Entwicklung eines USB-Interface für den Gate-Treiber in einem automatisierten Kennlinienmeßplatz
Studienarbeit
Bearbeitungsstatus:
abgeschlossen
Bearbeiter:
Johannes Güntner
Betreuer:
- Dr.-Ing. Martin März
- Hofmann, Alexander
- Prof. Dr.-Ing. Heiner Ryssel
Abschlussjahr:
2006
Beschreibung
Für die Charakterisierung von Leistungs-MOSFETS in einem automatisierten Kennlinienmessplatz wird ein Gate-Treiber eingesetzt, welcher Einschaltimpulse unterschiedlicher Spannung und Zeitdauer erzeugen kann. Zusätzlich kann ein variabler Gate-Vorwiderstand eingestellt werden. In älteren Messplätzen werden diese Werte digital über eine handelsübliche Messkarte im Steuerrechner eingestellt. Ziel der Studienarbeit war es, diese Ansteuerung über die Universal Serial Bus (USB) Schnittstelle zu realisieren, so dass keine zusätzliche Hardware im Steuerrechner mehr nötig ist.
Dafür musste zunächst eine entsprechende USB-Adapterplatine entwickelt werden, die aus dem USB-Datenstrom die Steuersignale für den Gate-Treiber erzeugt. Wesentliche Komponenten dieses Adapters sind ein USB-Chip zur Ankopplung an den USB und ein Mikrocontroller, der die eigentliche Steuerung des Gate-Treibers realisiert. Zusätzlich war die Implementierung geeigneter Anwendersoftware für den Steuerrechner nötig. Für die Kommunikation der Anwendersoftware mit der Adapterplatine wurde ein eigenes Befehlsprotokoll entwickelt, welches den Anforderungen der Aufgabenstellung gerecht wird.
Die Arbeit umfasst zunächst eine Einführung in die Thematik und nötige Grundlagen über den USB. Anschließend folgt eine detaillierte Beschreibung der entwickelten Schaltung und der aufgebauten Adapterplatine.
Den zweiten Teil der Arbeit bildet die Beschreibung der implementierten Software auf dem Mikrocontroller, der Anwendersoftware für den Steuerrechner und des anwendungsorientierten Befehlsprotokolls. Zum Verständnis werden Kenntnisse der Programmiersprache C vorausgesetzt.
Zum Abschluss der Arbeit werden Messwerte aus dem Praxistest mit dem Gate-Treiber dargestellt und diskutiert. Zusätzlich werden Verbesserungsvorschläge angebracht und weitere Einsatzfelder für das entwickelte USB-Interface aufgezeigt.
Zusammenfassend vermittelt die Arbeit ausreichende Kenntnisse für die Realisierung einfacher Steuer-, Mess- und Regelaufgaben über den USB.