Strom, scheinbar aber auch nur auf 1mA. Der Trick der Schaltung liegt an der schwebenden +/-1372V Versorgung ohne Massebezug. Das was sonst Masse wäre, ist dort der Ausgang. Und die reale Spannung des Ausgangs gegenüber Masse stellt sich durch die Belastung entweder des positiven oder negativen Zweigs durch die fast 1mA der MSFET Kadkade ein. Der OpAmp steuert also nur wie viel Strom aus welcher Polarität gezogen wird, und wie weit er sie dadurch runter zieht (und dadurch die 1372V entfernt liegende 'sonst wäre ich Masse' gegenüber der tatsächlichen Masse verschiebt) Die MOSFETs müssen dem Spannungsteiler folgen können. Das klapp nur bei niedrigen Frequenzen. Vor allem nicht bei plötzlichen Kurzschlüssen und Funken am Ausgang.
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Lothar M. schrieb: > Das ganz ist eine "Kakodenschaltung" (kein Schreibfehler!). Doch ein Schreibfehler 😆😆😆 "Kaskodenschaltung" ist richtig.
Heinrich K. schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Das ganz ist eine "Kakodenschaltung" (kein Schreibfehler!). > > Doch ein Schreibfehler 😆😆😆 > > "Kaskodenschaltung" ist richtig. https://de.wikipedia.org/wiki/Kakodyl ;-)
Vielleich sollte man da ein c statt einem vergessenen s schreiben? Bei der Schaltung ist zu beachten, dass die gesamte Teilschaltung im Potential mitschwimmt. Das hat Auswirkungen auf das Platinenlayout. Alle Leiterbahnen auf festem Potential muessen daher ausserhalb gefuehrt werden.
Michael B. schrieb: > Die MOSFETs müssen dem Spannungsteiler folgen können. Das klapp nur bei > niedrigen Frequenzen. Vor allem nicht bei plötzlichen Kurzschlüssen und > Funken am Ausgang. Was passiert denn im schlimmsten Fall, wenn die das nicht können und wie schnell wird so eine Schaltung wohl sein bzw. wie bekommt man die schneller?
Dieter D. schrieb: > Bei der Schaltung ist zu beachten, dass die gesamte Teilschaltung im > Potential mitschwimmt. Das hat Auswirkungen auf das Platinenlayout. Alle > Leiterbahnen auf festem Potential muessen daher ausserhalb gefuehrt > werden. Der Ausgang schwimmt. Die Masse der Schaltung muss nicht zwangsweise schwimmend sein. So verstehe ich das.
Martin schrieb: > Was passiert denn im schlimmsten Fall, wenn die das nicht können Kaputt. Alle. Martin schrieb: > wie bekommt man die schneller? Kondensatoren parallel zu den Spannungsteilerwiderständen. Martin schrieb: > wie schnell wird so eine Schaltung wohl sein Kein Ahnung. Aber 18V Z-Dioden von Source zu Gate könnten Unfälle verhindern.
Michael B. schrieb: > Kondensatoren parallel zu den Spannungsteilerwiderständen. Das dachte ich mir. Die Dioden zwischen Gate und Source sehe ich bei fast allen Schaltungen immer vor. Ich habe mal angefangen diese Schaltung rudimentär zu simulieren und möchte die gerne erstmal auf 1kv aber mit 100mA Ausgangsstrom bringen. Diese scheint einen sehr hohen Ruhestrom zu benötigen. Wie kann man die Schaltung entweder optimieren oder eine schwimmende Ansteuerung für so eine Kaskade realisieren, damit man an keinem Transistor jemals 1kV anliegen hat?
> Die MOSFETs müssen dem Spannungsteiler folgen können. Das klapp nur > bei niedrigen Frequenzen. Vor allem nicht bei plötzlichen > Kurzschlüssen und Funken am Ausgang. Das ist ein Punkt, der bei erstaunlich vielen Designs außer Acht gelassen wird. Bei diesen Schaltungen ist es dann möglich, die Endtransistoren z.B. allein durch starke Übersteuerung der Endstufe, aber ohne jede Last am Ausgang zu töten.
Ben B. schrieb: >> Die MOSFETs müssen dem Spannungsteiler folgen können. Das klapp > nur >> bei niedrigen Frequenzen. Vor allem nicht bei plötzlichen >> Kurzschlüssen und Funken am Ausgang. > Das ist ein Punkt, der bei erstaunlich vielen Designs außer Acht > gelassen wird. Bei diesen Schaltungen ist es dann möglich, die > Endtransistoren z.B. allein durch starke Übersteuerung der Endstufe, > aber ohne jede Last am Ausgang zu töten. Es erscheint mir aus genau diesem Grund naheliegend, jedem einelnen Teilerwiderstand einen Kondensator (10..100nF) parallel zu schalten.
Mark S. schrieb: > jedem einelnen Teilerwiderstand einen Kondensator (10..100nF) parallel > zu schalten. 100nF wäre sehr viel. Ja, die MOSFET Gate Kapazität stört, aber vor allem deren Differenzen, die leider auch noch spannungsabhängig sind. Martin schrieb: > aber mit 100mA Ausgangsstrom bringen. MOSFETs haben keine so gute SOA, 550V/0.1A.
Michael B. schrieb: > 100nF wäre sehr viel. Ja, die MOSFET Gate Kapazität stört, aber vor > allem deren Differenzen, die leider auch noch spannungsabhängig sind. Die Kapazität könnte man ja näherungsweise experimentell bestimmen. 100nF würde ich schon fast als deutlich zu hoch einschätzen. Michael B. schrieb: > MOSFETs haben keine so gute SOA, 550V/0.1A. Deswegen Kaskadiert man die Mosfets ja, damit man eben nicht so eine hohe Spannung über Drain und Source hat und man in einem günstigeren SOA Bereich landet. Bei dieser verlinkten Schaltung sind da aber noch die beiden Bipolartransistoren, die ich gerne loswerden würde. Im Grunde ist meine Designaufgabe eine schwimmende gesteuerte Spannungsquelle zu finden, die jeweis die Gates der unteren beiden Mosfets steuern kann. In diesem Fall wäre der Ausgang dann nicht mehr auf Masse gelegt.
Angehängte Dateien:
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mos.png
110 KB
Ich habe einen Entwurf angehängt wie ich mir das vorstelle. Zunächst mit idealen Mosfets. Die Idee dahinter ist, dass die Spannung über Q1/Q3 und Q4/Q6 aufgeteilt wird. Das könnte man je nach maximaler Spannung natürlich noch erweitern. Q5/Q2 dienen zum steuern über den Regler. Der Vorteil wäre, dass die Ansteuerung nicht schwimmend sein müsste und nur die Erzeugung der Hochspannung isoliert sein müsste, was man per flyback Regler oder Transformator machen kann. Wie ist eure Einschätzung dazu? Wie würde man hier den Ruhestrom einstellen und einen Bias erzeugen für die Übernahme?
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