Schutz für einen PWM-Leistungstreiber

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Autor
Schutz für einen PWM-Leistungstreiber
Suche nach: pwm (3611)

    







BID = 1081820

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234
 

  


Wie im Betreff steht suche ich Rat für einen PWM-Verstärker. Habe PWM-Module (s.u.) die typ. 5-30 mA ausgeben können. Würde auch gerne größere Lasten/DUTs (Kondensatoren, Induktivitäten, ...) treiben können.

Meine erste Ansatz ist dafür einen fertigen MOSFET-Treiber (z.B. MCP1407-E/P) zu nehmen. Weiß nun aber nicht wie ich den sinnvoll gegen Überlast & Fremdspannung schütze. Das hier hab ich mal schnell zusammengeklickt:


Ist die Schaltung halbwegs sinnvoll zusammengezimmert? Kann mich nicht zwischen Variante A und Variante B entscheiden. So wie ich euch kenne, kann man da bestimmt noch was verbessern. Wahrscheinlich begrenznt man besser die Spannung mit einer Z-Diode. Die Überspannung in das Netzteil zurückleitet ist bei Längsreglern und Schaltnetzteilen nicht gut. Moment! Ich brauche ein Querregler-Netzteil!


Wie gesagt Schutz des Treibers vor Überlastung und Fremdspannung.
Mit den 50 Ohm wird der Strom limitiert. Bei 18 V auf <0,4 A. Das Datenblatt gibt 1,3 A als Mindest-DC-Strom an. Da wäre noch Luft.
Die Dioden sollen Fremdspannung ableiten. Bin mit 50 Ohm über Variante A dann auf Variante B gekommen.
Irgendwelche Links oder Tipps zu diesem Thema?


Langversion
Möchte mir fürs Erste aus diesen kleinen, grauen PWM- bzw. Pulsmodulen (ZK-PP1K, XY-PWM bzw. XY-KPWM) einen kleinen Pulsgenerator basteln.
Dachte das wäre einfacher als direkt mit einem ICL8038/XR2206 plus AB-Verstärker anzufangen.

Die Ausgangs-Idee war zwei bis vier dieser PWM-Module in ein Gehäuse zu packen. Wer es nicht merkt, bin noch mitten in der Findungsphase oder neudeutsch 'Brainstorming'.
Hier ein Schaltplan als Diskussionsgrundlage:


Die Ausgänge sollen potentialfrei sein. Somit hat jedes PWM-Modul sein eigenes Eisentrafo-Netzteil. Bei den kleinen Leistungen die die brauche ist mir das lieber als irgend welche alten/unbekannten 5V-Handynetzteile reinzubasteln. Das sollte die obere Hälfte erklären.

Offtopic :
Wenn der Leistungsteil nicht in das Gehäuse reinkommt, könnte ich auch mit 12 VAC reingehen und mit drei/vier 12V-12V-Trafos die potentialgetrennten 5 V erzeugen. Ein passendes 12 VAC-Netzteil habe ich schon.


Dann ist mir wie gesagt aufgefallen, dass die Module nur ein paar mA ausgeben und einen Schutz benötigen. So kam die Idee mit einem MOSFET-Treiber als Buffer/Verstärker im DIL-Sockel auf. Die erste Idee war die Versorgungsanschlüsse der MOSFET-Treiber über Bananenbuchsen rausführt. Da kann man dann ein passendes Netzteil dranhängen.

Damit man nicht für jeden kleinen Test erst mehrere Netzteile raussuchen muss, und 4x 0,4 A bei 18~24 V nicht die Welt ist, wollte ich jedem MOSFET-Treiber einen LM317 spendieren der auf 5-18 V begrenzt ist. Mit einem Umschalter an den Jumpern JP_VDD_A/JP_GND_A hätte man dann beide Optionen...

Dem KISS-Prinzip folgend tendiere ich langsam wieder zu getrennten Puls-/PWM-Generator und Verstärkern.
(Dumme Idee, kann ja beides machen. Ein 5V-getriebener MCP1407 mit 50 Ohm pro Modul als Schutz. Die 5V-Netzteil stärker auszulegen ist kein Problem. In eine separate Box kommen zwei MCP1407 mit 5-18V-LM317 rein. )
Aber das muss ich entscheiden und ändert nichts an meiner Frage wie man z.B. den MCP1407 beschaltet.


BID = 1081824

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7089

 

  

Deine Variante A ist ausreichent. Die ZD brauchst du nicht da D6/D7 dafür sorgt das die Spannnung nicht größer VCC und nicht kleiner GND werden kann. Wobei die SB320 eine Schottkydiode mit 20 V nicht die beste Wahl ist.

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mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Jornbyte am  5 Mai 2021 22:46 ]

BID = 1081828

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234

@Jornbyte: Danke für die Antwort. Stimmt, bei der SB320 habe ich gepennt. Nehme ich besser eine SB140-SB340 oder besser.

Mir ist eben aufgefallen, dass der CMOS-Ausgang praktisch gesehen nichts anderes ist als eine Halbbrücke.
Hier die Schaltung inklusive Blockdiagram vom Treiber:


Könnte auch "Motor" an die DUT-Induktivität dran schreiben. D.h. die externen Dioden (D2, D3) entlasten eigentlich nur die Body-Dioden der internen FETs.
Somit ist D3 eine "Freilaufdiode" und würde periodisch Strom abbekommen. (Dann bleibt D3 eine 3A-Diode.)

Alternativ in Schaltregler-Denkweise:
Der 1406 ist ein Schaltregler mit eingebauter Freilaufdiode die aktiv geschaltet wird.


Vielen Dank! Allein das Ziel sauber zu formulieren hat mir schon sehr weitergeholfen.

P.S.
Wenn ich das Block-Diagramm vom MCP1406 richtig verstehe, sind die Drains der CMOS-Halbbrücke bei den 8-Beinern getrennt herausgeführt. MCP1407-EP_MIC.pdf @Reichelt
Da bietet es sich an den Quer-/Kurzschlussstrom (cross conduction/shoot-through) mit zwei Widerständen weiter zu limitieren.

BID = 1082647

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234

Wen es interessiert, bezüglich getrennt herausgeführter Drains.
Messung mit separaten Spannungsteilern (2x 3 kOhm) an den Drain-Ausgängen (DIP-Pin 6 & 7).


Wie erwartet schaltet Pin 6 (nFET) die 0 V und Pin 7 (pFET) die 5 V durch. Im offenen Zustand werden die Ausgänge auf 2,5 V gezogen.


Offtopic :
Weiß jemand ob/wie man bei Rigol (DS1054Z) die Kanal-Labels verschiebt?
Oben war Paint im Spiel.


BID = 1082791

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234

@Jornbyte:
Nochmal Danke für die Hilfe. Konnte aber nicht widerstehen und hab die Drains etwas getrennt.
Hat sich auch angeboten so mit dem internen RDS(on) recht nahe an 50 Ohm ran zu gehen. Nett aber recht sinnlos.



Bei D2 sitzt eine ausgelötete SK34 drin. Die MBRS340 sind bei der letzten Bestellung vergessen worden.




Hier das Eingangssignal und das Ausgangssignal (in 50 Ohm).



Das Eingangssignal mit 100 kHz, 10% Duty-Cycle erzeugt ein ZK-PP1K (1 Hz...150 kHz). Das Modul kommt hier schon langsam an sein Limit.
Als Last musste ein 10BASE2-BNC-Terminator mit ca. 50 Ohm herhalten.

Eine induktive Last (15R Drahtwiderstand +600µH/1R5 Drossel) hing auch schon erfolgreich dran.
Da will ich die Messung erst verstehen bzw. eine geeignete Frequenz für meine langsame Stromzange finden.

Weitere Fotos kommen bestimmt, sobald die Netzteil-Platine da ist und alles in einem Gehäuse steckt.

BID = 1082792

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7089

Nur mal für mich, ist C6 bestückt? Was haste da verwendet?

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BID = 1082833

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234

Warum habe ich wieder n.b. (=nicht bestückt) verwendet? Wollte eigentlich konsequent auf "NO MOUNT" wechseln.
D.h. C6 ist nicht vorhanden.

@Jornbyte: Weiß nicht genau auf was Du hinaus willst, hier aber eine Messung vom PWM-Signal vor und nach R1 (bestückt sind 620 Ohm):


Hab 0603 als Footprint genommen, obwohl ich nicht einen 0603-Kondensator besitze.
Beim Bestücken auch nicht nachgedacht und bei C6 zuerst 100 nF in 0805 draufgepackt. Mit τ = 62 µs bei 10 µs Periodenlänge (100 kHz) kam hinten natürlich nichts raus. Also den 0805 mit der heißen Lötspitze runtergedrückt.

Wollte eher die Option haben. Nicht bestücken ist einfacher als anders herum.


Offtopic :
Interessanterweise schafft das zweite ZP-PP1K die 0,8 µs nur mit 18% Duty-Cycle bei 100 kHz. Bei 10% kommt nichts mehr raus. Billiger China-Kram.

BID = 1082834

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7089


Zitat :
kam hinten natürlich nichts raus

Das war der Sinn meiner Frage

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BID = 1089049

Mr.Ed

Moderator



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BID = 1089058

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5234

Warum hat keiner gesagt, dass folgendes Blödsinn ist?
Zitat : BlackLight hat am  6 Mai 2021 06:25 geschrieben :
Alternativ in Schaltregler-Denkweise:
Der 1406 ist ein Schaltregler mit eingebauter Freilaufdiode die aktiv geschaltet wird.
Der MCP1407 ist praktisch eine H-Brücke bzw. ein Push-Pull-Ausgang.
Ein typ. Abwärtswandler (Buck) ist ein HS-Schalter (z.B. MOSFET) der entweder offen oder zu ist, plus die "Freilaufdiode".



Aber wie Mr.Ed schon angekündigt hat, langsam geht es weiter. Die 3x-Spannungsversorgung (galvanisch getrennt) ist nun auch bestückt und schon eingestaubt:


Fehlt nur noch die Reinigung der Leiterplatten, Gehäuse-Bearbeitung und das Aufbauen.





Würde ich es heute nochmal machen, kämen noch Trennschlitze zwischen Primär- und Sekundärseite rein.
Lasse es jetzt aber so, oder seht Ihr das anders?


Offtopic :
Dem geschulten Auge wird die Teilbestückung der Netzteil-Platine auffallen. Ist meinem PCB-Haus geschuldet. Das will nur Dreierpacks verkaufen. Durch öffnen der Brücken JP1-JP3 besteht die Option einen 78xx einzusetzen und eine stabilisierte Ausgangsspannung zu erhalten.
(Auch habe ich noch die Option 7808 einzusetzen, falls die 7805 auf der kleinen Platine zu warm werden sollten.)

Die unbelegten Pads der Trafos auf "Steckerleisten" rauszuführen wäre auch noch eine sinnvolle Idee gewesen. Falls der nächste Trafo eine andere Pinbelegung hat...
Den Punkt muss ich am Besten noch in meine Platinen-Checkliste aufnehmen: Alle unbelegten Pins auf "Lötaugen" führen!!



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