Technik

4. Entwickeln und dimensionieren Sie die Zeitsteuerung für die beschriebene Pulsbreitensteuerungmit dem Zeitgebeberbaustein NE555. Die Periodendauer soll ungefähr 100 ms betragen.Die Pulsdauer soll mit dem „Gaspedal“ zwischen ungefähr 2ms und 90ms verändert werdenkönnen. Die einzusetzenden zeitbestimmenden Kapazitäten sollten zwischen 1µF und 10µFliegen. Beschreiben Sie kurz die Funktion Ihrer Schaltung.5. Nachdem Sie die Schaltung dimensioniert haben simulieren Sie diese Schaltung zur Überprüfungmit der Simulationssoftware Pspice an einem PC-Arbeitsplatz. Zur Ergebnissicherungdrucken Sie sowohl den Schaltungsentwurf als auch die Simulation mit der kürzesten und derlängsten Pulsdauer aus.Beachten Sie bitte, dass - wenn die Dimensionierung in die Bewertung einfließen soll - Sieerst nach einer vollständigen Dimensionierung der Schaltung die Simulation durchführen dürfen.Ihre vollständige Dimensionierung wird vom aufsichtführenden Lehrer vor der Simulationgekennzeichnet. Sollten Sie die Dimensionierung nicht durchführen können, wird dies vondem aufsichtführenden Lehrer vermerkt. Eine begründete Korrektur der Dimensionierung istnach der Simulation möglich.Teilaufgabe 4 (23 Punkte)Der Leistungsteil einer Pulsbreitensteuerung für die Antriebsmotoren eines Elektrofahrzeugs sollhier mit einem Leistungs-MOS-FET vom Typ STE180 realisiert werden.Die Versorgungsspannung für den Motor beträgt 40 V. Der maximal auftretende Strom unterVolllastbedingungen wurde zu I max=100A ermittelt.1. Entwickeln Sie eine Schaltung für den Leistungsteil der Motorsteuerung. DimensionierenSie die Schaltung so, dass auch ein möglicher Spitzenstrom von 350A sicher geschaltet wirdund dass zur Vermeidung von Strom- und Spannungsspitzen die Umschaltzeiten auf 1 µseingestellt werden.2. Berechnen Sie die Leistung, die während einer Periode der Ansteuerung im MOS-FETumgesetzt wird, wenn die Einschaltzeit 90% der Periodendauer von 10ms beträgt. BerechnenSie den Temperaturunterschied zwischen dem Halbleiterkristall und der Gehäuseoberfläche.Überprüfen Sie, ob der Transistor ohne weitere Kühlmaßnahme eingesetzt werdenkann, wenn der Wärmewiderstand Gehäuse-Luft mit 20K/W und die Lufttemperatur imMotorraum mit 60°C angenommen werden kann!3. Erläutern Sie anhand des Ersatzschaltbildes eines MOS-FET die folgenden Aussagen:Obwohl ein MOS-FET fast leistungslos gesteuert wird,müssen für die Ansteuerung von Leistungstransistorendie Werte der Gate-Widerstände relativ niedrig sein.Beim Ausschaltvorgang kann eine kurze Ausschaltzeitzur Zerstörung der Transistoren führen.40