Boot-Strap-Schaltung an einem PWM (wird in KFZ benutzt)

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Autor
Boot-Strap-Schaltung an einem PWM (wird in KFZ benutzt)
Suche nach: schaltung (31663) pwm (3619)

    







BID = 829674

Oposum

Gerade angekommen


Beiträge: 5
Wohnort: Dortmund
 

  


hallo Leute, ich habe mal eine Frage: wie funktioniert die sogenannte Boot-Strap-Schaltung (s. Bild)? Diese wird wohl öfters von KFZ-Herstellern verwendet, um Energie zu sparen. Wir haben den Versuch im Praktikum gemacht und ich sollte eine Ausarbeitung machen. Diese Schaltung habe ich auch in Multisim nachgebaut um sie zu verstehen, aber da kommt nur Schwachsinn raus. In den Büchern, die ich habe, steht auch nichts drinn.

Beispiel: Betriebsspannung: 12V
Schaltfrequenz: 18KHz
Pegel: (0V-5V)
Laststrom:5A

1. Ist es richtig, dass sobald ein High Signal vom PWM/Frequenzgenerator kommt, dass der Q4 den N-FET durchschaltet? Und sobald ein Low-Signal anliegt, ist auch der M1 nicht durchgeschaltet (somit keine Spannung am Lastwiderstand)?

2. Wir haben an der Messbuchse 1 zwar 12V gemessen, diese wurde aber mit ca. 560mV von einer rechteckförmiger/steigender/fallender/Sägezahn/Wechselspannung überlagert. Wie kann man sich das erklären?

3. Der Filter ist wegen EMC-Schutzmaßnahmen da...

Ich möchte erstmal nicht zu viel fragen.

BID = 829675

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

 

  

Sicher, dass die Drossel nicht auch Energie speichert, die über die Diode in den Kondensator geladen wird?
Je nach Frequenz ist die Spannung dort noch hoch genug, wenn der Transistor das Gate loslässt, um selbiges schneller hochzuziehen als die 12V.
Dann kann der Widerling größer sein und der Ruhestrom ist niedriger.

_________________

BID = 829676

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
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Was soll die Schaltung machen?

Was ich sehe, C4 wird beim Schaltvorgang entladen. Diese Energie wird über dem Schalttransistor und R4 verheizt. Über L1 wirst Du eine halbwegs dreieckige Wechselspannung messen können.
Soll es eventuell ein Schaltnetzteil werden?

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 829677

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Diese wird wohl öfters von KFZ-Herstellern verwendet, um Energie zu sparen.
Energie kann man damit nicht sparen, aber man kann auf diese Weise die Ausgangswechselspannung von Endstufen zu benutzen, um damit Hilfspannungen gewinnen, die jenseits der Betriebsspannung liegen, und zur Ansteuerung eben dieser Endstufen dienen.
Das Verfahren hat auch nur wenig mit KFZ zu tun, sondern es war schon lange üblich, bevor Halbleiter in den KFZ Einzug hielten.
Das gab es sogar schon bei Röhrenschaltungen.

Der Name taucht z.B. auch beim Booten eines Computers auf, wo der erste Sektor des Datenträgers (z.B. Festplatte) ein winziges Programm enthält, das lediglich beschreibt, wie der Rest des Betriebsystems in den Speicher geladen werden kann. Irgendwann während dieses Prozesses übernimmt das Betriebsystem dann selbst die Kontrolle um benötigte Dateien hinzuzuladen.

Der Name beruht auf der Ähnlichkeit des Verfahrens mit der bekannten Lügenschichte des Barons von Münchhausen, der behauptete, er hätte sich an den eigenen Haaren aus dem Sumpf gezogen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Bootstrap

BID = 829679

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

Mit einem "Totempfahltreiber" (Gegentakt) würde das vermutlich besser funktionieren... ob da jemand zwei Schaltungen unbedacht zusammengewürfelt hat?
C5 sollte eine Zenerdiode für 15 bis 20V bekommen, wenn das Gate lange halten soll.

_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: ElektroNicki am 15 Mai 2012  6:33 ]

BID = 829696

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Erstens
heißt es bootstrap, nicht boots strap.
Es ist schon schlimm, was diese linksschreib-
Jugend so anstellt. Die vom englischen
kommende Getrenntschreib-Seuche wird sogar
rückübertagen :=)
Ansonsten ist es der Name einer bestimmten
Art von Rampengenerator, der in Fernsehgeräten
schon seit den 40ern üblich war.
Der (Miß-)brauch im Kompuffterbereich ist halt
unvermeidlich, anscheinend.

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 829714

Oposum

Gerade angekommen


Beiträge: 5
Wohnort: Dortmund

Hallo, ich habe nochmal Gedanken gemacht und meine Schaltung in Multisim, aufgrund eurer Beiträge, geändert (andere Z-Dioden...).

Jetzt sieht auch das Ergebnis etwas besser aus (Bilder).

Also mir geht es darum, die Schaltung komplett durchzukauen. Ich glaube euch, dass die Schaltung nicht nur in Automotiv verwendet wird, aber diese Schaltung ist eben aus "Grundlagen der Karftfahrzeugelektronik".
"In der Kraftfahrzeugelektronik ist es erlaubt, die Stromversorgung für einen Aktuator kurzzeitig zu unterbrechen..." Für mich hört es sich schon so an, als ob man damit Energie sparen könnte. Warum auch nicht, wenn doch die Stromversorgung für einen Moment unterbrochen wird, dann wird in diesem Moment keine Energie verbraucht. Sonst habe ich das Thema PWM völlig falsch verstanden...

Mir ist noch eingefallen, dass ein Kommilitone Bilder gemacht hat und diese mit dem Multisim in etwa übereinstimmt: Die Schaltung ist invertiert.
Was ich mich aber frage, warum ist bei einem high-Signal die Spannung nicht auf null, sondern bei 1,2V?


BID = 829738

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen

Darf ich vorstellen, UceSat und Spannungsteiler.
Sag ihnen hallo, sie werden dir noch öfter begegnen...

_________________

BID = 829756

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Sonst habe ich das Thema PWM völlig falsch verstanden...
Vielleicht nicht völlig falsch, aber eine Pulsbreitenmodulation hat zunächst einmal mit der Bootstrap-Schaltung nichts zu tun.
Und umgekehrt.

Von "boots strap" hat übrigens niemand etwas geschrieben.
Das ist eine Neuerfindung von GeorgS um zu mosern.

BID = 829766

Oposum

Gerade angekommen


Beiträge: 5
Wohnort: Dortmund

Alles klar... Ich eigne mir mal Ucesat, Dioden und Transistoren an... Bin bald wieder da!

BID = 829778

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
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Oposum, so ganz habe ich nicht verstanden, was die Schaltung bringen soll.

Hilfreich wäre es, wenn Du ein gutes Beispiel bringen könntest.
Habt ihr eventuell eine genauere Aufgabenstellung bekommen?

DL2JAS

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BID = 829792

Oposum

Gerade angekommen


Beiträge: 5
Wohnort: Dortmund

Ehrlich gesagt, habe ich auch nicht verstanden, was die Schaltung bringen soll. Wir sollen sie halt analysieren und die Funktion beschreiben. Im Prinzip lief die Aufgabenstellung so ab: Ein Aushilfsprof muss sein Nachmittag opfern und uns, armselige Studenten, betreuen. Damit es schnell geht, macht er es vor, wir notieren irgendwas, machen ein paar Bilder - fertig. Das Problem ist, ich würde es gerne verstehen.

Zum Beispiel; warum schaltet der Lasttransistor durch, wenn ein low-signal vom PWM kommt. Warum nicht anders rum?

Warum gibt es eine Reststpannung von 1,2V im ausgeschalteten Zustand an der Messbuchse 3.

Und was mich am meisten verwundert, warum liegen im durchgeschalteten Zustand 19,4V an der Messbuchse 3 an? Wo kommt das her? ich sehe nur 12V Betriebsspannung. Hat Harry Potter was damit zu tun?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Oposum am 15 Mai 2012 22:22 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Oposum am 15 Mai 2012 22:23 ]

BID = 829794

Oposum

Gerade angekommen


Beiträge: 5
Wohnort: Dortmund

Achja, das Kapitel Dioden habe ich durch. Die zwei Z-Dioden sind dazu da, falls ein unerwarteter Impuls von der Batterie oder von sonst irgendwoher kommt, schützen diese den Lasttransistor von zu hoher Drain-Source-Spannung.

BID = 829800

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
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Der Dozent hat die Schaltung so vorgegeben?

Das mit den Zenerdioden ist schon mal richtig, sie begrenzen die Spannung am Gate in unvorhergesehenen Fällen. Soll eine Last wie Glühlampe oder Motor damit angesteuert werden?

DL2JAS

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BID = 829805

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
habe ich auch nicht verstanden, was die Schaltung bringen soll.
Ein High-Side-Treiber.
Damit der N-Kanal-FET voll durchgesteuert wird, muß die Gatesteuerspannung um etwa 4..10V über der "12V" Betriebsspannung liegen.
Dafür ist der Kondensator zuständig.

Durch deine Umzeichnerei ist die Schaltung nicht gerade übersichtlicher geworden, aber auf jeden Fall hast du dabei aus 220nF 220µF gemacht.
Ob noch weitere Fehler hinzugekommen sind, werde ich nicht eruieren.


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