Leistungsendstufe für einen Gleichstromsteller

[altekischt]

Hallo zusammen :)

Dies ist mein erster beitrag hier also entschuldigt für meine vielleicht ungenaue Beschreibung :)

Also:

Ich soll eine Endstufe eines Gleichstromstellers bauen, die mittels PWM gesteuert wird. Das PWM Signal kann als gegeben angesehen werden, meine Aufgabe besteht lediglich in der Verstärkung des Signals.

Ich habe eine Brückenschaltung in Betracht gezogen, da der Motor rechts- sowie linkslaufen soll. Der Motor ist eine Fremderregte Gleichstrommaschine mit:
Nennstrom: 2A
Nennspannung: 220V

Mein Problem ist nun wie ich die Leistungsmosfets ansteuern soll. Das PWM-Signal kann ich nicht direkt auf die MOSFET's geben oder?

Wird das ansteuern leichter wenn ich die oberen MOSFET's als p-Kanal MOSFET's nehme? Da ich ja dadurch ein festes sourcepotential habe. (Ich weis aber trozdem nicht wie ich diese ansteuern soll xD)

Falls euch noch etwas auffällt was an der Schaltung nicht stimmt bitte sagen :)

Vielen Dank schon mal für eure Hilfe

Mfg :)

[ManuelB]

Hallo,
bei Brücken-Anwendungen mit mehr Spannung würde ich zu "fertigen" Ansteuer ICs raten. Es gibt z.B. von International Rectifierer oder von Fairchild oder von ST Ansteuer ICs für Halbbrücken. Diese sind vielfach von den Eingängen her logikkompatibel und habe nützliche Funktionen wie Totzeiten zischen dem Umschalten (verhinderung von Brückenquerstrom/Kurzschluss durch gleichzeitiges leiten eines Brückenzweiges), Unterspannungsabschaltung usw.

Ansonsten Muss man alles bei der Ansteuerung selber beachten. P-Kanal lassen sich über einen entsprechenden Levelshift ansteuern. Hier sind z.B. grundlegende Ansteuermöglichkeiten für P und N-Kanal. Feinheiten muss man dann aber immernoch beachten. Z.B. muss beim Bootstraping die Diode zum laden des Bootstrapkondensators eine entsprechende Spannungsfestigkeit aufweisen. Ev ist auch ein Vorwiderstand notwendig, um die Diode nicht mit Ladestromspitzen zu überlasten usw.

MfG
Manu

[altekischt]

Ja ist das sehr kompliziert wenn ich die ansteuerung selber machen möchte? ich weis leider nicht ob ich ein solches fertiges Ansteuer ICs verwenden darf. Ich habe leider wenig ahnung in diesem Gebiet :P

Wie funktioniert dieses Bootstraping eigentlich? Ich habe mir das mal nachgelesen aber ich verstehe den sinn und zweck nicht dahinter.

Mfg :)

[ManuelB]

Hallo,
wenn man für den Highside Fet einen N-Kanal verwendet, benötigt er zum durchschalten ein positives Gate-Source Signal (typisch verwendet ca. 8-15V damit er richtig durchsteuert mit einem Limit bei ca. 18-20V). In der Highside Anwednung kommt es aber in Betriebszuständen vor, dass das Potential an Source der Höhe der Betriebsspannung entspricht. Also benötigt man zum durchsteuern ein floatendes potential, das gegenüber Source immer ca. 8V größer ist. Dies erreicht man daruch , dass der Bootstrapkondensator während der Sperrphase des Lowside Fet auf ca. 8-15 über dei Diode geladen wird. Geht nun das Source Potential nach oben (wo auch der Kondensator dran angreift) wandert das Potential mit. D.h. + am Bootstrapkondensator ist immer 8-15V über dem Source Potential. Somit kann der Fet immer sicher durchgesteuert werden. Einen Makel hat es aber. 100% Einschaltdauer des Highside Fet geht nicht, da der Kondensator nachgeladen werden muss was nur während der Leitendphase des Lowside Fet passiert. Für 100% ED benötigt man eine potentialgetrennte Ansteuerung z.B. über einen Übertrager, der die 8-15V potentialgetrennt zu verfügung stellt.

MfG
Manu

[altekischt]

vielen dank für die ausführliche antwort :) echt top ich versuch dann mal mein glück :)

[ManuelB]

Edit:
Oh, man muss an Alterswahnsinn oder allgemeiner Idiotie liegen.
Wegen der 100% ED. Der Bootstrapkondensator braucht einfach Phasen zum nachladen. Das geht aber nur bei abgeschaltetem Highsidefet. Also am besten mit den oberen PWM (nur eben keine 100% Tastverhältnis) und die unteren zum Richtungswechsel.
Oder z.B. einen kleinen Übertrager 1:1 oder 1:2 (je nach Ansteuerung) verwenden mit 12V Rechteckspannung am Eingang und dann sekundär gleichrichten. Daa hätte man eine potentialgetrennte Spannung die 100% ED ermöglicht.

MfG
Manu

[altekischt]

okay okay du hast jetzt ganz schön viel geschrieben :P

ich muss mich da erst reinarbeiten und mir das durchdenken aber wenn ich fragen habe komme ich auf dich zurück

und danke nochmals :)

[altekischt]

ich habe hier eine alternative mit pkanal mosfets, sind diese leichter anzusteuern als die nkanal mosfets? da ich ja hier keine schwimmende sondern einen festen bezugspunkt habe. Wenn ja wie bewerkstellige ich das?

also für die unteren beiden mosfets benötige ich ja so ca 15 V Spannung am Gate und bei den oberen Betriebsspannung - 15V am Gate oder (also in meinem fall 220V - 15V = 205V)?

Mfg :)

[021aet04]

Vielleicht hilft dir dieses Schaltbild weiter. Für die 2te Seite sieht es gleich aus.

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTGnNJdgU93XgrMCfgB5nyvvsYFj30QY 2xrstMBiC-lvxTDHA10

MfG Hannes

[altekischt]

hmm ja okay der untere mosfet kann man mit einem op ansteuern... aber bei dem oberen passt doch dann die gatespannung nicht. ich arbeite mit 220 volt betriebsspannung und wenn der op angenommen 15V ausgibt, das der untere mosfet ja benötigt, dann hab ich eine differenz von gate zu source von -205V... aber ich brauche nur -15V oder?

[021aet04]

Kennst du dich damit aus? Kennst du die Sicherheitsregeln,...? 200V sind sehr viel und diese Spannung ist gefährlich. Es besteht Lebensgefahr. Außerdem wie liegt die Spannung vor? 220V wird eher Wechselspannung sein. Außerdem gibt es die Spannung 220V seit 1987 nicht mehr (es sind 230V). Schreibe genau was du willst, welche Vorkenntnisse hast du, welche Spannung hast du genau,...?

MfG Hannes

[ManuelB]

Hallo,
ansteuern des P-Kanal sollte gehen über Levelshift mit begrenzung von Ugs über Zenerdiode. Ev. noch Push-Pull, wenn schnelle schalten erforderlich ist.
Was zum lesen: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/70611.pdf
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-940.pdf

Und ich muss 021aet04 natürlich zustimmen. Bei den hohen Spannungen kann es schon gefährlich (lebeszeitverkürzend) werden.

MfG
Manu