Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Hohe Wechselspannung mit FET schalten
Hallo,
ich hab den Tipp bekommen, eine hohe Wechselspannung via Graetzgleichrichter in Reihe und einem FET zw. +/- zu schalten.
Nun kenn ich mich mit FETs oder Analogtechnik gar nicht aus und würde mich über Tipps, bzw. Hilfestellung bezüglich des Schaltungsaufbaus und des verwendbaren FET sehr freuen.
Die Spannung kann bis zu 250 Volt betragen, der Strom allerdings liegt im zw. +/- des Gleichrichteres bei 100mA ... wenn das Versorgungsobjekt (eine eLu-Folie) einen Kurzschluss verursacht, dann dann es auch mal 1A sein.
Die Spannungsquelle, die ich hab, kann 5 A bei 400 Hz liefern.
Die Folie soll sehr schnell (in der Größenordnung von 1 ms) geschaltet werden. Hierbei möchte ich das gerne im Nulldurchgang machen.
Das könnte auch via uC erfolgen, Optokoppler an die Spannungsquelle und gut - denke 0-Punkt müßte erkennbar sein ...
Wer kann mir helfen?
Liebe Grüße
Vajk
BASTIUniversal
31.05.2007, 16:09
Hi
Wenn du deine Wechselspannung Gleichgerichtet hast, kannst mit entsprechenden FET's eine H-Brücke aufbauen.
Das mit dem Nulldurchgang schalten hab ich nicht ganz verstanden, bei Gleichspannung gibt's sowas gar nicht! Oder willst du die Eingangs Wechselspannung im Nulldurchgang schalten?
Als Grundschaltung kannst du dir ja mal folgenden Link anschauen:
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung
Die Schaltung unter dem Punkt "Ansteuerung mit MOS-FET"
Diese Schaltung muss natürlich noch Fit gemacht werden für den Umgang mit hohen Spannungen.
MfG
Basti
Danke Basti für Deine Antwort.
Nein, ich will die Wechselspannung nicht gleichrichten. Der Graetz wirkt nur als Schalter, wenn man in Serie einfügt und zwischen +/- kurzschließt.
Die Folie lebt laut Hersteller länger, wenn sie einen sauberen Sinus bekommt und eben im Nulldurchgang geschaltet wird.
Nun soll eben ein FET zum Kurzschließen des Gleichrichters benutz werden.
Problem hierbei ist die Entkopplung vom uC .. wohl am besten über einen Optokoppler,
Wobei, wie regel ich das mit der Spannungsversorgung des Opto und der Wechselspanungsquelle .... grübel ...
Und wie mach ich das mit der Nulldurchgangserkennung ... ich dachte mir, daß ich die Spannungsquelle hier abtaste ... und der Interrupt auf beide Flanken via Timer den Nullpunkt "rausrechne" ...
LG
Vajk
BASTIUniversal
31.05.2007, 19:54
Hi!
Naja, ich denke da wäre ein Ansatz mit Solid-State Relais oder Triac vielleicht besser...ich hab doch richtig verstanden, dass du die Wechselspannung nur Ein- und Ausschalten willst?
Ich glaube, ich hab deinen Ansatz mit dem Gleichrichter und FET nicht wirklich verstanden...!
MfG
Basti
Hallo Basti
bei 1ms Schaltzeiten sind Relais nicht wirklich sinnvoll ... weiß nicht, ob Triac ideal ist ..
Ja genau, es geht um schnelle Schalten der Wechselspannung ....
Solid-State Relais sind, wie der Name sagt, halbleiterbasiert. Nur sind TRIACS nicht optimal zum schnellen Schalten geringster Ströme.
Basti, mal es Dir doch einfach mal auf: AC-Quelle, Last und AC-Anschlüsse des BrGl in Reihe, + vom BrGl an Drain, - an Source. Wenn der MOSFET leitet, fliest Wechselstrom mit etwas Klirr im Nulldurchgang. Noch verlustärmer und sauberer geht es mit einer Antiseriellschaltung aus zwei MOSFETs, nur wird dann die Ansteuerung noch unübersichtlicher, weil der Bezugspunkt (Sources) zwischen den MOSFETs floatet. Man macht sich hier die Body-Diode eines der MOSFETs zunutze.
Hallo shaun, Danke für Deine Worte ... ist die Antiseriellschaltung also die idealere Lösung und kommt ohne BrGl aus? Wie wird das angesteuert per uC angesteuert?
Den "uC" kannst Du erstmal weglassen, zunächst musst Du Dir klar werden, wie Du die Dinger überhaupt gesteuert bekommst. Wie gesagt, Deine Gatespannung muss relativ zu dem schwebenden Potenzial zwischen den MOSFETs angelegt werden. Wenn ich Lust haben sollte, mal ich das heute abend mal auf. Ist Deine Frequenz fix bei 400Hz und handelt es sich um einen Sinus? Dann könnte man mit Kondensatornetzteil ein bisschen Verluste einsparen.
Genau um das "klarwerden" geht es ... das mit der schwebenden Gatespannung verstehe ich noch nicht ... die Frequenz liebt bei ca. 400 Hz (vom Netzteil her einstellbar, zumindest in der Größenordnung), drum auch meine Idee, den Nullpunkt über Interrupt und Timer rauszumessen. Ja es handelt sich Sinus .... was kann ich zu Deiner "Luststeigerung" tun?
Brauchst nix tun, ich male heute abend ;)
Ich weiss ja nicht, wie Du schalten willst, aber das Kriterium für eine gleichspannungsfreie Versorgung muss lauten, dass Du nur alle zwei Nulldurchgänge schalten darfst, damit immer eine gerade Anzahl von Halbwellen bei der EL-Folie ankommt. Aber das ist ja alles erstmal sekundär.
Ein Versuch wert wäre vielleicht nochmal ein Opto-TRIAC zum Schalten, nur wirst Du den die ganez Zeit über gezündet halten müssen, weil der Haltestrom nicht erreicht werden wird, zumal die kapazitive Last da noch eigene Probleme mit sich bringt.
Hi!
µC ist in diesem Fall eventuell etwas überdimensioniert. 400Hz oder 1kHz sind kein Problem für einen modernen Triac (zb TIC216) und 100mA sollten genügen. Dazu noch einen MOC3042 als Optokoppler und die Nullpunkterkennung ist gewährleistet. Den Gleichrichter kannst Du Dir dann auch sparen. DIe entsprechende Schaltung findest Du im Datenblatt des MOC.
Gruß
BlinkyBill
01.06.2007, 12:42
zur luststeigerung hilft nur ne Überweisung ;)
Danke.
@Gock: "µC ist in diesem Fall eventuell etwas überdimensioniert." wieso .. das Ganze soll ein einfaches, künstlerisches Display werden mit eLs als Lichtpunkte. Der uC schafft da die "Matrix" zur Ansteuerung.
Wie, nur 100mA ... beim "Einbrennen" der Folie flossen 5 A ;-)
Und die Folie braucht sauberen Sinus ...
@Gock - Danke für den Datenblatt-Tipp ... was ich da nicht gefunden habe (oder übersehen), ist die Schaltzeit - wobei die sind wahrscheinlich auch von den Triacs abhängig - und wozu ist der Inverter an Pin 2 (Seite 6) ?
Kann ich die Schaltung "einfach" so übernehmen, oder ist da noch äußere Beschaltung (entstörung, etc.) nötig ? Sind die Ströme egal, sind nur wenige mA wenn die Folie keinen Kurzen hat.
In den Fußnoten des TIC216-Datenblatts werden als Testbedingungen für die Ermittlung der Werte 1kHz angegeben.
Der TIC arbeitet, solange die Spannungssteilheit einen gewissen Wert nicht überschreitet. Dieser ist angegeben und liegt glaube ich bei 50V/µs, unter gewissen Bedingungen nur bei 5V/µs. Lies' aber besser nach. Du müsstest mal herausfinden, wie hoch der Spannungsanstieg bei 400Hz ist.
Ströme sind nicht ganz egal, weil der Triac bei Unterschreitung seines "Haltestroms" sperrt. Dieser liegt aber im Bereich weniger mA, weshalb ich sagte, dass 100mA genügen sollten.
Wenn wir vom gleichen Bild reden, dann ist da bereits ein Snubbernetzwerk parallel zum Triac geschaltet (R + C). Das sollte zur Entstörung genügen.
Inverter an Pin2? Achso, das ist einfach nur der "Schalter". Kannst Du natürlich auch einen NPN gegen Masse schalten oder einen µC Ausgang auf "0" legen.
Hmmm .. das mit den mAmps könnte ein Prob sein .. sind sicher unter 100 mA .. da erstmal nur ganz kleine Flächen geschaltet werden sollen ... hmm einfach einen R parallel zum eLu is wohl nicht das wahree .. oder ?
Nö nicht so, und da durch die kapazitive Last Strom und Spannung auch noch so hässlich auseinander laufen, wird es auch noch schwierig, den TRIAC genau während der ganzen Periode "auf" zu machen. Ich fürchte, da kommt alles andere als Sinus raus. Ich wollte Dir gerade ein PhotoMOS nahelegen, aber die Dinger sind grunzlangsam. Ich muss wohl doch noch mal malen...
also die Folie soll Schaltzeiten unter 100 ms können .. ideal ware in der Größenordnung von 10ms .. weniger kann die vermutlich bestimmt nicht .. das Ganze soll dann zu einer Animation von z.B. Bewegung führen ...
Schon, aber wenn so ein PhotoMOS-Ding mit Zeiten von 1-1,5ms angegeben ist und eine erhebliche Unsicherheit dazu genannt wird (kann 100us dauern, dauert meistens 1ms, schlimmstenfalls aber auch mal 2ms) - wie willst Du da bei 2,5ms Periodendauer sicher den Nulldurchgang treffen?
oh, ja, das meinst Du ... okee okeee .. ist schon spät
Auf die Schnelle gemalt, aber nicht groß simuliert hatte ich mir das so vorgestellt wie im angehängten Bild zu sehen. Der basislose Transi rechts oben ist der Transistor eines Optokopplers!
Hallo Shaun,
herzlichen Dank für den Plan ... ich blicke drauf, und verstehe es nicht wirklich ... kannst Du mir die Funktionen erklären, bitte.
und wie "nicht simuliert " - ginge das denn ?
"basislose Transi rechts oben ist der Transistor eines Optokopplers!"
d.h., da kommt der uC dran ...
Also: R1, C2, D1, D2, die Body-Diode von Q2 sowie C1 und D3 bilden ein Kondensatornetzteil, das dafür sorgt, dass gegenüber den Sources der beiden MOSFETs eine Gleichspannung von 15V zur Verfügung steht. Die Masse ist hier nur als Bezugspunkt der Schaltung intern zu betrachten und auf keinen Fall mit irgendwas anderem zu verbinden!!!
Der Transistor des Optokopplers tut nun nichts weiter, als die +15V über einen Gegentakt-Emitterfolger auf die Gates der beiden MOSFETs zu schalten. Emitterfolger, damit die MOSFETs schnell sperren und der Arbeitswiderstand des Optos dennoch nicht zu klein sein muss (das Kondensatornetzteil ist nicht so stark belastbar).
super - herzlichen Dank - werd ich so aufbauen und probieren. Muß ich hierbei, außer der Nicht-Masse, noch irgendwas beachten?
Lieben Dank,
Vajk
Shaun, wird da nicht die Body Diode beim Rechten Mosfet leitend.
Warum nicht einen BGL nehmen und im Gleichspannungszwei mit einem Hcohspannungstranssitor ein- und ausschalten?
Warum sollte die leiten? In unseren Dimmern tut sie es zumindest nicht :)
BrGl+Transi geht auch, hat aber höheren Spannungsabfall (bei den kleinen Strömen und der Forderung, der Ausgang solle nur DC-frei sein kein wirkliches Problem, bei dicken Strömen und der Forderung nach geringem Stromklirr allerdings schon nicht mehr so gut). Ausserdem musst Du bei der BrGl-Variante auch irgendwie eine Steuerspannung für den Transistor basteln.
Hallole,
vor ewigen Zeiten hat man einen Thyristor in einen Brückengleichrichter gesetzt, wenn man beide Halbwellen einer Wechselspannung schalten wollte (die Triacs gab es da noch nicht). Den damaligen Zündtrafo könnte man heute durch einen Optokoppler ersetzen.
Gruß
ff
@shaun - noch ne Frage, die DIoden bei Q1 und Q2 ..gleicher Typ D1/2 ?
Ein Thyristor macht in diesem Fall keinen Sinn, da er dauerhaft angesteuert werden müsste, und ein Optokoppler überträgt im Gegensatz zu einem Trafo leider keine Energie. (Gut, es gibt welche mit Fotoelementen drin, aber die Leistung reicht vermutlich nicht und teuer+träge sind die noch dazu).
Dann kann man auch gleich einen Transistor bzw MOSFET nehmen, aber so ganz leistungslos lässt sich der Letztere bei geforderten kurzen oder zumindest gleichbleibenden Schaltzeiten auch nicht steuern. Und die BrGl-Variante erschwert nun mal die Bereitstellung der Hilfsspannung für das Schaltelement.
Die Dioden an den MOSFETs sind die Body-Dioden, die sind da schon drin :)
@shaun - noch eine Frage .. die reichen die aus max. 60 V - Typen ... und was für ein Opto sollte es sein ? ... reicht ein CNY 17 ... ?
Opto ist recht egal, ultraschnell muss er ja nicht sein, und das CTR ist aufgrund des folgenden Emittefolgers auch eher zweitrangig.
Wenn Du 250Veff einspeist, sieht der jeweils sperrende MOSFET 353V, 500V-Typen sollten also reichen.
tnx .. ich bestell grad die teile bei tante reichelt .. übers ergebnis stell ich hoff dann ein foto rein ... mal nen testaufbau machn ...
noch ne Frage - was passiert eigentlich in den zwei Extremfällen mit der Schaltung: offener Ausgang = keine Last und Kurzschluß ? Wie sollte die Absicherung aussehen ?
Morgen kommen die Teile voraussichtlich ... bin ja mal gespannt :-)
Öhm - ich sehe grad, C1 hast DU nicht als ElKo gezeichnet .. aber Z-Diode parallel .. also darf ein Elko sein (+ Richtung ZD Pin2)?
Offener Ausgang - nix, Kurzschluss - wie hoch ist der KS-Strom Deiner Quelle..? Der IRF840 hat einen Rds_on um und bei 0,9 Ohm, also kannst Du Dir ausrechnen, was passiert. Bei 1A nicht viel, bei 10A wird er ganz kurz ganz heiss...;)
Oxi .. also 1A Sicherung einfügen .. Danke :-) ....
Und was war mit C1 und Elko - ist das richtig interpretiert ?
Hessibaby
05.06.2007, 07:37
Was mir ein Rätsel ist !
Bei 400Hz hast Du nur alle 2,5 ms einen Nulldurchgang.
Und eine geschaltete Graetzbrücke baut man immer mit zwei Dioden und zwei Thyristoren auf, die Thyristoren schalten im Null von selber ab.
Gruß
Der Ansatz war aber nicht ein gesteuerter B2 wie Du ihn beschreibst, sondern ein "normaler" B2 aus vier Dioden, zwischen dessen + und - ein Transistor, MOSFET oder eben Thyristor sitzt, der es so ermöglicht, einen Wechselstromkreis zu schliessen. Mit dem Thyristor wäre gegenüber einem Triac nicht so viel gewonnen, der Haken hier ist, dass der Thyristor im Strom-Null abschaltet, bzw aufgrund der hier fliessenden niedrig(st)en Ströme schon weit davor, die Last aber fast rein kapazitiv ist. Daher bleibe ich dabei, dass eine fremdgeführte Steuerung der einzige Weg ist, die Folie so anzusteuern, dass sie vorhersagbar keine Gleichspannung zu sehen bekommt. Bei allen lastgeführten Ansätzen spielen einfach zu viele Parameter in das endgültige Schaltverhalten hinein.
Und was genau ist Dir nun ein Rätsel...?
@vajk: klar, kann ein Elko sein.
Hallo Shaun,
also erster Versuchsaufbau klappt auf anhieb - herzlichen Dank .. jetzt mal die mit dem Oszi angucken und rausbekommen, wie schnell die Folie nun wirklich ist ...
Liebe Grüße
Vajk
Ergänzung I: gibt es die FETs und Transen auch als Vergleichstypen in SMD ?
Ergänzung II: alles prima, und plopp .. Netzteil kaputt .. nach mehreren Telefonaten - der Hersteller der Folien, wo das NT herkommt, hat 8 weitere defekte und die Netzteilfirma ist pleite .... na sowas.
Also Freitag neues besorgen ....
Läßt sich noch einfach eine Strombegrenzung in die Schaltung integrieren ? Oder ist 'ne träge Sicherung der bessere Weg?
Welches NT hast Du denn da benutzt? Ein Designer, mit dem ich zusammenarbeite, verwendet immer so ein kleines, gut belüftetes Kunststoffkästle, welches für mein Empfinden viel zu laut fiept. Der Grund ist klar: die 400Hz oder was das Ding macht werden primärseitig erzeugt - ich hätte ja erstmal ein SNT im kHz-Bereich genommen und dann mit einer Vollbrücke zerhackt, Filter- u/o Resonanzdrosseln wären dann vergossen worden und gut.
Weiter im Programm: die MOSFETs müsste es im TO251/252, vielleicht auch SOT89 o.vglb. auch geben, such halt mal bei irf.com nach irgendwas, was den Strom sicher aushält und bis 500..600V geeignet ist - und dann gucken, ob die Teile auch beschaffbar sind.
Darf dieses Netzteil überhaupt ohne Last betrieben werden? Das wäre so die erste Frage, die ich mal klären würde. Eine Strombegrenzung ist einfach zu realisieren, indem Du in eine der Sourceleitungen einen Shunt setzt und dann mit zwei Transistoren beide Halbwellen auswertest, ob Du damit dann nur die Gates nach Masse ziehst (zieht uU erhebliche Verluste in den FETs nach sich) oder als Abschaltkriterium für die Ansteuerung heranziehst, steht Dir frei.
Hallo Shaun,
Danke für Deine Antwort.
Hersteller des Netzteils ist mir unbekannt, kommerzielles Teil, groß, viel Innenleben, F und U einstelllar, ATmega16, USB, IR drin. Die Ursache des Sterbens ist unbekannt, generell lastlos war wahrscheinlich nicht so das Problem, wie der permanente Wechsel, aber selbst wohl bei normalen Betrieb sind sie gestorben .. Am Montag kann ich bei Fa. BMG was Neues bestellen.
Hmm .. das mit dem Shunt und den Transen versteh ich wieder nich ... - Ausschaltkriterium via Int wäre glaub das Beste ....
so .. tataaa .. es tut, anbei meine Lösung, die Demo-Krone leuchtet schonmal :-)
Super herzlichen Dank an shaun !!! Schick mir mal 'n ePN mit Deiner Tel.Nr. und Deine Kto.Nummer, möchte mich bedanken.
Liebe Grüße
Vajk
... so ne kurze Frage, wenn man die ZD15 beim Bestücken vergißt, was stirbt dann wohl alles .... *pfeifel*
Wups, das sollte nicht passieren :) Die MOSFETs bestimmt, da die Gatespannung ganz gut ansteigen dürfte...
Powered by vBulletin® Version 4.2.5 Copyright ©2024 Adduco Digital e.K. und vBulletin Solutions, Inc. Alle Rechte vorbehalten.