diskreter Ausfbau eines MOSFET Gate Treiber gesucht

Hallo,

Ich möchte mit einem Leistungteil (3er Brücke mit N-Ch und P-Ch.
Mosfets)einen Brushless-Motor (Batteriespng. ca 12V Spannung)
antreiben. Geplant ist eine 10 KHz-PWM.

Um die Schaltzeiten gering zu halten, sollten die Mosfets Gate-Treiber
erhalten. Aus Kosten- (und Platzgründen) kann ich keinen IC einsetzen.

Ich suche also einen diskreten Schaltungsvorschlag für die High-Side
P-Ch-Mosfets und Low-Side N-Ch.-Mosfets, der nicht allzukompliziert
ist.

Die Facts zusammengefaßt:

Batteriespng. für Motor: ca 12V
Versorgungsspannung der Logik: 5V
P-Ch.-Mosfet: Fairchild FDS 6675 (ca. 10A)
N-Ch.-Mosfet: Fairchild FDS 6680 (ca. 10A)
PWM: 10 KHz (0-100% duty -> 0us on, 100us off bis 100us on, 0 us off)
kürzester PWM-Impuls: 1us (1%on, 99%off)

gesucht: Schaltungsvorschlag für Gateansteuerung der Mosfets (kein IC)

Vielen Dank

 

[MaWin]

Wolfgangweinmann@aol.com schrieb im Beitrag <33f83f1d.0405240028.5949f79c@posting.google.com>...

Hallo,

Ich möchte mit einem Leistungteil (3er Brücke mit N-Ch und P-Ch.
Mosfets)einen Brushless-Motor (Batteriespng. ca 12V Spannung)
antreiben. Geplant ist eine 10 KHz-PWM.
Um die Schaltzeiten gering zu halten, sollten die Mosfets Gate-Treiber
erhalten. Aus Kosten- (und Platzgründen) kann ich keinen IC einsetzen.
Ich suche also einen diskreten Schaltungsvorschlag für die High-Side
P-Ch-Mosfets und Low-Side N-Ch.-Mosfets, der nicht allzukompliziert
ist.

2 bipolare Kleinleistungstransistoren mit Pegelwandler:

+--+- +12V
470R |
+-|< BC337
| |E
| +- MOSFET Gate
| |E
+-|< BC327
in -|< | BC547
E+--+- GND

Was daran allerdings kleiner und billiger sein soll als an
einem feinen IC, ist mir schleierhaft. Kleinheit ist eher
eine Frage deiner Herstellungsfaehigkeiten, es gibt schon
seit laengerer Zeit chip scale packages, also winzige rohe
Chips.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Rafael Deliano]

12V Spannung
Pegelwandler a la CD40109 sind billig.

Mehrere parallel oder CD40xx Treiber nachschalten um die Impedanz
zu verringern.

Highside aus Vogelfutter für höhere Spannungen & Frequenzen:

----+----+---+-----+- 30V
| | | |
| R1 R2 | Z1 = 10V
| | | | R1 = 33k
| | E T1 | R2 = 270
Z1 +--B PNP | R3 = 68k
| | C S R4 = 3,9k
| R3 +----G PFet C1 = 47uF
| | C D R5 = 100
+----+--B NPN R6 = 220
| | E T2
C1 R4 | Uin = 0V oder 5V
| | |
GND GND |
C
Uin --R5--B NPN T3
E
|
R6
|
GND

T3 ( + R6 ) ist eine geschaltete Konstantstromquelle 20mA.
T1 ( + R1, R2, R3 ) ist eine Konstantstromquelle 10mA.
Also wird die Gatekapazität mit jeweils +/-10mA ge/entladen.
Die Off-Spannung für das Gate z.B. -3V kann man mit R1, R3
einstellen. Die On-Spannung z.B. -10V legt die Z-Diode fest.

Wenn man versucht mit 500kHz zu schalten wird der Fet
( mit Last gegen GND ) allerdings heiß. Abhängig von der Last
wirkt dann auch die Millerkapazität des Fets zurück.

MfG JRD

 

[Marcel Müller]

Rafael Deliano wrote:

T3 ( + R6 ) ist eine geschaltete Konstantstromquelle 20mA.
T1 ( + R1, R2, R3 ) ist eine Konstantstromquelle 10mA.
Also wird die Gatekapazität mit jeweils +/-10mA ge/entladen.

Ist das nicht ein bißchen dünn? Ich nehme für Power MOS-FETs eher so 1A.
Jedenfalls, wenn ich Schaltzeiten < 100ns haben will. Für die geplanten
10kHz ist das aber nicht so kritisch.

Wenn man versucht mit 500kHz zu schalten wird der Fet
( mit Last gegen GND ) allerdings heiß. Abhängig von der Last
wirkt dann auch die Millerkapazität des Fets zurück.

s.o.


Marcel

 

[Rafael Deliano]

Gatekapazität mit jeweils +/-10mA ge/entladen.
Ist das nicht ein bißchen dünn?
Ich nehme für Power MOS-FETs eher so 1A.
Mit handelsüblichem Vogelfutter gebaut ?

Die Begrenzung in der Schaltung ist die
Verlustleistung von T3: 0,3W = 15V*20mA.

MfG JRD

 

[Gernot Fink]

In article <33f83f1d.0405240028.5949f79c@posting.google.com>,
Wolfgangweinmann@aol.com writes:

Hallo,

Ich möchte mit einem Leistungteil (3er Brücke mit N-Ch und P-Ch.
Mosfets)einen Brushless-Motor (Batteriespng. ca 12V Spannung)
antreiben. Geplant ist eine 10 KHz-PWM.

Um die Schaltzeiten gering zu halten, sollten die Mosfets Gate-Treiber
erhalten. Aus Kosten- (und Platzgründen) kann ich keinen IC einsetzen.

Ich suche also einen diskreten Schaltungsvorschlag für die High-Side
P-Ch-Mosfets und Low-Side N-Ch.-Mosfets, der nicht allzukompliziert
ist.

Die Facts zusammengefaßt:

Batteriespng. für Motor: ca 12V
Versorgungsspannung der Logik: 5V
P-Ch.-Mosfet: Fairchild FDS 6675 (ca. 10A)
N-Ch.-Mosfet: Fairchild FDS 6680 (ca. 10A)
PWM: 10 KHz (0-100% duty -> 0us on, 100us off bis 100us on, 0 us off)
kürzester PWM-Impuls: 1us (1%on, 99%off)

gesucht: Schaltungsvorschlag für Gateansteuerung der Mosfets (kein IC)

Du könntest tlc555 als Treiber dafür mißbrauchen.


--
MFG Gernot

 

[Marcel Müller]

Rafael Deliano wrote:

Gatekapazität mit jeweils +/-10mA ge/entladen.

Ist das nicht ein bißchen dünn?
Ich nehme für Power MOS-FETs eher so 1A.

Mit handelsüblichem Vogelfutter gebaut ?
Die Begrenzung in der Schaltung ist die
Verlustleistung von T3: 0,3W = 15V*20mA.

Die Argumentation verstehe ich jetzt nicht.
Ich kann doch nicht wegen der Begrenzung eines Bauteils die Anforderung
an die Schaltung "verbiegen". Da ist entweder der Transistor falsch
gewählt oder die Schaltung ungeeignet. In diesem Fall tendiere ich zu
letzterem. VMOS-FET-Ansteuerung ist nunmal einen Applikation mit
ausschließlich Peak-Strom-Bedarf. Da ist eine Konstantstromquelle eher
so eine Art Entropieerzeuger.

Die Schaltung vo MaWin gefällt mir da schon besser. Sie trägt natürlich
der (typischen) Schaltnetzteilanforderung schnell Aus/langsamer An
Rechnung. Außerdem ist bei P-MOS natülich das Potentialproblem zu lösen
entweder mit einem Übertrager (und DC-Rekonstruktion) oder über einen
zusätzlichen Transistor, der den Strom im Steuertransistor schaltet.


Marcel

 

[MaWin]

Marcel Müller <news.5.maazl@spamgourmet.org> schrieb im Beitrag <2heodcFbtpfgU1@uni-berlin.de>...

Außerdem ist bei P-MOS natülich das Potentialproblem zu lösen
entweder mit einem Übertrager (und DC-Rekonstruktion) oder über einen
zusätzlichen Transistor, der den Strom im Steuertransistor schaltet.

In diesem Fall nicht, weil PMOS an +12 haengt und dessen Gate
mit 12V/0V gesteuert werden kann.
Es stoert noch nicht mal im Einschaltmoment bis der uC initialisiert,
weil entweder die PMOS aus sind oder die NMOS aus sind, je nach
uC Ausgangskonfiguration, bis der uC in die Poette kommt.
Natuerlich muss die Ansteuerungssoftware das invertierte Signal
beachten - ganz so als ob der Motor direkt an den POrtpins haengt.

Dennoch wuerde ich eher einen IR2011S nehmen, obwohl IR ja auch
direkt fuer das Problem einen IR2136S haette...
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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[Rafael Deliano]

Schaltung ungeeignet
Die maximale Grenzfrequenz ( Ringoszillator ) mit IRF9510

und 50 Ohm Last ist wie gesagt ca. 500kHz.
Letztlich macht eine diskrete Schaltung nur Sinn wenn man
im Aufwand unterhalb von Ansteuer-ICs bleiben will. Damit
ist man bezüglich Geschwindigkeit einschränkt.
Wer glaubt bessere vergleichbare Schaltung zu haben möge
sie aufpinseln.
Man kann überigens die beiden Transistoren a la MaWin
auch dort zwischenschalten, Zahl der Teile wird halt höher.

MfG JRD

 

[MaWin]

MaWin <me@privacy.net> schrieb im Beitrag <01c441b8$7bb27f60$92e3b8d9@amdk6-300>...

Dennoch wuerde ich eher einen ...

....MC34151
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Hallo,

danke für die Anregungen. Werde mir auf alle Fälle mal einen
Treiber-IC näher anschauen.

Beste Grüße

Wolfgang

 

[Martin Schönegg]

| ...MC34151
Der lag mir auch schon auf der Zunge, aber ich habe dann bei TI einem
Mit Mosfet-Ausgängen bevorzugt, kosten allerdings IMHO ein paar cents
mehr, haben aber quasi R2R Ausgänge, was beim MC34151 speziell mit den
Hisides stress machen könnte, weil die deren Ugs dann nicht richtig zu
0 bringen. Ich habe dann die UCC37325 eingesetzt, die sind da besser.
Aufpassen, die Dinger gibts invertierend, NI und gemischt...

Martin

 

[MaWin]

Martin Schönegg <martin.schoenegg#und_hier_ist_klar_was_hinkommt#@arcor.de> schrieb im Beitrag <c92f3c$2ao$1@online.de>...

| ...MC34151
Der lag mir auch schon auf der Zunge, aber ich habe dann bei TI einem
Mit Mosfet-Ausgängen bevorzugt, kosten allerdings IMHO ein paar cents
mehr, haben aber quasi R2R Ausgänge, was beim MC34151 speziell mit den
Hisides stress machen könnte, weil die deren Ugs dann nicht richtig zu
0 bringen. Ich habe dann die UCC37325 eingesetzt, die sind da besser.
Aufpassen, die Dinger gibts invertierend, NI und gemischt...

Ich wuesst spontan nun nicht, wozu man am MOSFET Gate

Rail-To-Rail braeuchte. Zu dem, Miller sei Dank, die
Gate-Spannung beim Umschalten eh over-the-top geht
(daher haben einige auch Schutzdioden dagegen drin).
Aber manche von TI sind manchmal brauchbar, z.B. TPS2811
mit eingebautem Spannungsregler oder so.

Aber den MC hab ich nachgeschoben, weil es Wolfgang
moeglichst billig wollte.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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[Martin Schönegg]

| > | ...MC34151
| > Der lag mir auch schon auf der Zunge, aber ich habe dann bei TI
einem
| > Mit Mosfet-Ausgängen bevorzugt, kosten allerdings IMHO ein paar
cents
| > mehr, haben aber quasi R2R Ausgänge, was beim MC34151 speziell mit
den
| > Hisides stress machen könnte, weil die deren Ugs dann nicht
richtig zu
| > 0 bringen. Ich habe dann die UCC37325 eingesetzt, die sind da
besser.
| > Aufpassen, die Dinger gibts invertierend, NI und gemischt...
| >
| Ich wuesst spontan nun nicht, wozu man am MOSFET Gate
| Rail-To-Rail braeuchte. Zu dem, Miller sei Dank, die
| Gate-Spannung beim Umschalten eh over-the-top geht
| (daher haben einige auch Schutzdioden dagegen drin).
| Aber manche von TI sind manchmal brauchbar, z.B. TPS2811
| mit eingebautem Spannungsregler oder so.

Im Ursprungspost beschreibt er, dass er einen P-MOSFET als
Highsidetransistor und einen N-MOS als Lowside einsetzen will. Da
empfiehlt es sich IMHO sehr, dem Hisidetransistor für gesundes Sperren
möglichst Ugs~0V anzubieten. und dem Lowside auch. Dann bin ich aber
ganz schnell bei R2R.

| Aber den MC hab ich nachgeschoben, weil es Wolfgang
| moeglichst billig wollte.

Was wohl wahr ist. Wenn das P-MOS teil eine groß genuge
Schwellenspannung hat, sollte es sogar gehen...

Martin

 

[MaWin]

Martin Schönegg <martin.schoenegg#und_hier_ist_klar_was_hinkommt#@arcor.de> schrieb im Beitrag <c933qm$3ob$1@online.de>...

Im Ursprungspost beschreibt er, dass er einen P-MOSFET als
Highsidetransistor und einen N-MOS als Lowside einsetzen will. Da
empfiehlt es sich IMHO sehr, dem Hisidetransistor für gesundes Sperren
möglichst Ugs~0V anzubieten. und dem Lowside auch. Dann bin ich aber
ganz schnell bei R2R.

Wozu ? Sind sicher (schon wegen PMOS) beides keine LogicLevel,

sondern ordentliche MOSFETs, und die sperren auch bei 2V noch
ausreichend, schliesslich liegt Ugsth eher bei 4.5V als bei
den 2V des LogicLevel (der bei 0V gerade eben sperrt).
Nach SWCadIII Simulation hat meine Schaltung sogar nur 0.6V
und der MC34151 nach Datenblatt typ bloss 0.8V.

Nett waere als Treiber-IC bloss ein MC34151 mit gegenseitigem
lockout der Ausgaenge, von denen der eine invertiert waere.
So was kenne ich aber nicht.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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