MOSFET als gesteuerte Stromquelle, Problem mit Gat e-Kapazit

[Christian Treffler]

Hallo,

ich entwerfe gerade eine gesteuerte Stromquelle, um HS-Switches zu
testen. Das Prinzip-Schaltbild sieht so aus:

VCC
+
|
o|
|=|
o|
|
|
||-+
___ ||<-
Contr --|___|--||-+
|
|
.-.
| | 0.1 Ohm
| |
'-'
|
|
===
GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

An Contr wird der Strom vorgegeben. Der Schalter oben soll den HS-Switch
darstellen.

Z.Zt. simuliere ich das alles mit LTSPice.
Dabei stelle ich folgendes fest:
Wenn der Switch aufmacht, entsteht ein kurzzeitiger Strom-Puls am Gate
des MOSFET. Meine Theorie ist, dass sich durch die starke Änderung des
Drain-Stromes die Gate/Bulk-Kapazität vergrößert, was die Gate-Spannung
kurzfristig verkleinert und aufgrund der konstanten Contr-Spannung zu
einem "Nachladen" führt.
Mein Problem ist, dass das Ganze auch umgekehrt passiert: Schaltet der
Switch wieder ein, verkleinert sich die Gate/Bulk-Kapazität wieder, die
Gate-Spannung steigt sprungartig an und es findet ein Entlade-Vorgang
statt. In dieser Zeit fliesst statt z.B. angestrebten 2A ein Strom von
7A. Der Puls dauert nur ein paar ľs, aber ich will das gerne vermeiden.

Würde es evtl. helfen, einen MOSFET mir herausgeführtem Bulk-Anschluss
zu verwenden? Gibt es überhaupt Power-MOSFETS mit dieser Eigenschaft?

CU,
Christian

 

[Tilmann Reh]

Christian Treffler schrieb:

Wenn der Switch aufmacht, entsteht ein kurzzeitiger Strom-Puls am Gate
des MOSFET.
...
Mein Problem ist, dass das Ganze auch umgekehrt passiert: Schaltet der
Switch wieder ein, verkleinert sich die Gate/Bulk-Kapazität wieder, die
Gate-Spannung steigt sprungartig an und es findet ein Entlade-Vorgang
statt. In dieser Zeit fliesst statt z.B. angestrebten 2A ein Strom von
7A. Der Puls dauert nur ein paar ľs, aber ich will das gerne vermeiden.

Du hast die Miller-Kapazität (zwischen D und G) entdeckt.

Steuere das Gate einmal /erheblich/ niederohmiger an - mit einem
Treiber, der sowohl Strom speisen als auch wegführen kann. Es gibt dafür
spezielle Chips (z.B. ICL7667, TC426/427 etc.), Du kannst aber zum Test
z.B. einen komplementären Emitterfolger zwischen Controller und Gate
schalten.

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Christian Treffler]

Tilmann Reh schrieb:

Du hast die Miller-Kapazität (zwischen D und G) entdeckt.

Da das Ding schon einen Namen hat, kann ich wohl davon ausgehen, für
diese Entdeckung keinen Preis zu bekommen .

Steuere das Gate einmal /erheblich/ niederohmiger an - mit einem
Treiber, der sowohl Strom speisen als auch wegführen kann. Es gibt dafür
spezielle Chips.

Hmmm, muss ich mir mal überlegen.

Du kannst aber zum Test
z.B. einen komplementären Emitterfolger zwischen Controller und Gate
schalten.

Womit wir eine Art IGBT hätten. Habe mir schon überlegt, das danmit zu
versuchen.

Danke erst mal,
Christian

 

[Tilmann Reh]

Christian Treffler schrieb:

Du hast die Miller-Kapazität (zwischen D und G) entdeckt.

Da das Ding schon einen Namen hat, kann ich wohl davon ausgehen, für
diese Entdeckung keinen Preis zu bekommen .

So sieht es aus.

Steuere das Gate einmal /erheblich/ niederohmiger an - mit einem
Treiber, der sowohl Strom speisen als auch wegführen kann. Es gibt dafür
spezielle Chips.

Hmmm, muss ich mir mal überlegen.

Du kannst aber zum Test
z.B. einen komplementären Emitterfolger zwischen Controller und Gate
schalten.

Womit wir eine Art IGBT hätten. Habe mir schon überlegt, das danmit zu
versuchen.

Nein, /das/ ist kein IGBT. Einfach nur ein Treiber für das Gate:

VCC
|
C
.----B NPN
| E
Controller -----+ +--------- Gate
| E
.----B PNP
C
|
GND

(Ein IGBT ist für diese Anwendung übrinx nicht wirklich geeignet, bleib
besser bei dem FET.)

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Marte Schwarz]

Hallo Tilmann,

Treiber, der sowohl Strom speisen als auch wegführen kann. Es gibt dafür
spezielle Chips (z.B. ICL7667, TC426/427 etc.),

Speziell letzterer ist IMHO rein digital, da wird der OP nicht froh werden.

Du kannst aber zum Test
z.B. einen komplementären Emitterfolger zwischen Controller und Gate
schalten.

Es lebe der Nulldurchgang...
Wie wäre es, einfach die Gate-Source-Kapazität richtig fett zu machen, damit
der Miller-Kondensator quasi vernachlässigbar wird? Also an das Gate 100 ľF
und für das ganz kurzfristige auch noch ein paar 100 nF direkt an die
Beinchen.
Oder auch noch besser, anstelle des MOSFET ein bipolarer Transistor
einsetzen, gerne in Darlington, die sind gleich viel weniger sensibel bei
solchen Sachen. Ube ist auch viel stabiler, so dass die Stromgenauigkeit
viel besser wird.

Marte

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Wie wäre es, einfach die Gate-Source-Kapazität richtig fett zu machen, damit
der Miller-Kondensator quasi vernachlässigbar wird?

Hmmm, das löst das eine Problem, bringt mir aber 'ne Menge andere. Unter
anderem Schaltzeiten, weil der steuernde Opamp den Strom zum schnellen
Laden der fetten Kapazität nicht herbringt. Noch mehr Treiber-Elemente
will ich mir eigentlich sparen.

Oder auch noch besser, anstelle des MOSFET ein bipolarer Transistor

Und damit zurück zur ersten Version, die auf NPN-Darlington basierte.
Ich bin auf FET umgestiegen, weil ich was ausprobieren wollte (die
zusätzlichen Funktionen gibt das gepostete Prinzip-Schaltbild nicht
wieder). Das hat zwar nicht funktioniert, aber ich bin nicht auf die
Idee gekommen, mein aktuelles Problem mal mit Bipolar-Transistor zu
evaluieren.

Manchmal muss man eben Andere fragen, um auf die einfachste Lösung zu
kommen.

einsetzen, gerne in Darlington,

Unbedingt in Darlington. Wer eine Stromquelle bis 10A mit Opamp steuern
will, der will nicht unbedingt allzu hohe Steuerströme aufbringen.

CU,
Christian

 

[Marte Schwarz]

Hi Christian,

Ich bin auf FET umgestiegen, weil ich was ausprobieren wollte (die
zusätzlichen Funktionen gibt das gepostete Prinzip-Schaltbild nicht
wieder). Das hat zwar nicht funktioniert, aber ich bin nicht auf die
Idee gekommen, mein aktuelles Problem mal mit Bipolar-Transistor zu
evaluieren.

Unbedingt in Darlington. Wer eine Stromquelle bis 10A mit Opamp steuern
will, der will nicht unbedingt allzu hohe Steuerströme aufbringen.

Wenn Du ein bischen genauer beschreibst, was Du eigentlich machen möchtest,
dann kann man Dir auch konkreter helfen.

Marte

 

[Tilmann Reh]

Marte Schwarz schrieb:

Treiber, der sowohl Strom speisen als auch wegführen kann. Es gibt dafür
spezielle Chips (z.B. ICL7667, TC426/427 etc.),

Speziell letzterer ist IMHO rein digital, da wird der OP nicht froh werden.

Beide sind digital - ich hatte das OP so verstanden, daß der Strom nur
ein/aus geschaltet werden soll. So wie's sich inzwischen anhört, ist das
aber nicht der Fall...

Du kannst aber zum Test
z.B. einen komplementären Emitterfolger zwischen Controller und Gate
schalten.

Es lebe der Nulldurchgang...

<mode JudgeDredd> "Ich wußte, daß er das sagen würde." </mode>

Es ging mir um einen schnellen Test, mit dem der OP den störenden Effekt
drastisch verringern kann.

Wenn, wie inzwischen bekannt (warum steht sowas einklich nie im OP?),
ein Operationsverstärker das Gate treiben soll, könnte man dessen
Feedback ja durchaus hinter dem Emitterfolger abgreifen.

Oder auch noch besser, anstelle des MOSFET ein bipolarer Transistor
einsetzen, gerne in Darlington, die sind gleich viel weniger sensibel bei
solchen Sachen.

Kleinere Miller-Kapazität eben.

Ube ist auch viel stabiler, so dass die Stromgenauigkeit
viel besser wird.

Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab (erst recht, wenn man sowieso einen
Operationsverstärker verwendet). Und dann ist es wiederum völlig egal,
ob es sich um Ube oder Ugs handelt - und auch, wie groß diese ist und
wovon sie abhängt. Man kann durchaus gute und funktionierende
Stromquellen mit FETs aufbauen - die außerdem den Vorteil haben, am
Shunt keinen Basisstrom mitzumessen (was gerade bei den inzwischen
ebenfalls genannten höheren Strömen durchaus einen Unterschied machen kann).

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Marte Schwarz]

Hallo Tilmann,

Beide sind digital - ich hatte das OP so verstanden, daß der Strom nur
ein/aus geschaltet werden soll. So wie's sich inzwischen anhört, ist das
aber nicht der Fall...

Vielleicht denk ich zu analog, aber ich hatte das nie anderst verstanden.
Wäre das Teil schon sauber digital aufgesteuert, dann würde Miller kaum
einen signifikanten zusätzlichen Strom bewirken können.

mode JudgeDredd> "Ich wußte, daß er das sagen würde." </mode

Es ging mir um einen schnellen Test, mit dem der OP den störenden Effekt
drastisch verringern kann.

Das wäre digital wieder OK, analog eher weniger.

Wenn, wie inzwischen bekannt (warum steht sowas einklich nie im OP?),
ein Operationsverstärker das Gate treiben soll, könnte man dessen
Feedback ja durchaus hinter dem Emitterfolger abgreifen.

So schnell wirst Du den Regelkreis gar nicht bedienen wollen, wie Kollege
Miller da 'reinschlägt. Da wäre zumindest ein sehr schneller OP fällif, aber
bitte mit +-15 V Spannung und auch eine Ausgangsstufe, die nicht nur -+5 V
rausrückt...
Und dann bitte nicht schnwingen ;-)

Kleinere Miller-Kapazität eben.

und weniger Einfluß, weil deutlich "niederohmigere" Basis

Ube ist auch viel stabiler, so dass die Stromgenauigkeit
viel besser wird.

Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab (erst recht, wenn man sowieso einen
Operationsverstärker verwendet). Und dann ist es wiederum völlig egal,
ob es sich um Ube oder Ugs handelt

Oh nein, Wenn der Transistor schon weitgehend unbeeindruckt bleibt, dann
wird der OP es viel leichter haben, das Teil stabil zu halten.

Man kann durchaus gute und funktionierende
Stromquellen mit FETs aufbauen - die außerdem den Vorteil haben, am
Shunt keinen Basisstrom mitzumessen (was gerade bei den inzwischen
ebenfalls genannten höheren Strömen durchaus einen Unterschied machen
kann).

Na ja, wenn man eine Darlingtonstufe aufbaut kommt man schnell auf hfe > 100
und dann ist der "Fehler" über die Basis ohnehin im Rahmen der üblichen
Messungenauigkeit.

Marte

 

[Tilmann Reh]

Marte Schwarz schrieb:

Beide sind digital - ich hatte das OP so verstanden, daß der Strom nur
ein/aus geschaltet werden soll. So wie's sich inzwischen anhört, ist das
aber nicht der Fall...

Vielleicht denk ich zu analog, aber ich hatte das nie anderst verstanden.

Ich hatte mich durch "Contr" als Steuersignal wohl irreleiten lassen
(genauere Angaben fehlten ja leider) und das wie "Controller"
verstanden. Im weiteren Text gab's auch keinerlei Angaben dazu, ob da
nicht einfach nur ein- und ausgeschaltet wird.

Wäre das Teil schon sauber digital aufgesteuert, dann würde Miller kaum
einen signifikanten zusätzlichen Strom bewirken können.

Dank des Gate-Widerstandes schon. /Der/ war nämlich eingezeichnet.

Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab (erst recht, wenn man sowieso einen
Operationsverstärker verwendet). Und dann ist es wiederum völlig egal,
ob es sich um Ube oder Ugs handelt

Oh nein, Wenn der Transistor schon weitgehend unbeeindruckt bleibt, dann
wird der OP es viel leichter haben, das Teil stabil zu halten.

Oh doch, wir haben schon beide Sorten Stromquelle gebaut, sowohl mit FET
als auch mit Darlington. Beides mit Standard-OPs problemlos, wenn man's
richtig angeht.

Man kann durchaus gute und funktionierende
Stromquellen mit FETs aufbauen - die außerdem den Vorteil haben, am
Shunt keinen Basisstrom mitzumessen (was gerade bei den inzwischen
ebenfalls genannten höheren Strömen durchaus einen Unterschied machen
kann).

Na ja, wenn man eine Darlingtonstufe aufbaut kommt man schnell auf hfe > 100
und dann ist der "Fehler" über die Basis ohnehin im Rahmen der üblichen
Messungenauigkeit.

OK, vermutlich wird's reichen. Aber was der Herr OP tatsächlich braucht,
wissen wir ja immer noch nicht.

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Marte Schwarz]

Hallo Tilmann,

Wäre das Teil schon sauber digital aufgesteuert, dann würde Miller kaum
einen signifikanten zusätzlichen Strom bewirken können.

Dank des Gate-Widerstandes schon. /Der/ war nämlich eingezeichnet.

Nicht wirklich... Eine Stromregelung mit digitaler Anseuerung musst Du mir
noch zeigen, zumindest ohne Spule sehe ich da schwarz.

Oh doch, wir haben schon beide Sorten Stromquelle gebaut, sowohl mit FET
als auch mit Darlington. Beides mit Standard-OPs problemlos, wenn man's
richtig angeht.

Es kommt immer drauf an, was in welcher Zeit geregelt werden soll. Wenn der
OP Highsidetransistoren testen will, dann reden wir schnell über einige
hindert ns Schaltzeiten, die sind mit OPs nicht gerade schön zu regeln.

Na ja, wenn man eine Darlingtonstufe aufbaut kommt man schnell auf hfe
100
und dann ist der "Fehler" über die Basis ohnehin im Rahmen der üblichen
Messungenauigkeit.

OK, vermutlich wird's reichen. Aber was der Herr OP tatsächlich braucht,
wissen wir ja immer noch nicht.

Vielleicht erfahren wir noch was...

Marte

 

[Tilmann Reh]

Marte Schwarz schrieb:

Wäre das Teil schon sauber digital aufgesteuert, dann würde Miller kaum
einen signifikanten zusätzlichen Strom bewirken können.

Dank des Gate-Widerstandes schon. /Der/ war nämlich eingezeichnet.

Nicht wirklich... Eine Stromregelung mit digitaler Anseuerung musst Du mir
noch zeigen, zumindest ohne Spule sehe ich da schwarz.

Der OP schrub ja auch gar nichts von von Stromregelung, sondern nur von
Strom*steuerung*. Also beispielsweise Ein- bzw. Ausschalten eines
bestimmten, festen Stromes. Zumindest hab' ich das OP so verstanden.

Vielleicht erfahren wir noch was...

Ich denke, darin sind wir uns einig: wir können noch beliebig lange und
intensiv an der eigentlichen Aufgabe vorbei raten.

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Wenn Du ein bischen genauer beschreibst, was Du eigentlich machen möchtest,
dann kann man Dir auch konkreter helfen.

Mir wurde schon sehr geholfen. Dein Hinweis auf Bipolar war alles, was
ich brauchte. Und ich habe aus dem gesamten Thread noch ein bischen
Fachwissen mitgenommen.

Was will man mehr? Ist ja schliesslich eine Diskussionsgruppe, und keine
Support-Gruppe für Ingenieure wie mich, die den Wald vor lauter Bäumen
nicht sehen.

CU,
Christian

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Das wäre digital wieder OK, analog eher weniger.

Wenn, wie inzwischen bekannt (warum steht sowas einklich nie im OP?),

Weil ich nur eine klitzekleine Frage zum Thema MOSFET hatte. Und ich
dachte tatsächlich, dass die analoge Natur dieser Prinzipschaltung auch
aus dem Rest des Artikels hervorgeht. Sorry für die missverständliche
Ausdrucksweise.

ein Operationsverstärker das Gate treiben soll, könnte man dessen
Feedback ja durchaus hinter dem Emitterfolger abgreifen.

Genau deswegen ist der Shunt am Emitterfolger da.

So schnell wirst Du den Regelkreis gar nicht bedienen wollen, wie Kollege
Miller da 'reinschlägt.

Nein, das tut einfach nicht. So einen schnellen Opamp kann's IMHO nicht
geben (auch aus anderen Gründen [1]). Ganz zu schweigen davon, dass ein
schneller Opamp auch ein Problem mit sich bringt:

Und dann bitte nicht schnwingen ;-)

Ja genau. Wenn man den schnellen Opamp nicht ausbremst, dann schwingt
das ganze ungeheuerlich.

Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab

Ja.

Oh nein, Wenn der Transistor schon weitgehend unbeeindruckt bleibt, dann
wird der OP es viel leichter haben, das Teil stabil zu halten.

Stabilität ist nicht so das Problem, denn ich habe keine grossen
Störeinflüsse. Wir reden hier von:
- Switch Ein und mit verschiedenen Lastströmen den Spannungsabfall
messen.
- Dann bei definiertem Laststrom testen, ob der Switch das abschalten
kann.

[1] Soweit recht einfach, aber hier gibt's einen Fallstrick:
Der ganze Regelkreis kann nur so lange funtionieren, solange der
geregelte Strom auch fliessen kann. Schaltet man den zu testenden Switch
aber auf Aus, dann rennt der Opamp an die positive Rail. Schaltet man
jetzt wieder ein, muss der Opamp da erst mal runter.

Das lässt sich relativ leicht durch einen Betrieb mit 2 Modi lösen:
Bei geschlossenem Switch per Regelkreis den Laststrom einstellen. Dann
den den Opamp auf eine Art Sampkle&Hold-Betrieb umschalten und dadurch
die Regelspannung am Transistor auf dem gegenwärtigen Wert festhalten.

- Switch Aus, um die Ausschalt-Fähigkeit zu testen.
- Switch Ein, um das Einschalten unter Last zu testen.

Bei letzterem kommt es allerdings zu diesem unschönen Spike, weswegen
ich ursprünglich fragte. Mit NPN-Darlington ist dieser Spike viel
kleiner, fast schon klein genug, dass ich damit leben kann.

Ab hier heist es weg von der Simulation und real testen. In der
Simulation habe ich nämlich den Switch durch einen harten Schalter
ersetzt. Die real zu testenden Bauteile haben relativ lange
Anstiegs-/Abfall-Zeiten, das sollte man einfach mal ausprobieren.

So, jetzt habe ich doch einen kleinen Roman geschrieben. Dabei wollte
ich doch nicht, dass Ihr meine Arbeit macht, sondern nur mal etwas
Nachhilfe zum Thema MOSFET .

CU,
Christian

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Das wäre digital wieder OK, analog eher weniger.

Wenn, wie inzwischen bekannt (warum steht sowas einklich nie im OP?),

Weil ich nur eine klitzekleine Frage zum Thema MOSFET hatte. Und ich
dachte tatsächlich, dass die analoge Natur dieser Prinzipschaltung auch
aus dem Rest des Artikels hervorgeht. Sorry für die missverständliche
Ausdrucksweise.

ein Operationsverstärker das Gate treiben soll, könnte man dessen
Feedback ja durchaus hinter dem Emitterfolger abgreifen.

Genau deswegen ist der Shunt am Emitterfolger da.

So schnell wirst Du den Regelkreis gar nicht bedienen wollen, wie Kollege
Miller da 'reinschlägt.

Nein, das tut einfach nicht. So einen schnellen Opamp kann's IMHO nicht
geben (auch aus anderen Gründen [1]). Ganz zu schweigen davon, dass ein
schneller Opamp auch ein Problem mit sich bringt:

Und dann bitte nicht schnwingen ;-)

Ja genau. Wenn man den schnellen Opamp nicht ausbremst, dann schwingt
das ganze ungeheuerlich.

Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab

Ja.

Oh nein, Wenn der Transistor schon weitgehend unbeeindruckt bleibt, dann
wird der OP es viel leichter haben, das Teil stabil zu halten.

Stabilität ist nicht so das Problem, denn ich habe keine grossen
Störeinflüsse. Wir reden hier von:
- Switch Ein und mit verschiedenen Lastströmen den Spannungsabfall
messen.
- Dann bei definiertem Laststrom testen, ob der Switch das abschalten
kann.

[1] Soweit recht einfach, aber hier gibt's einen Fallstrick:
Der ganze Regelkreis kann nur so lange funktionieren, solange der
geregelte Strom auch fliessen kann. Schaltet man den zu testenden Switch
aber auf Aus, dann rennt der Opamp an die positive Rail. Schaltet man
jetzt wieder ein, muss der Opamp da erst mal runter.

Das lässt sich relativ leicht durch einen Betrieb mit 2 Modi lösen:
Bei geschlossenem Switch per Regelkreis den Laststrom einstellen. Dann
den den Opamp auf eine Art Sample&Hold-Betrieb umschalten und dadurch
die Regelspannung am Transistor auf dem gegenwärtigen Wert festhalten.

- Switch Aus, um die Ausschalt-Fähigkeit zu testen.
- Switch Ein, um das Einschalten unter Last zu testen.

Bei letzterem kommt es allerdings zu diesem unschönen Spike, weswegen
ich ursprünglich fragte. Mit NPN-Darlington ist dieser Spike viel
kleiner, fast schon klein genug, dass ich damit leben kann.

Ab hier heist es weg von der Simulation und real testen. In der
Simulation habe ich nämlich den Switch durch einen harten Schalter
ersetzt. Die real zu testenden Bauteile haben relativ lange
Anstiegs-/Abfall-Zeiten, das sollte man einfach mal ausprobieren.

So, jetzt habe ich doch einen kleinen Roman geschrieben. Dabei wollte
ich doch nicht, dass Ihr meine Arbeit macht, sondern nur mal etwas
Nachhilfe zum Thema MOSFET .

CU,
Christian

 

[Marte Schwarz]

Hallo Christian,

ein Operationsverstärker das Gate treiben soll, könnte man dessen
Feedback ja durchaus hinter dem Emitterfolger abgreifen.
Genau deswegen ist der Shunt am Emitterfolger da.
So schnell wirst Du den Regelkreis gar nicht bedienen wollen, wie Kollege
Miller da 'reinschlägt.
Nein, das tut einfach nicht. So einen schnellen Opamp kann's IMHO nicht
geben (auch aus anderen Gründen [1]). Ganz zu schweigen davon, dass ein
schneller Opamp auch ein Problem mit sich bringt:
....
Wenn man die Stromquelle richtig aufbaut, greift man eh die Spannung
für's Feedback unten am Shunt ab
Ja.

Nein, das willst Du sicher nicht ;-) Wozu solltest Du eine (langsame)
Regelschleife bauen wollen, wenn eine Steuerung bereits alles tut, was Du
brauchst? Wenn der Spannungsabfall am Emitterwiderstand groß gegenüber der
Unsicherheit an der Basis-Emitterstrecke ist, dann kannst Du schon sehr
genau vorgeben, welcher Strom fließen wird. Den kannst Du bequem vor dem
Lastaufwurf via Spannung an der Basis einstellen und dann Deine Tests
durchziehen, ohne dass sich die Basisspannung ändern müsste. Die
Stabilisierung des Stromes ergibt sich durch die Steilheit der Ube
Kennlinie. Wenn Du die Arbeitspunkte kennst, ist die einzige Unsicherheit
die Temperatur, die eben mit 2 mV/K mitspielt. Das lässt sich eben mit einem
größeren Emitterwiderstand aber dann auch bald vergessen. Der muss eben
wärme weg können. Ausserdem muss die Basis eben auch niederohmig genug
getrieben werden. Hier tut es aber zur Not einfach genug
Transistortreiberstufen, zumal es nur eine Stromrichtung gibt.

Stabilität ist nicht so das Problem, denn ich habe keine grossen
Störeinflüsse. Wir reden hier von:
- Switch Ein und mit verschiedenen Lastströmen den Spannungsabfall
messen.
- Dann bei definiertem Laststrom testen, ob der Switch das abschalten
kann.

Das sind DIE Störgrößen für den Regelkreis.

Das lässt sich relativ leicht durch einen Betrieb mit 2 Modi lösen:

warum kompliziert wenns einfach gehen könnte...

Bei letzterem kommt es allerdings zu diesem unschönen Spike, weswegen
ich ursprünglich fragte. Mit NPN-Darlington ist dieser Spike viel
kleiner, fast schon klein genug, dass ich damit leben kann.

Du brauchst nicht unbedingt einen Darlington. der Kollektor des
Basistreibers kann gut und gerne auf konstantem Potential bleiben, z.B. 15 V
von der Versorgung der Regelschaltung, die muss nur genügend "Saft"
mitbringen.

So, jetzt habe ich doch einen kleinen Roman geschrieben. Dabei wollte
ich doch nicht, dass Ihr meine Arbeit macht, sondern nur mal etwas
Nachhilfe zum Thema MOSFET .

Du gönnst uns auch gar nix :-(

Marte

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Nein, das willst Du sicher nicht ;-) Wozu solltest Du eine (langsame)
Regelschleife bauen wollen, wenn eine Steuerung bereits alles tut, was Du
brauchst? Wenn der Spannungsabfall am Emitterwiderstand groß gegenüber der
Unsicherheit an der Basis-Emitterstrecke ist, dann kannst Du schon sehr
genau vorgeben, welcher Strom fließen wird.

Leider brauche ich mehr Flexibilität. Hier wieder ein kleines
Informations-Häppchen: Ich arbeite in der Qualitätsabteilung eines
Halbleiter-Herstellers. Was ich teste, sind Bauteile, die vom Kunden als
defekt reklamiert wurden. Bei ca. 50%t trifft das auch zu, und da muss
ich mit allem rechnen, z.B. hoher Spannungsabfall am Switch. Dazu noch
eine grosse Bandbreite an Produkten mit verschiedenen Specs und
HS-Spannungen zwischen 5V und 40V.
=> Ich will den Emitterwiderstand möglichst klein halten, denn die
Spannung, die an ihm abfällt, fehlt mir dann am anderen Ende.

Wenn Du die Arbeitspunkte kennst,

OK, der Einfluss der Collector- bzw. Drain-Spannung ist wahrscheinlich
sehr gering. Trotzdem ist der Arbeitspunkt insgesamt sehr variabel. Da
regle ich doch lieber durch die Spannung am Emitterwiderstand.

ist die einzige Unsicherheit
die Temperatur, die eben mit 2 mV/K mitspielt.

Ich teste bei Raumtemperatur und ich habe vor, Tests bei hohen Strömen
im Bereich von <100ms durchzuführen. Da wird's nicht so schnell so heiß,
dass das was asumacht.

- Switch Ein und mit verschiedenen Lastströmen den Spannungsabfall
messen.
- Dann bei definiertem Laststrom testen, ob der Switch das abschalten
kann.

Das sind DIE Störgrößen für den Regelkreis.

Klar, aber während des Schaltens kann man einfach nicht regeln.

Das lässt sich relativ leicht durch einen Betrieb mit 2 Modi lösen:

warum kompliziert wenns einfach gehen könnte...

Ein Analogschalter und ein Kondensator. Einfach genug.

So, jetzt habe ich doch einen kleinen Roman geschrieben. Dabei wollte
ich doch nicht, dass Ihr meine Arbeit macht, sondern nur mal etwas
Nachhilfe zum Thema MOSFET .

Du gönnst uns auch gar nix :-(

Klar gönne ich Euch was. Aber man muss die Leute doch bei der Stange
halten. Also immer schön einen Cliffhanger ins Posting einbauen .

CU,
Christian

 

[Marte Schwarz]

Hallo Christian,

eine grosse Bandbreite an Produkten mit verschiedenen Specs und
HS-Spannungen zwischen 5V und 40V.
=> Ich will den Emitterwiderstand möglichst klein halten, denn die
Spannung, die an ihm abfällt, fehlt mir dann am anderen Ende.

Versteh ich jetzt wieder mal nicht... Wenn Du doch weisst, wie groß die
SPannung am Emitter sein wird (die gibts Du via Basisspannung ha schon
ziemlich genau vor) dann spricht doch nichts dagegen, die Spannung einfach
zur Betriebsspannung dazuzuzählen. Da Du ohnehin eine Stromsteuerung machst,
Ist die HS-Spannung ohnehin egal, die ziehr erst, wenn der Regler ohnehin
nicht regelt, weilo der HS-Switch aus ist.

OK, der Einfluss der Collector- bzw. Drain-Spannung ist wahrscheinlich
sehr gering.

Von was redest Du? Der wird doch entsprechend der entsprechenden
Switch-Sättigungsspannung sein.

Trotzdem ist der Arbeitspunkt insgesamt sehr variabel. Da
regle ich doch lieber durch die Spannung am Emitterwiderstand.

Ich meinte die Spannung an der Basis und den Arbeitspunkt auf der
Ube-Kennlinie.

ist die einzige Unsicherheit
die Temperatur, die eben mit 2 mV/K mitspielt.

Ich teste bei Raumtemperatur und ich habe vor, Tests bei hohen Strömen
im Bereich von <100ms durchzuführen. Da wird's nicht so schnell so heiß,
dass das was asumacht.

Ein Grund mehr, die Basisspannung als Führungsgröße zu nehmen und die
Regelung dem Transistor zu überlassen.

Das sind DIE Störgrößen für den Regelkreis.
Klar, aber während des Schaltens kann man einfach nicht regeln.

Eben, deshalb solltest Du das auch lassen.

Ein Analogschalter und ein Kondensator. Einfach genug.

Wenn Du meinst, Du wirst es sehen. Jeder Sprung ist in einer Regelung
störend und wenn Du ohnehin nur mit kurzen Impulsen arbeitest, dann macht
der Regler mit OP nur Stress, den Du gar nicht bräuchtest. Das Teil mit dem
Transistor IST ein Regler.

Klar gönne ich Euch was. Aber man muss die Leute doch bei der Stange
halten. Also immer schön einen Cliffhanger ins Posting einbauen .

;-)

Marte

 

[Christian Treffler]

Marte Schwarz schrieb:

Hallo Christian,

eine grosse Bandbreite an Produkten mit verschiedenen Specs und
HS-Spannungen zwischen 5V und 40V.
=> Ich will den Emitterwiderstand möglichst klein halten, denn die
Spannung, die an ihm abfällt, fehlt mir dann am anderen Ende.

Versteh ich jetzt wieder mal nicht... Wenn Du doch weisst, wie groß die
SPannung am Emitter sein wird (die gibts Du via Basisspannung ha schon
ziemlich genau vor) dann spricht doch nichts dagegen, die Spannung einfach
zur Betriebsspannung dazuzuzählen.

Dann müsste ich ja die Betriebsspannung steuern. Wenn ich z.B. eine
Rampe fahren und den Spannungsabfall am Switch zwischen 1A und 10A
Laststrom messen möchte, müsste ich bei einem Emitterwiderstand von
1 Ohm die Betriebsspannung kontinuierlich von UBat + 1V auf UBat + 10V
hochregeln.

Und es geht hier nicht einfach um einen simplen Switch. Da gibt's
SPI-gesteuert System-Base-Chips mit mehreren Spannungsversorgungen. Oder
Dual-Die Produkte mit Microcontroller und Leistungsbaustein. Die kann
ich nicht einfach mal von GND abkoppeln, kann aber auch nicht einfach
mal die Versorgungsspannung 10V über Ubat legen.

Die HS-Test-Schaltung ist nur eine von mehreren Test-Resourcen auf dem
System, die von einem Microcontroller gesteuert werden.

OK, der Einfluss der Collector- bzw. Drain-Spannung ist wahrscheinlich
sehr gering.

Von was redest Du?

Von dem Einfluss von C-/D-Spannung auf den UBe-Arbeitspunkt.

Ein Grund mehr, die Basisspannung als Führungsgröße zu nehmen und die
Regelung dem Transistor zu überlassen.

Weisst Du, ausprobieren werde ich das mal. In absehbarer Zeit werde ich
einen Prototypen fertig haben, um die Konzepte der verschiedenen
Test-Resourcen zu testen und um mit der Programmierung des Systems
anzufangen. Da werde ich mal die Regelung über die Basisspannung
austesten. Vielleicht ist es ja einfacher, eine Lookup-Table im
Microcontroller abzulegen, die den Zusammenhang zwischen Steuerspannung
und Strom wiedergibt.

CU,
Christian