Basisschaltung funktioniert nicht recht.

[Leverator]

Moin zusammen,

heute brauche ich mal 'n paar Tipps vom Elektronik-Profi.
Eigentlich ist der Aufbau einer Transistorbassischaltung bereits Thema in der Elektronik-Ausbildung oder spätestens im Studium.

Dennoch will es bei mir nicht recht klappen.

Ziel meiner Schaltung ist, ein TTL-Signal aus einem AVR-Pin zwischen <1.5V und >3.5V auf <5V und >60V hochzuschalten. Warum Basisschaltung, wird der Profi fragen: Ganz einfach, weil jedes Lehrbuch sagt, daß Basisschaltungen für schnelle Schaltungen geeignet sind. Und Sinn der Übung ist das schnelle Ansteuern eines MOSFET für eine Frequenzumrichterschaltung.

Leider habe ich bis jetzt noch keine 63V-Spannungsquelle. Das ist Teil der Spannungsquellenschaltung und hängt noch an einer RS-Lieferung.
Aus diesem Grunde möchte ich die Bassischaltung zunächst mit nur 20V testen.

Hierzu habe ich die angehängte Schaltung aufgebaut.

Dummerweise erreicht mein Ausgang nicht die angestrebten <5 und >15V, sondern hängt irgendwie "muffig" bei 8 bzw. 12V rum.

Wer hat hier noch eine Idee?

Gruß,
Lev

[Besserwessi]

Für einen Test sind 20 V völlig OK udn besser als 63 V. Bei 63 V ist schon etwas mehr Vorsicht geboten.

Die Schaltung hat ein kleines Problem bei Betreib mit 20 V. Die Spannung an der basis wird mit den gezeigten Werten gut 5 V betragen. Das ist etwas hoch. Für den Betreib mit 12 V wäre die Schaltung OK. Sonst sollteman den Teiler für die Basis einfach aus den 5 V Speisen, denn damit skaliert auch das Eingangssignal.

Der 2 te kleine Kritikpunkt ist der Kondensator an der Basis. Der sollte wesentlich kleiner werden (z.B. 100 pF) oder sogar ganz wegfallen. Der Spannungsteiler an der Basis sollte mit dem Kondensator auch hochohmiger werden, denn sonst fleißt reichlich viel Strom durch die Basis und der Transistor wird sehr hart in die Sättigung getrieben. Damit ist dann auch die Basisschaltung nicht mehr wirklich schnell.

[Leverator]

Hallo Besserwessi,

danke für Deine Antwort.

Das mit den 63V ist auch schnell erklärt: Ich möchte an den MOSFETS einen Spannungshub von 48V erreichen. Diesen erzeuge ich mit 4x12V Blei-Gel-Akkus. Um jedoch für 48V die MOSFETS sicher duchsteuern zu können, benötige ich eine um mindestens 10V höhere Gate-Spannung. Also habe ich mich dazu entschieden, mit einem 15V DC/DC-Regler eine 63V-Spannung zu erzeugen. Ansonsten: Ich kenne mich was Sicherheitsvorschriften angeht in diesem Bereich aus.

Du rätst mir also den Basisstrom und die -spannung noch weiter zu reduzieren? Ich hatte zunächst mit einer Basisspannung von etwa 3V gespielt. Aber irgendwie war meine Ausgangsspannung immer um etwa 0.2V höher als die Eingangsspannung. Und da laut allen Lehrbüchern die Spannungsverstärkung bei etwa 100-200 liegt, muss ich da einen Fehler haben.
Hm, jetzt wo ich da nochmal darüber nachdenke, könnte der Transistor notorisch durchgeschaltet gewesen sein... 0.2V ist doch die typische Kollektor-Emitterspannung.

Nagut, ich werde noch etwas rumbasteln. Ich freue mich über weitere Tipps.

Grüße,
Lev

[Hubert.G]

Ich glaube nicht das die Basisschaltung für diesen Zweck geeignet ist. Sie wird für Hochfrequenzschaltungen verwendet. Der Eingangswiderstand ist sehr klein, wärend der Ausgangswiderstand sehr groß ist.
Es wird hier also genau das Gegenteil des gewünschten, nämlich die schnelle Umladung des MOSFET-Gate erreicht.

[Leverator]

Hallo Hubert,

ich habe mir deswegen die Basisschaltung ausgesucht, weil sie erstens sehr schnell ist und zweitens, weil auf Grund der unterschiedlichen Ein- und Ausschaltausgangswiderstände sich (einfach) unterschiedliche Ein- und Ausschaltzeiten der MOSFETs realisieren lassen müssten.

Beim Einschalten soll der MOSFET langsam reagieren, dagegen beim Ausschalten sehr schnell. Und das passt bei dieser Schaltungsart eigentlich.

Der Trick an der Sache ist jetzt nur noch, die passenden Werte für den optimalen Betrieb zu finden...

Der Ausschaltwiderstand liegt hier mit 1k fest. Laut Datenblatt des AVR könnte ich auf 360Ohm (5V-Betrieb) herunter gehen. Das müsste zum Ausschalten (HIGH aus AVR) des MOSFET niederohmig genug sein. Zum verzögerten Einschalten (LOW aus AVR) sollte die Zeitkonstante mit R3 (Kollektorwiderstand) und der Gate-Source/-Drain-Kapazität entsprechend hoch sein.

Vielleicht gibt es da jetzt noch Details, die ich gerade nicht beachte...

Ich freue mich weiterhin auf Eure Tipps.

Gruß,
Lev

[Besserwessi]

Wenn die FETs etwas größer sind (z.B. 20 A) dann wird man mit den 1 KOhm noch kein schneller Ausschalten hinkreigen. Das Schalten auf eine low Spannung am FET, über den Transistor wird sogar eher schneller sein. Man wird dann wohl nicht um wenigstens eine weiteren Transistor (als Emitterfolger) rumkommen. Die Asymetrie in den Schaltzeiten erzeugt man normalerweise durch eine Diode Parallel zu einem Widerstand.

Bei einem N-FET an der high Side muß man aber such noch die Gate-Source Spannung begrenzen. Das macht die Schache doch recht aufwendig. Da nimmt man doch besser fertige Gate Treiber.

[Hubert.G]

Wozu die Basisschaltung wenn du ohnehin sehr langsam Ein- und langsam Ausschaltest. Eine einfache Emitterschaltung ist beim Ausschalten viel schneller.
Es nützt das schnellste Auto nichts, wenn du ihm Holzräder montierst.