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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MOSFET-Treiber durch einen Transistor ersetzen?


Autor: Stefan D. (putnik)
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Hallo alle zusammen,

Hab schon geguckt, aber keine befriedigende Antwort im Forum gefunden.

Hm, wo fang ich jetzt an? Also, ich hab ne µC gesteuerte H-Brücke 
(Mega8)die nen Drehmagneten ansteuert. Läuft an einer Motorrad Batterie.

Ist eigentlich oben mit P-Kanal-Fets, unten mit N-Kanal-Fets mit 
entsprechenden treibern bestückt. Funktioniert so auch einwandfrei.

Tja, die Fets inklusive Treiber hab ich leider um 3 Uhr früh gegrillt 
(fragt nicht...)und jetz nur noch N-Kanäler und keine Treiber am Start.

So, 5V am Gate reichen anscheinend nicht für den Strom den ich brauche 
(ca.30A).

Treiber hab ich grad keine, und wäre gut wenn ichs in den nächsten 2 
Stunden zum laufen bringe. Bestellung lässt warten.

Kann ich jetz einfach nen Transistor nehmen, mit Kollektor an 12V, Basis 
an µC und Emitter an Gate????!

Ich nehm mal an, das geht so nicht, wär ja auch zu einfach...

Gibts irgend ne andere provisorische Lösung, die sich schnell und mit 
den "üblichen" Bauteilen realisieren lässt?

Ist nur ne Notlösung, müsste nur funktionieren wie gesagt!

MfG

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Klar geht das so ... jedenfalls so in der Art :)

Bei den Hochleistungstransistoren (NPN , PNP) musst du etwas aufpassen, 
der Basisstrom ist nicht zu verachten.

> Kann ich jetz einfach nen Transistor nehmen, mit Kollektor an 12V,
> Basis an µC und Emitter an Gate?
Wie groß ist der Verstärkungsfaktor deines 30A Monsters?
Bei einer Verstärkung von beta=60 musst du noch einen halben Ampere über 
die Basis laufen lassen.

Neulich im ELKO-Newsletter:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Autor: Stefan D. (putnik)
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Ja, ich will mit dem Transistor ja schalten nicht verstärken. Es geht 
nur drum, das ich 12V und 0V ans Gate Schalten kann, weil mir 5V nicht 
ausreichen.

Bzw. muss die Verstärkung ja nur reichen, um die Gates der Fets 
einigermassen schnell anzusteuern.

Da würd ich jetz einfach mal nen BC547C reinbauen und ma gucken was 
rauskommt.
Vorwiderstand an Basis, is klar. Ansonsten hab ich gedacht so 100 Ohm an 
Kollektor noch ran, ohne Schutzwiderstand hab ich da doch ein 
undefiniertes flaues Gefühl im Magen...

Also wenn jetz nich jemand die Hände überm Kopf zusammenschlägt was ich 
da fabrizier, dann probier ich das gleich mal.

Danke für die schnelle Antwort!

MfG

Autor: Stefan D. (putnik)
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Achja, ich glaub es wurde nicht ganz deutlich: die 30A laufen über Power 
Mosfets IRL3705N, der Transistor ist nur als Ersatz für die nötigen 
Treiber gedacht!

MfG

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@  Stefan D.
MosFET-Treiber = ein PNP und ein NPN Transistor

Der PNP zieht den Stron aus dem Gate raus (nach Masse) und der NPN 
verbindet das Gate mit Vdd.
Beitrag "Re: n-kanal mosfet treiber diskret mit npn und pnp"

Da gibt es eine ganze Menge Bilder im Netz.

Da gibt es aber noch einen anderen, mit zwei NPN Transistoren und einer 
Diode, der ist doppelt so schnell. :)
http://www.mikrocontroller.net/attachment/28900/FE...
(verwende ich immer)
Achte aber darauf dass das Signal bei den 2xNPN+Diode invertiert ist.

Autor: Stefan D. (putnik)
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Ja, schon, die Schaltung hab ich natürlich gefunden, die zweite is auch 
schön, nur das mir eben die P-Kanal-Mosfets ausgegangen sind.

Ich wollt eben wissen, ob es auch mit einem Transistor geht.

Die Antwort kann ich jetzt auch geben: Es funzt wie ichs oben 
geschrieben habe, den 100 Ohm Widerstand hab ich doch weggelassen!

Also, µC auf Basis, Kollektor 12V, Emitter geht auf Gate.

Am Gate hängt dann noch ne LED mit 660 Ohm, die das Gate auf Masse 
zieht.

Tjaaaaaaaa, und jetz brauch ich nochma Nachhilfe, aber das kann ich wohl 
echt selbst hier finden.

Aber falls jemand Lust hat mir nen Link zu setzen:

So bekomm ich nämlich nicht die benötigte Stromstärke.

Hab mir jetz erklären lassen, das bei den oberen zwei N-Fets quasi mehr 
Spannung an Gate als an Source anliegen muss (jaja, Ugs hab ich schon 
mal von gehört...), das bekomm ich so natürlich nicht hin. Da liegt an 
Gate und Source die gleiche Spannung.

Aber warum um Himmels willen kann ich denn die unteren beiden mit 5V 
voll durchschalten, während ich für die oberen mehr als 12V brauchen 
würde?!
Klar, ich kann mir jetz noch nen Hochsetzsteller bauen, aber das kanns 
ja wohl net sein...

Also, vermutlich schalten die oberen einfach nicht voll durch.

Aber ich wart halt einfach jetzt bis die richtigen Bauteile eintreffen, 
dann bau ich das nach Schaltplan zusammen, dann gehts auch...

Aber ich lern immer gern dazu, obiges konnte mir noch niemand so richtig 
verständlich verklickern. Also ich such mal, über nen passenden Link 
würd ich mich aber trotzdem freuen ;-)

MfG

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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> Also, vermutlich schalten die oberen einfach nicht voll durch.
Ja, so ist das wohl.
Kannst ja einen High-Side-Driver verwenden.

Du brauchst zwischen Gate und Source 0V um ihn zu schließen, das 
bekommst du hin. An das Gate einfach Masse an, dann liegt da quasi eine 
negative Spannung zwischen Gate und Source an.

Anschalten:
- Da brauchst du +5V gegen Source, nur kann es sein dass Source an +12V 
liegt und somit bekommst du deine +5V Differenz nur zustande wenn du 
+17V an das Gate legst.
Im Idealfall sind es dann ebend +17V am Gate :( und da die meisten nur 
12V vertragen musst du die Spannung noch begrenzen.
Den Strom willst du nicht begrenzen, damit er möglichst schnell 
umschaltet.

Autor: Stefan D. (putnik)
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Kannst ja einen High-Side-Driver verwenden.
Hehe, sind ja eigentlich auch vorgesehen, aber wie gesagt ich warte auf 
die Bestellung, aber die Schaltung hätte halt heute laufen sollen, und 
ich wollts irgendwie hintüfteln...

Die Highside Treiber sind gestorben als ich nen leeren µC draufgesteckt 
hab und das ganze an die Motorrad Batterie gehängt hab... (ich weiss, 
ich weiss, ich hau mir schon die ganze Zeit selber aufn Kopf, aber es 
war 3 Uhr früh wie gesagt)Müssen halt so schlappe 100A Kurzschlussstrom 
über die Fets geflossen sein, den benachbarten Treibern hat das wohl 
nicht so gefallen...

Aber es enttäuscht mich ein bisschen, das die grade mal 12,5V 
ausspucken, wenn sie mit 12V versorgt werden.

Da brauchst du +5V gegen Source, nur kann es sein dass Source an 
+12V
liegt und somit bekommst du deine +5V Differenz nur zustande wenn du
+17V an das Gate legst.Ja, so hat man mir das auch erklärt. Aber was 
ist bei den unteren?! Die kann ich ja mit 5V durchschalten, also obwohl 
eine negative Spannung Ugs anliegt.

Also, hab ja normal oben die P-Kanal Typen, und hatte in der Testphase 
für die P-Typen Treiber drin, die N-Fets unten ohne Treiber über µC mit 
5V angesteuert. Hat auch funktioniert. Und das versteh ich dann eben 
nicht, wieso ich da keine positive Spannung Ugs brauch, aber oben 
schon(wie gesagt, bei N-Typen oben).

Sorry, Textformatierung hier hab ich auch noch net so ganz geblickt.

MfG

Autor: Stefan D. (putnik)
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Hallo nochmal,

so jetz brauch ich nochmal Hilfe.

Also, die Schaltung soll einen Drehmagneten für 35ms mit 30A Strom 
versorgen.

Ich hab jetzt die P-Mosfets (stp80pf55, die oberen in der H-Brücke) und 
die entsprechenden Treiber (TC4429CPA) dazu. Nur die Treiber für N-Kanal 
hab ich noch nicht.

Gut, hab ich die Treiber für N-Kanal halt überbrückt, und steuer die 
N-Kanal Fets direkt mit 5V vom µC an.

Hat dann auch was getan der Drehmagnet, aber nicht genug.

Hab ich an die N-Kanäler als Treiberersatz jeweils einen BC547C mit 1,5k 
Basisvorwiderstand gelötet. Also wie gesagt, Kollektor 12V, Basis an 
Ausgang von µC, Emitter an Gate. Hat an der 9V Blockbatterie und ohne 
Last auch gefunzt.

Tjaaaaa, dann hab ichs an Motorradbatterie und Last gehängt. Und siehe 
da: es passiert gar nix mehr.

Ok, nachgeguckt, beide Treiber für die P-Kanäler tot!

Aber warum? Wo soll denn da der Zusammenhang sein???! Die teilen sich 
nur den 12V Anschluss mit den Treibern!

Naja, mein letzter Strohalm wär jetz an den Kollektor 2 Ohm zu machen, 
dann kann da net mehr als 6A fliessen zum Laden des Gates und das 
liefern die Treiber auch.

Aber ich würde gern verstehen wo das Problem liegt, bevor ich hier 
weiter im dunklen Stocher!

Vielleicht kann mir hier einer sagen was ich falsch mach?

MfG

Autor: Stefan D. (putnik)
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So, hier noch der passende Schaltplan, wie gesagt, die Transistoren an 
den N-Kanälern sind nur eine vorübergehende Notlösung, weiss schon das 
das nicht sehr elegant ist. Aber funktionieren müsste es doch, oder?

Wieso sterben mir dabei die Treiber oben sobald Last dran hängt??!

MfG

Autor: JensG (Gast)
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Wenn die oberen Mosis P-Kanal sein sollen, dann sind die wohl verkehrt 
herum drin (Source sollte an +). Sonst ist die interne Diode dauerhaft 
auf Durchgang geschaltet.
Ansonsten, wenn es N-Kanal sein soll, dann werden die so nicht voll 
durchgeschaltet, weil die eben max. 12V ans Gate bekommen, womit Source 
einige Volt drunter bleibt (es muß ja immer eine Mindest-Ugs anliegen, 
deswegen kann Source nicht bis an 12V-Pegel ran, weil sonst die 
mindest-Ugs unterschritten wird, um den Mosi durchgeschaltet zu halten)

Autor: JensG (Gast)
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das erklärt aber nicht, wieso die Treiber davonfliegen (es sei denn, die 
Mosis hauts irgendwie dabei durch, so daß die Treiber dann evtl. auf 
Kurzschluß arbeiten, oder vollen Saft auf den Ausgang bekommen)

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Stefan D.
1. Deine Reset-beschaltung sieht irgendwie komisch aus.

2. Für deinen Fall reichen die diskret aufgebauten Treiber völlig aus, 
du musst da ja nicht so extrem schnell schalten.

Dein unterer Treiber (für die N-Kanal Mosfets) schaltet zwar schnell 
ein, aber extrem langsam wieder aus.

Die Ladungen aus dem Gate fließt recht langsam wieder nach Masse,du 
hättest deiner Schaltung noch einen 2. Transistor spendieren sollen.

Was kostet so ein Treiber eigentlich?
Mit denen vom letzten mal hast du bestimmt schon 10 Euro verbraucht.

Mach auch mal ein Bild von deinem brd.

@ JensG
Die Mosfets oben leiten (Bodydiode), die unteren gehen nicht schnell 
genug zu. Ist für mich ein Kurzschluss.

Autor: JensG (Gast)
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@ Atmega8 Atmega8

>Die Mosfets oben leiten (Bodydiode), die unteren gehen nicht schnell
>genug zu. Ist für mich ein Kurzschluss.

Meinte ich auch (daß es ein Kurzer ist, war in meinen Bemerkungen 
implizit drin ;-)

Autor: Stefan D. (putnik)
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So,

Ja konnte so nicht funktionieren. Wieso sieht der Reset komisch aus?! 
Muss dazu sagen das ich das nicht gemacht hab. Hab das Projekt 
übernommen, und durfte dann auf Fehlersuche gehen. Aber mit dem Reset 
gabs noch keine Probs.

So, nach schmerzhaftem Nachdenken hab ich festgestellt, das sich die 
Gates der N-Kanal-Fets so nur auf ca. 5V aufladen.

Deswegen jetzt im Anhang der Aufbau, der theoretisch und hoffentlich 
auch in der Praxis funktionieren dürfte. Muss halt beim µC noch ein paar 
Highs mit Lows vertauschen...

Die Treiber sind anscheinend gestorben, weil durch die Induktive Last 
Spannungsspitzen über die 660 Ohm an die Treiberausgänge gehen.

Ich hoffe 16V Z-Dioden schaffen da Abhilfe.

Gibts zu der Schaltung dann noch Kommentare oder 
Verbesserungsvorschläge??

MfG

Autor: JensG (Gast)
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die p-Kanal-Dinger oben sind aber immer noch verkehrt herum - oder?
Wenn die Treiber durch Spannungspitzen gestorben sind, ist das nicht so 
richtig zu verstehen, denn die Spitzen werden doch durch die 
Freilaufdioden abgefangen. Es könnte aber sein, daß wenn die 12V direkt 
an der Brücke schlecht abgeblockt ist, sich dort trotzdem recht hohe 
Peaks aufbauen können (sich also über die Freilaufdioden auf die 
Betriebsspannung ausbreiten). Also sicherheitshalber direkt an der 
Brücke mal einen Kondi über die Betriebsspannung schalten (100 oder 
220nF plus Elko)

Autor: Stefan D. (putnik)
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Die P-Kanal sollten eigentlich passen, jedenfalls funktioniert das so in 
der Praxis. Bei P-Kanälern ist im Vergleich zu N-Kanälern Source mit 
Drain vertauscht, falls du das meinst.

Und parallel zur Last hängt natürlich eine RC-Kombination ;-)

MfG

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ kaputnik
> Bei P-Kanälern ist im Vergleich zu N-Kanälern Source mit
> Drain vertauscht, falls du das meinst.

P-Kanal:
Source kommt an VDD, Drain an X1.

N-Kanal:
Source kommt an GND, Drain an X1.

Schau dir mal die Artikel hier oder im elektronik-kompendium an.

Die Body-Dioden brauchen recht lange, es ist ja möglich dass der Impuls 
sehr kurz und hoch war und die Diode durch ihre Trägheit nichts davon 
gemerkt hat.

Wie kommst du eigentlich drauf dass deine Treiber kaputt sind?
Ist es äußerlich schon zu erkennen? (Rauch, aufgeplatzt)


Als Treiber nutzt du jetzt die Treiber die ich dir vorgeschlagen habe, 
sonst helfe ich dir nicht mehr weiter.

Das ganze 4 mal
//----------------------
Teile je Treiber:
2x 1k Ohm
2x BC547C
1x 1N4148

Code:
Ausgang invertieren
//----------------------

Autor: Stefan D. (putnik)
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Hmmmm, sieht ja wirklich so aus als wären die P-Kanal-MOSFETS zumindest 
falschrum eingezeichnet. Aber angeschlossen müssten sie richtig sein. 
Wundert mich, das das noch niemandem aufgefallen ist. Da haben Leute 
draufgeschaut die wesentlich mehr Plan und Erfahrung haben als ich. Und 
keinem ist das aufgefallen...

Das die Treiber kaputt sind, schliesse ich daraus, das ich am Eingang 
drauf geben kann was ich will, aber am Ausgang nichts mehr passiert.

Aber es kommt drauf an, das die Schaltung möglichst schnell anspricht. 
Deswegen überhaupt der Aufwand, man könnte das ganze ja auch einfach 
über Relais machen sonst.

Mit den Treibern hat das so gefunzt wie es sollte.

Die die du mir vorschlägst sind ja Treiber für die P-Kanal. Und die 
N-Kanal demnach direkt mit 5V vom µC?

Naja, würde das funktionieren, hätt ich kein Problem. Aber ich bekomm so 
einfach nicht den nötigen Strom, also die müsste ich trotzdem über meine 
Konstruktion an 12V legen, oder nicht?!

Aber langsam tendier ich auch dazu, die P-Kanäler mit deinen Treibern 
anzusteuern.

Weil ich hab jetzt das Dilemma: Steuer ich die N-Kanäler mit 5V an 
bekomm ich nicht genug Strom. Die Treiber gehen aber nicht flöten, die 
Schaltung funktioniert nur das eben das Drehmoment am Drehmagneten nicht 
ausreicht.

Meine jetzige Konstruktion hat, ohne das ich das wollte zweimal von 
selbst geschaltet mit ordentlich Wumms dahinter, dann waren die Treiber 
wieder durch. Also, ich hoffs zumindest, womöglich auch die Fets. Die 
Treiber liefern nur noch 0V am Ausgang, die Transistoren haben am 
Kollektor auch nur noch dauernd 0V. Könnten dann auch die Fets durch 
sein, oder seh ich das falsch? Naja, ich prüf das morgen.

Ich versteh den Zusammenhang leider nicht, aber irgendwie kommt das 
Treibersterben von der Transistorkonstruktion, wenn ich nur nen Draht 
verwende und mit 5V ansteuer hab ich die Probleme wie gesagt nicht.

Also, ich denk entweder nur mit Transistoren treiben oder nur mit 
Treibern.

Ich test das mal, danke für deine Hilfe Atmega!

MfG

Autor: JensG (Gast)
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wieso - ich weise doch schon seit gestern drauf hin, daß die p-Kanal 
falsch herum drin sind (im Plan zumindest). Also mir ist es zumindest 
aufgefallen.

Autor: Hagen Re (hagen)
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Deswegen benutze ich im Eagle/Schaltplan nur MOSFET-Symbole bei denen 
die interne Bodydiode mit eingezeichnet ist ;)

Gruß Hagen

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