Seltsames Verhalten am Trafotreiber

Ich versuche, eine Schaltung zum Ansteuern eines Transformators aus einem PWM-Signal herzustellen, das von einer AVR-MCU erzeugt wird. Hier ist das Schema:

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Der MCU-Ausgang hat tatsächlich 2 komplementäre PWMs, die zwei Transistorpaare speisen. Nehmen wir für dieses Szenario an, dass ich garantieren kann, dass beide vom AVR kommenden Signale immer komplementär sind und niemals gleichzeitig eingeschaltet sind.

Der erste Transistor auf jedem Paar ist stromsparend und dient dazu, eine direkte Verbindung zwischen dem AVR und dem Transistor TIP41 mit höherer Leistung zu vermeiden.

Ich habe einige Messungen durchgeführt und zunächst schien alles in Ordnung zu sein. Bitte beachten Sie, dass ich den Transformator immer noch nicht hinzugefügt habe, er ist auf den Schaltplänen, nur um zu zeigen, wo er angeschlossen werden soll, aber alle Messungen unten wurden ohne ihn durchgeführt.

Das erste zeigt beide TIP41-Emitter (in Gelb und Blau) und ihren Unterschied unter Verwendung von Oszilloskopmathematik (in Rot). Beide Sondenmassen liegen auf Schaltungsmasse. Das habe ich erwartet: Jede Hälfte der Primärwicklung würde jeweils von einem TIP41 mit Wechselspannungen angesteuert, sodass ich die Hälfte über Null und die Hälfte unter Null habe:

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Bitte beachten Sie, dass beide Signale nicht sofort invertieren, es gibt eine Verzögerung, die durch die Transistoren eingeführt wird, und ich weiß nicht, wie ich das beheben soll. Wenn ich die Signale direkt am AVR messe, kann ich sehen, dass sie sofort umschalten, da gibt es keine Verzögerung.

Jetzt kommt das Problem: Wenn ich von einem Emitter zum anderen Emitter der TIP41s messe (Sonde Masse an einem Emitter und Spitze am anderen), passiert Folgendes:

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Gleiches Signal herausgezoomt:

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Hat jemand eine Ahnung, was passieren kann? Ich hatte erwartet, etwas zu sehen, das ungefähr dem entspricht, was ich auf dem vorherigen Bild in Rot gesehen habe.

Vielleicht benutze ich das Zielfernrohr einfach falsch, ich weiß es nicht. Ich wiederhole: Das alles geschieht ohne Transformator, die Transistor-Emitter schweben, es gibt keine Last.

Sie sollten die Emitter erden und die Kollektoren als Ausgänge zum Transformator verwenden. Der Mittelabgriff wird dann mit der +12-Volt-Schiene verbunden. Sie benötigen Bypass-Kappen am Netzteil. Die PWM-Ansteuersignale sollten sich nicht überlappen, aber eine "tote" Zeit haben. Testen Sie NICHT ohne angeschlossenen Transformator. Viel zu tun.
Danke für die Vorschläge, @Sparky256! Anscheinend habe ich das Ganze rückgängig gemacht ... Ich habe die von Ihnen vorgeschlagenen Änderungen vorgenommen, und es scheint viel besser zu funktionieren! Können Sie jedoch bitte erklären, warum ich die Kappen am Netzteil benötige?
Die Kondensatoren filtern die Rauschspitzen auf den Stromversorgungsschienen heraus. Ich denke, ein 470-uF-Kondensator mit 16 V bis 25 V Gleichstrom ist am Emitter von Q2 und Q3 (-Klemme oder Leitung) angeschlossen und die + Leitung ist mit den +12 Volt verbunden, an denen der Mittelabgriff des Transformators angeschlossen ist. Sie möchten nur den Antriebsstrom (Impulsstrom) am Transformator, nicht an Ihren 12-Volt-Stromleitungen. Das sollte die Wellenform noch mehr bereinigen.
@ Sparky256, nochmals vielen Dank, tatsächlich hatte ich riesige Spitzen, und ich wollte versuchen, Dioden hinzuzufügen, um sie zu filtern. Ich werde stattdessen Kondensatoren verwenden.
Die Dioden werden nicht benötigt, solange Q1 und Q4 für das Dreifache der Versorgungsspannung oder etwa 50 Volt ausgelegt sind.
@ Sparky256, danke noch einmal. Ich werde heute den Kondensator hinzufügen, ich hoffe, dass dies den Treiber endlich brauchbar macht. Nur eine letzte Frage, bitte: Empfehlen Sie die Verwendung von Bipolartransistoren wie ich oder von Mosfets?

Antworten (1)

Ohne angeschlossenen Transformator ist die einzige Last Ihre Oszilloskopsonde (wahrscheinlich etwa 10 MΩ und 20 pF). Wenn Sie zwischen einem Ausgang und Masse messen, reicht diese winzige Last aus, um die Spannung nach unten zu ziehen, wenn der Transistor ausgeschaltet ist.

Aber wenn Sie zwischen einem Ausgangstransistor und dem anderen messen, gibt es nichts , was die Spannung nach unten ziehen könnte. Tatsächlich zieht die Oszilloskopsonde (schwach) den Emitter des 'Aus'-Transistors nach oben , bis er die Basis-Emitter-Sperrdurchbruchspannung des Transistors bei etwa 8 V erreicht. Aus diesem Grund sehen Sie kurze Spitzen (aufgrund der kapazitiven Kopplung) und eine Rechteckwelle mit niedrigerer Amplitude (aufgrund des umgekehrten Basis-Emitter-Durchbruchs).

Um die gewünschte Wellenform zu erhalten, müssen Sie Lastwiderstände bereitstellen, die niedrig genug sind, um Transistorparasiten und die Impedanz der Oszilloskopsonde zu beseitigen. Ein 1k-Widerstand von jedem Emitter zur Masse sollte ausreichen.

Auch mit geeigneten Lastwiderständen erhalten Sie jedoch nicht die gleiche Wellenform wie bei angeschlossenem Transformator. Der Transformator reflektiert die Spannung auf einer Seite seiner Primärseite zur anderen, jedoch mit entgegengesetzter Polarität. Wenn also ein Transistor eingeschaltet wird und +12 V auf eine Seite der Primärwicklung des Transformators schaltet, legt die andere Seite (nahezu) negative 12 V an den Emitter des anderen Transistors. Dadurch wird der 'Aus'-Transistor eingeschaltet, wenn er nicht sollte.

Um mit einem Transformator zu arbeiten, müssen Sie entweder jeden Ausgangstransistor in einen PNP-Typ umwandeln und seine Emitter an +12 V anschließen oder den Mittelabgriff des Transformators an +12 V anschließen und die (NPN) Emitter mit Masse verbinden. In jedem Fall müssen die Kollektoren zum Transformator gehen. Dann kehrt sich die Kollektor-Emitter-Spannung nicht um, wenn jeder Transistor ausgeschaltet wird, sondern verdoppelt stattdessen die Versorgungsspannung.

Danke für die ausführliche Erklärung, Bruce! Wenn ich denke, dass ich verstehe, merke ich, dass ich nichts weiß. Ich habe bereits die Änderungen vorgenommen, die Sie und Sparky256 vorgeschlagen haben, und es hat sich viel verbessert! Jetzt versuche ich, die induktiven Spitzen mit schnellen Dioden zu behandeln.
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