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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET Datenblatt: Wo steht wann er voll durchsteuert?


Autor: Dan M. (killler07)
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Hallo,

nachdem ich google und die Suchfunktion bemüht habe wage ich es nun 
diese doch recht dumme Frage zu stellen.

Wo kann ich im Datenblatt (bzw. wie heisst die Tabellenspalte) eines 
MOSFETS ablesen, bei welcher Gatespannung er voll durchsteuert.

Als Beispiel hier der IRL3803:
http://fenykapu.free-energy.hu/pajert59/irl3803.pdf

Ganz am Anfang steht "Logic-Level Gate Drive", aber wo steht der genaue 
Wert in der Tabelle?
Kann es einfach nicht Finden, müsste ja was um die 5V sein..

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Du musst halt bei den Kennlinien gucken: VGS vs. ID. Dort kannst du dann 
ablesen, welche Gatespannung du mindestens anlegen musst, damit dein 
gewünschter Drainstrom fliesst. Dieser Gatespannung dann noch einen 
kleinen Zuschlag geben und gut.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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In deinem Fall übrigens Figur 3 auf Seite 3, "Typical Transfer 
Characteristics".

Autor: Dan M. (killler07)
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Oh natürlich.

Bin nicht auf die Idee gekommen, bei den Graphen zu schauen. Wie es 
aussieht ist er bei 5V fast voll durchgesteuert und ich habe bei weitem 
keine Ströme über ehm.. 100A (wie liest man diese logaritmischen skalen 
:P)

Autor: Max (Gast)
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Also wenn ich das richtig ables, dann lässt der schon 100A durch wenn 
das Gate 4V über dem Source Potential liegt. Selbst bei 3V ist der schon 
über 10A.

Von daher würd ich (auch wenn ich keine Ahnung hab was du vorhast) 3V 
Gatespannung anlegen, Source auf Masse und dann per (Last-)Widerstand 
begrenzen.

Wobei sich mir da die Frage stellt, wozu willst du so ein fettes Teil 
benutzen?^^

Autor: Mike J. (Gast)
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Also du müsstest fragen "wann er genug durchgesteuert ist damit es für 
deine Anwendung reicht.
Ich würde die Gate-Spannung nicht zu hoch ansetzen, das mindert die 
Lebensdauer deines Mosfets.
5V reichen bei mir immer dicke aus!

Autor: Michael (Gast)
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Logaritmische Skalen/Graphen liest man genauso ab wie metrische. Der 
Unterschied ist lediglich, dass der Abstand zwischen eins und zwei nicht 
der gleiche ist wie zwischen zwei und drei, der Abstand zwischen den 
Zehnerpotenzen ist dafür immer konstant. Das ist am Anfang ein wenig 
gewöhnungsbedürftig aber wenn man sich ein paar Tage damit beschäftigt 
wird einem klar, wie genial so ein Rechenschieber einmal war und ich 
rechne selbst heute noch mit so einem Teil.

Autor: Günter (dl4mea) (dl4mea)
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Darf ich mich dieser Frage mal anschließen???

Macht man bei MOSFET ans Gate noch einen Vorwiderstand oder schließt man 
dieses direkt an den treibenden Ausgang an?

Wenn das von Fall zu Fall verschieden ist, dann lasst uns mal 
prinzipiell den Fall eines MOSFET-Schalters betrachten, der von einem 
+5V-TTL oder einem 3,3V-TTL angesteuert wird.

Danke!

mfg Günter

Autor: Michael (Gast)
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Ich habs mal so gelernt, vor das Gate immer einen Widerstand zu packen. 
Den Dimensioniere ich immer so groß, dass die Steuerspannung bei einem 
"Kursschluss" (G-S zum Beispiel) nicht überlastet wird, bei 5 V würd ich 
da so aus dem Bauch heraus einen 1 oder 10 Kiloohm Widerstand davor 
schalten. Durch die G-S Kapazität baut man sich damit natürlich einen 
Tiefpass und man muss vorher schaun, ob das die eigene Schaltung stört 
oder nicht.

Autor: anderer Gast (Gast)
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naja, 1-10k Ohm finde ich schon viel. Für sehr kleine Frequenzen, oder 
kleine Fet's ist das villeicht ok. aber ich würde sowas um die 100 Ohm 
vorschlagen. Der Widerstand ist vor allem dazu da den Treiber nicht zu 
überlasen.

Autor: faraday (Gast)
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Mos-Eingang ist ein Kondensator.
Aufladung wird durch Vorwiderstand verlangsamt-dadurch langsameres 
Schalten=mehr Verluste im Mosfet aber auch weniger HF-Störungen.
Vorwiderstand nimmt aber auch Verlustleistung vom Treiber weg und 
schützt auch Treiber bei Kurzschluß G-S.
Zu großer Vorwiderstand kann zu mehrfachem Wiedereinschalten führen 
(Millereffekt), also Vorsicht.
Jeder muß selbst entscheiden, wie schnell er schalten will/darf.

Autor: Michael (Gast)
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Klar, deshalb sag ich ja, dass man sich damit einen Tiefpass bastelt. 
Nur mal angenommen, die Eingangskapazität beträgt 5 nF (wo ich die wohl 
herhab ;)) und ich schalte einen 1 kOhm Widerstand vors Gate dann macht 
das Pi mal Daumen 200 kHz Grenzfrequenz. Das kann zu wenig sein, kann 
aber auch ausreichen. Wenn mein "Treiber" 5 V ausgibt würde im 
Kurzschlussfall (G-S) grad mal 5 mA von "Treiber" gezogen. Auch das kann 
genug sein oder aber für den Treiber zu viel. Muss man halt abwägen.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Zu großer Vorwiderstand kann zu mehrfachem Wiedereinschalten führen
>(Millereffekt), also Vorsicht.

ist mir noch nie aufgefallen, daß der Mosi mehrfach einschaltet (Du 
meinst, er osziliert mal kurz?)
Aber egal, durch den Millereffect verstärkt sich sozusagen die 
G-D-Kapazität zum Umschaltzeitpunkt, wodurch das Gatesignal eine 
zusätzlich "auf den Deckel bekommt". Sieht man schön am Oszi im unteren 
ns-Bereich, wie das Gatesignal mal kurz einbricht, sobald nach kurzer 
Durchlaufverzögerung das Drain auf das Gate reagiert (vielleicht meint 
faraday diesen einmaligen Einbruch)
Niederohmige Ansteuerung wird deswegen noch wichtiger, wenn es auf hohe 
Schaltfrequenzen/kurze Schaltflanken geht. Deswegen schalte ich 
eigentlich auch nur 10-20 Ohm in Reihe, um die Stromspitzen etwas zu 
dämpfen - wenn überhaupt.
Wenn es Dir um Strombegrenzung bei G-S-Kurzschluß geht, kannste auch 
parallel zum Gate-R von deinen anvisierten 1-10kOhm einen C von sagen 
wir mal 100nF schalten. Damit ist natürlich die Umschaltstromspitze 
wieder voll da, die Du aber dann mit einem weiteren Serien-R von wenigen 
Ohm oder 10Ohm etwas dämpfen kannst. Rein Gleichspannungsmäßig haste 
damit einen recht hohen Gesamt-R, aber dynamisch betrachtet ist er recht 
niedrig.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Jens G. wrote:

> ist mir noch nie aufgefallen, daß der Mosi mehrfach einschaltet (Du
> meinst, er osziliert mal kurz?)

Man hat z.B. eine Halbbrücke. Dafür verwendet man eine Deadtime, damit 
der eine Mosfet sicher abgeschaltet ist, ehe der andere einschaltet.

Wenn jetzt der Lowside Mosfet abschaltet, der Highside aber noch aus 
ist, dann liegt die Spannung z.B. irgendwo in der Mitte (was z.B. bei 
3-Phasenmotoren meist so ist). Dann schaltet der Highside FET ein, 
dadurch steigt die Spannung am Drain des Lowside FETs schnell an. Durch 
die Millerkapazität wird das Gate kurz hochgezogen (quasi durch den 
MillerC -> GateR Hochpass), und der Lowside Mosfet schaltet ein.
Das ergibt kurzzeitig einen ordentlichen Strompeak, der umso länger 
dauert, je größer die Gatwiderstände sind.

Dies kann man auch leicht ausprobieren: Mosfet mit z.B. 1k 
Gatewiderstand der an Source liegt (so dass der Mosfet eigentlich immer 
sperren sollte), und dann ein Rechteck mit steilen Flanken  mit z.B. 
20Vss an Drain anlegen. Dann sollte man dieses Rechteck am Gate in Form 
von kurzen Spikes bei jeder Flanke sehen.

Autor: Jens G. (jensig)
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@ Benedikt
ja gut, das ist mir schon klar, und das ist auch richtig. Aber wo 
schaltet der jetzt mehrfach ein/aus bei einer einzigen 
Eingangssignal-Flanke? Mir ging es ja um das "mehrfach", das faraday 
angesprochen hatte.

Autor: faraday (Gast)
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>Sieht man schön am Oszi im unteren
>ns-Bereich, wie das Gatesignal mal kurz einbricht, sobald nach kurzer
>Durchlaufverzögerung das Drain auf das Gate reagiert (vielleicht meint
>faraday diesen einmaligen Einbruch)

allgemein: Ic=CxdUc/dt  C=Cdg, Uc=Uds

Ausschalten Mos: dUds/dt>0, d.h. zusätzlicher Strom Icdg zum Gate-bei 
großem             Rg erneutes Einschalten. Wenn highside auch auf ist 
Strompeak.

Einschalten Mos: dUds/dt<0, d.h. zusätzlicher Strom Icdg weg vom Gate- 
bei großem Rg evtl. erneutes Ausschalten. Ist meist nicht so schlimm, 
weil highside schon aus ist.

Autor: faraday (Gast)
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@Jens
>Aber wo
>schaltet der jetzt mehrfach ein/aus bei einer einzigen
>Eingangssignal-Flanke?

Hab eben erst Deine Antwort gelesen:
Mos schaltet aus, Uds steigt, Erneutes Einschalten durch zu hohes Rg, 
Mos bremst weiteren Anstieg dUds/dt und müßte theoretisch mit diesem 
dUds/dt hochfahren.Da aber überall Zeitkonstanten und Ls im Spiel 
sind,beobachtet man oft mehrfaches Einschalten.

Autor: Jens G. (jensig)
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Nun gut, Du bringst hier noch Ls mit ins Spiel. Ich denke, damit da was 
mehrfach auf/zu geht, muß die L aber schon relativ groß sein (bzw. eine 
relevante Zeitkonstante mit reinbringen), so daß die Schaltung schon 
Oszilatorcharacter erhält. (wenn die Schaltung schlecht abgeblockt ist, 
und die Masseanbindung des Oszi-Tastkopfes schlecht gewählt ist, sieht 
man natürlich auch ein ordentliches Schwingen im ns/µs-Bereich durch die 
parasitären Induktivitäten)
Jedenfalls habe ich bei meinen Versuchen selbst mit relativ hochohmiger 
Ansteuerung und ohmscher Last keine mehrfaches auf/zu gesehen (maximal 
ein sanftes Einschwingen)

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