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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik P-Mosfet PWM Highside Switch


Autor: Stefan S. (Gast)
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Hallo, Elektronikanfänger hat Fragen! :)

ich würde gerne eine PWM-Lüftersteuerung für PC-Lüfter bauen. (12V, 
insgesamt 3A max (mehrere parallel)).

Ich kann aber nicht GND schalten, da sonst die clock-signale von den 
Lüftern nichtmehr auslesbar sind.

Ich will also einen high-side switch bauen. Dafür würde ich einen 
P-Channel FET nehmen. Das PWM-Signal soll aus einem AVR kommen.

Logischerweise kann ich den AVR-Pin nicht auf 12V bringen, um den Mosfet 
zu sperren. Ich brauche also vorher noch einen (npn?) Transistor?

Kann mir jemand erklären, wie ich die Ansteuerung des P-Fet hinbekomme 
und ob das überhaupt realistisch ist den mit 40khz PWM zu fahren (wegen 
Störgeräuschen)?


Als FET hatte ich mir den ausgesucht: 785-1101-1-ND (von digikey), hat 
einen sehr niedrigen RDSon

Spannung - Drain an Quellspannung (Vdss)  30V
Strom – Kontinuierlicher Drain (Id) @ 25 °C  85A
Rds ein (max.) @ Id, Vgs @ 25 °C  6 mOhm @ 20A, 20V
Eingangskapazität (Ciss) @ Vds   5300pF @ 15V
Leistung - max.  100W
Gateaufladung (Qg) @ Vgs  120nC @ 10V


Wäre euch sehr dankbar, wenn ihr mich aufklären könntet, wie ich die 
Ansteuerung des P-Kanal Fets hinbekomme.


Viele Grüße

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Kann mir jemand erklären, wie ich die Ansteuerung des P-Fet hinbekomme
>und ob das überhaupt realistisch ist den mit 40khz PWM zu fahren (wegen
>Störgeräuschen)?

Die Frage ist eher, ober der (offensichtlich) elektronisch kommutierte 
Motor das überhaupt verträgt...

Autor: holger (Gast)
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>ich würde gerne eine PWM-Lüftersteuerung für PC-Lüfter bauen. (12V,
>insgesamt 3A max (mehrere parallel)).

36W für Lüfter im PC. Das ist aber sportlich ;)

Autor: Redegle (Gast)
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Ein standart 12V Lüfter hat 0,18A

Also kann er 16Lüfter betreiben.

Autor: Stefan S. (Gast)
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Wäre es denn evtl. sinnvoller das ganze an einem einstellbaren 
Schaltregler zu betreiben oder sowas?

Ich will einfach nur die Spannung der Lüfter zwischen 6 und 12V regeln 
ohne dabei nennenswerte Verluste zu erzeugen oder nur noch auf max. 
11,3V oder so zu kommen.

3A war die maximale Dimensionierung, in Wirklichkeit werden es wohl nur 
0,2 - 0,6A werden.


Grüße!

Autor: holger (Gast)
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>Ein standart 12V Lüfter hat 0,18A

Standard heisst das immer noch ;)

>Also kann er 16Lüfter betreiben.

Bei 10W wird sich das schon wie ein Wasserfall anhören.
Bei 36W stellt sich mir die Frage ob er seinen
PC intern möglichst schnell mit Staub füllen möchte?

Autor: holger (Gast)
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>Ich will einfach nur die Spannung der Lüfter zwischen 6 und 12V regeln
>ohne dabei nennenswerte Verluste zu erzeugen oder nur noch auf max.
>11,3V oder so zu kommen.

Hä?

>3A war die maximale Dimensionierung, in Wirklichkeit werden es wohl nur
>0,2 - 0,6A werden.

Gehen wir von unseren Anforderungen jetzt wieder runter?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der Mosfet ist ziemlich oversized. Einer mit 0,1Ohm oder etwas darunter 
reicht auch aus.
Ansteuerung, z.B. so:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/28900/FE...

Hinter den Mosfet setzt du einen Spule mit z.B. 100µH und einen kleinen 
Elko. Dann noch eine Diode von GND zu Drain.
Fertig ist das Schaltnetzteil.

Autor: avion23 (Gast)
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Hi Stefan,
die Lüfter nur mit PWM zu versorgen wird nicht reichen.
Du brauchst noch eine Spule zum glätten des Stromes sowie Freilaufdiode 
und Kondensator. Dann hast du auch schon einen schönen Step-down 
wandler.

Für den Mosfet suchst du dir am besten einen aus der Mosfet Übersicht 
hier aus. Wichtig ist, dass er deine Spannung + ~50% schafft -> 18V. 
Dann solltest du dir RDS_on und die total Gate Charge ansehen. Die 
beiden bestimmen deine Umladeverluste.

Die Gateansteuerung sieht ungefähr so aus wie hier: 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205141.htm . Nur ohne die 
Dioden und Widerstände, die basis einfach zusammen. Das ist dann der 
Leistungstreiber für das Gate, er verstärkt den Strom, aber nicht die 
Spannung. Da du ja die 12V zum sperren benötigst musst du davor noch 
einen Pegelwandler setzen. Am einfachsten ist da wohl ein Widerstand 
(~1k) an 12V den du mit einem npn-transistor, besser aber mit einem 
kleinsignal-nfet (bss138? siehe übersicht) auf Masse ziehst.

Wichtiger ist die Spule. 
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/abw_smps_e.html Rechnet dir 
deine Werte aus. Deine Spule MUSS den höchsten auftretenden Strom 
vertragen ohne in Sättigung zu gehen! Das ist wichtig! Bei der Frequenz 
solltest du ungefähr 50kHz anpeilen, aber für den Anfang nicht mehr.

Autor: avion23 (Gast)
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Nachtrag: Hier ist das schematic was ich gesucht habe:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...
 VCC ----------o-----------.
               |           |
              .-.          | BC337
         1k   | |        |/
              | |   .----|            |
              '-'   |    |>        ||-+
               |    |      |       ||<-
               o----o      o-------||-+  MOSFET
         BC547 |    |      |          |
       _   |/     |    |<           |
 in --|___|--|      '----|            |
       1k    |>          |\           |
               |           | BC327    |
 GND ----------o-----------o----------'

Autor: Gast (Gast)
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>Wäre es denn evtl. sinnvoller das ganze an einem einstellbaren
>Schaltregler zu betreiben oder sowas?

Ich denke: ja.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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avion23 wrote:
> Nachtrag: Hier ist das schematic was ich gesucht habe:
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-fa...
>  VCC ----------o-----------.
>                |           |
>               .-.          | BC337
>          1k   | |        |/
>               | |   .----|            |
>               '-'   |    |>        ||-+
>                |    |      |       ||<-
>                o----o      o-------||-+  MOSFET
>          BC547 |    |      |          |
>        _   |/     |    |<           |
>  in --|___|--|      '----|            |
>        1k    |>          |\           |
>                |           | BC327    |
>  GND ----------o-----------o----------'

Beim Nachbau bedenken das high-side geschaltet werden soll, also FET 
ändern, an +VCC klemmen und die Last (spule, diode, Kondesator, Lüfter) 
gegen GND.

Dann sollte das fast sofort funktionieren.


Andrew

Autor: Guest (Gast)
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40KHz mit einem P-Kanal FET kannst du vergessen. Denke nicht das du 
einen findest der das Kann. Die besten die ich kenne schaffen 20KHz.

Autor: avion23 (Gast)
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Das ist mir neu - wieso funktioniert das nicht mit einem p-fet?
http://www.mikrocontroller.net/articles/Mosfet-%C3... sind das 
"die besten" die das nicht könneN?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Guest wrote:
> Die besten die ich kenne schaffen 20KHz.

Dann kennst du wohl sehr wenige...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>40KHz mit einem P-Kanal FET kannst du vergessen. Denke nicht das du
>einen findest der das Kann. Die besten die ich kenne schaffen 20KHz.

Das ist Unsinn. Die Ansteuerung kann meistens nicht mehr!

http://www.mikrocontroller.net/attachment/34752/P_FET.png
Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"

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