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Ansteuerung einer H-Brücke: Wozu dient diese Diode?
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Problem gelöst 
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BID = 367435
Der lustige Kernspalt
Gesprächig
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Hallo Zusammen!
Vielleicht kann mir einer von Euch hier weiterhelfen. Der folgende Schaltplan ist eine Hälfte einer H-Brücke. Er basiert auf dem Referenzdesign des ZXCW8100, ein Class D Controller IC. Die wesentliche Funktion der Ansteuerung der Fets ist mir völlig klar. Die Signale N und P kommen vom Class D Controller und haben positive Pegel von 5V. Um den P Fet zu schalten, muß das Potential am Gate gegenüber Source um 5V negativer sein. Das erreicht man, indem Kondensator C1 den Gleichanteil des Steuerimpulses P sperrt und nur die hohen Sprungfrequenzen durchläßt, die dann über R1 auf 40V gezogen werden. Ergebnis ist, daß der Impuls einen Offset von 35V mit 5V Amplitude aufweist(siehe auch Timingdiagramm). Soweit ist das alles klar. Mir entschließt sich nur die Funktion der Diode D1. Wozu dient diese Diode?
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Murphy's Law :
Was macht ein Oszillator : gar nichts
Was macht ein Verstärker : Schwingen |
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BID = 367442
Benedikt
Inventar
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D1 fügt dem Gleichspannungslosen Signal einen festen Gleichspannungspegel hinzu, indem sie den postitivsten Wert auf etwa positive Betriebsspannung festlegt. Daher erhält man ein Signal das zwischen 35V und 30V hin und her schaltet, genauso wie es der MOSFET benötigt. |
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BID = 367443
Ltof
Inventar
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Zitat :
Der lustige Kernspalt hat am 7 Sep 2006 17:18 geschrieben :
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Ergebnis ist, daß der Impuls einen Offset von 35V mit 5V Amplitude aufweist(siehe auch Timingdiagramm).
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Nicht ganz! Es ist ein Offset von 40V mit einer Ansteuer-Amplitude von minus 5V. Kommt nichts aus dem Controller, bleibt die Spannung bei 40V. Ohne die Diode hättest Du am Gate 40V +-2,5V. Es ist eine Klammerdiode. Mit den -2,5V Ugs kann kein anständiger Drainstrom fließen.
Gruß,
Ltof
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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)
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BID = 367476
Der lustige Kernspalt
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Stimmt. 40V Offset minus 5V Pegel. Die Spannung am Gate wird nicht auf 0V bezogen, sondern auf 40V.
Aber der Rest der Argumentation erschließt sich mir leider nicht. Woher kommen die +2,5V?
Ich habe mal simuliert ohne die Diode, danach liegen nach wie vor 40V minus 5V am Gate an (genau wie obiges Diagramm).
Der hochohmige Widerstand dient ja als Pull Up, der den 40V Pegel auf den Impuls addiert; Dafür ist meiner Ansicht nach die Diode dann doch gar nicht mehr nötig. Diese leitet doch nur dann, wenn am Knoten hinter dem Kondensator eine um ca.0,5V höhere Spannung anliegt als 40V. Und wieso sollte dieser Effekt eintreten?
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BID = 367506
Ltof
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Zitat :
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Ich habe mal simuliert ohne die Diode, danach liegen nach wie vor 40V minus 5V am Gate an (genau wie obiges Diagramm).
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Dann hast Du Dich gerade mit Deiner eigenen Simulation reingelegt.
Gib dem Kondensator mehr Zeit, sich auf seinen Lieblings-Mittelwert aufzuladen. Das sind hier 37,5V. Mittelwert aus dem Controller: 2,5V.
Versorgung: 40V
Macht eine Differenz von 37,5V.
37,5V + 5V = 42,5V
37,5V + 0V = 37,5V
Mit Diode wird er zwangsweise auf 35V aufgeladen.
(Dioden-Flußspannung und sonstige Verluste mal vernachlässigt)
edit:
Schau Dir das simulierte Signal (ohne Diode) nach Ablauf von 30ms an!
Gruß,
Ltof
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 7 Sep 2006 21:50 ]
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BID = 367603
Der lustige Kernspalt
Gesprächig
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Ja, Danke! Jetzt wird es mir klar. Nach "längerer" Zeit lädt sich der Kondensator auf den Mittelwert zwischen Offset und Impulshöhe auf(37,5V). Dazu wird bei erneuten Impulsen wieder 5V auf addiert, so daß sich die erwähnten 42,5V ergeben. Die Diode leitet wenn die Spannung am Knoten hinter dem Kondensator größer als 40V ist -> Die Spannung an diesem Knoten kann nie größer als 40V werden(bei idealer Diode, sonst 0,5V darüber). Dadurch hat der Kondensator keine Chance den Mittelwert zu bilden. Habe ich das so richtig verstanden?
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BID = 367612
Ltof
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Ja
Diese Diode klammert den Knoten auf maximal 40V.
Nebenbei:
Es zeigen sich hier die Tücken einer Simulation. Man muss bei der Simulation darauf achten, ob sich zu Beginn ein "stationärer Zustand" eingestellt hat oder ob noch Einschwingvorgänge eingeleitet werden.
Vor Beginn Deiner Simulation hatte das Steuersignal offenbar 5V als Startwert, bevor es anfing zu takten. War das Absicht (Transistor "aus")? Hat das Ansteuersignal vor dem Start 0V, so hätte das Signal am Knoten ganz anders ausgesehen: high = 45V low = 40V und danach wäre es wieder auf den Mittelwert von 40V gewandert.
Gruß,
Ltof
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BID = 367617
Der lustige Kernspalt
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Ja, der Fet soll zu Beginn aus sein.
Ich habe den fehler gemacht und mir das Signal nicht lange genug angeschaut. In der Simulation ohne Diode tritt der Effekt der 42,5V bereits ab ca 10ms ein. Inwieweit man da der Simulation glauben kann sei dahingestellt. Es ging hier nur um das Prinzip.
Dann danke ich für die ausführlichen Erklärungen, ich habe es verstanden. 
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