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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik n-Mosfet so richtig eingesetzt?


Autor: Fritzi (Gast)
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Hallo,

ich möchte im Auto meinen IPod über dessen Firewire-Schnittstelle laden. 
Die Spannung möchte ich schalten (gehört noch eine andere Schaltung 
dazu, aber um die geht es im Moment nicht). Dazu habe ich den NTR4003N 
vorgesehen. Das ist ein "small signal" MOSFET. Habe ich die Schaltung so 
richtig aufgebaut oder habe ich etwas übersehen? Wird sie so 
funktionieren?

Hier der Link zum Datenblatt:

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NTR4003N-D.PDF

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Autor: Fritzi (Gast)
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Hm...da wurde der Schaltplan nicht übertragen. Hier nochmal?!

Autor: MaxMüller (Gast)
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Ich würde auf jeden Fall noch einen Varistor oder eine Transil-Diode zw. 
Versorgungsleitung und Masse mit vorgeschalteter Drossel als Schutz 
gegen Über- bzw. Unterspannung mit vorsehen. Nicht dass es Dir durch 
irgendeinen hässlichen Impuls aus dem Bordnetz den iPod zerschießt. 
Genaue Infos in der SuFu.

Autor: Tom (Gast)
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Hallo,

mmhh ist ungünstig in der Konfiguration.

Wenn HIGHSIDE Switch, dann P-Kanal MOSFET als Logic Level.
hat aber höheren Rdson!

oder N-Kanal und GND schalten!

siehe auch

[[http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor]]

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Prinzipiell geht es so, nur würde ich das KFZ-Bordnetz nicht einfach auf 
den FW-Port geben. Aber da du geschrieben hast das da noch eine andere 
Schaltung drankommt sollte es gehen.

Edit: Hab gepennt, den Mosfet zwischen GND und Last, sonst verschiebst 
du dir Vgs.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Prinzipiell geht es so...
Wenn eine Ladespannung von 2,5V ausreicht :-o
Denn die Spannung am Ipod wird Ugs-Ugsth sein, laut Datenblatt also 
5V-2,5V.

Allerdings würde ich sagen, das Ding ist zu knapp bemessen.
Denn bei einem Ladestrom von 0,2 A müsste der Mosfet so etwa 0,2A*10V = 
2W verbraten. Das kann er nicht lange...

Welche Spannung will der Ipod an der Ladebuchse?

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Bitte nicht verwirren nur weil ich kurz gepennt habe (und es bereits 
korrigiert war).
Der Mosfet sollte bei 5V Ugs einen Rds<1,5 Ohm haben, demnach verursacht 
er bei einem Ids von 0,2A einen Spannungsabfall von 0,3V und demnach 
verbrät er nur 60mW. Oder hab ich jetzt wieder gepennt?

Autor: Fritzi (Gast)
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@Lothar

Wieso sollte da eine Ladespannung von nur 2,5V rauskommen?

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Fritzi wrote:
> @Lothar
>
> Wieso sollte da eine Ladespannung von nur 2,5V rauskommen?

Es geht darum das Ugs, in deinem Fall die 5V Schaltspannung zwischen 
Gate und Source liegen müssen um den Mosfet zu schalten. Sie liegen 
allerdings gegen GND an und wenn Source nicht auf GND liegt musst du die 
Spannung an der Last noch davon abziehen. Kurzum ist das alles andere 
als Ideal...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Fritzi wrote:
> Wieso sollte da eine Ladespannung von nur 2,5V rauskommen?
Wie schon geschrieben:
Wenn Ugs = 5V ist, dann ist die Spannung an Source um Ugsth niedriger.
Ugsth ist laut DB abhängig vom Drainstrom 2,5..4V, d.h. an der Source 
werden 1V..2,5V ankommen.

Im Umkehrschluss wird aber der Rest bis zu den 10-15V am Mosfet 
abfallen. Das sind dann im Worst Case 15V-1V = 14V. Plutimiziert mit 
einem Strom von 0,2A sind das knapp 3W. Wers nicht glaubt solls 
nachrechnen oder ausprobieren ;-)

Autor: Fritzi (Gast)
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Verstehe ich leider immer noch nicht, aber ich will da jetzt nicht 
nerven. Deshalb folgende Fragen:

1. Ist es denn sinnvoll, GND zu schalten? Denn das müsste ich dann ja 
bei richtigem Einsatz

2. Wenn ich einen P-Mosfet einsetze, schalten ja 0V die Spannung durch. 
Wenn meine Steuerschaltung aus ist, was für einen Pegel hat dann diese 
Leitung? Muss ich sie dann besser mit einem Pullup an +12V legen? Sind 
die +12V dann zuviel?  okay, msus noch einen entsprechenden P-Mosfet 
raussuchen..

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Etwa so:
Beitrag "Re: Treiber für 5-8 A bei 12 V an avr"

Wobei mir das mit dem Ipod am KFZ-Netz doch etwas suspekt wäre.

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Und was spricht jetzt dagegen den n-Mosfet bei richtiger Beschaltung zu 
benutzen?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Dass du zum kompletten Durchschalten des Transistors am Gate eine 
Spannung von Us (Source-Spannung) plus Ugsth brauchst.
Wenn du also an der Source 15V willst (weil dein Auto gerade 15V 
liefert), dann brauchst du am Gate 15V+4V = 19V. Wenn du die hast, dann 
geht das.

Autor: Fritzi (Gast)
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Also dann hier die korrigierte Version. Wäre das so okay?
Als P-Mosfet würde ich den IRLML5103PbF einsetzen.

Datenblatt: 
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir...


Übrigens: ich habe in meienr Schaltung auch eine Transil zwischen GND 
und +12V, die bei 24V dicht macht

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Lothar Miller wrote:
> Dass du zum kompletten Durchschalten des Transistors am Gate eine
> Spannung von Us (Source-Spannung) plus Ugsth brauchst.
> Wenn du also an der Source 15V willst (weil dein Auto gerade 15V
> liefert), dann brauchst du am Gate 15V+4V = 19V. Wenn du die hast, dann
> geht das.

Hmm, und ich dachte bei richtiger Beschaltung liegt Source auf 0V und es 
würde ein Ugs von 5V dazu ausreichen meinen Drain auf Vcc-Uds zu 
bringen...

Autor: Fritzi (Gast)
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Nachtrag: Der IPod würde nun bei +12V-Steuerspannung seine Ladespannung 
bekommen?!

Autor: Fritzi (Gast)
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Bitte vielmals um Enschuldigung. Das war der alte Schaltplan.
Hier der neue

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Hmm, und ich dachte bei richtiger Beschaltung liegt Source auf 0V
Ja, richtig.
Aber wo liegt die Source in deiner Schaltung?
Ist also u.U. deine ursprüngliche Schaltung hier nicht geeignet?


EDIT:
> Das war der alte Schaltplan. Hier der neue..
Schon besser. Jetzt kommt der P-Kanal Mosfet ins Spiel.
Der ist allerdings noch verkehrt herum eingebaut. Beim P-Kanal muß die 
Source am Plus sein. Das Gate wird gegen GND geschaltet.
Allerdings bist du immer noch die Antwort auf die Frage nach den 
Betriebsdaten des Ipod schuldig (Strom + Spannung)  :-/
Dieser mickirge Mosfet kann nur 0,6A, danach kommt Schall und Rauch.

Autor: Fritzi (Gast)
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@Lothar
Ja, ich habe mir die Schaltung mit dem P-Mosfet angesehen. Ist doch 
ansich genau so, wie meine letzte Schaltung. Der irlml5103pbf ist auch 
ein P-Mosfet. Ich blicks jetzt gar nicht mehr.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Fritzi wrote:
> Ja, ich habe mir die Schaltung mit dem P-Mosfet angesehen.
Überschneidung der Beiträge :-/

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Lothar Miller wrote:
>> Hmm, und ich dachte bei richtiger Beschaltung liegt Source auf 0V
> Ja, richtig.
> Aber wo liegt die Source in deiner Schaltung?
> Ist also u.U. deine Schaltung hier nicht geeignet?
>
> Es hilft dir nicht viel weiter, anstatt 5V Vbatt (=12V) zu verwenden ;-)
> Der Transistor wird trotzdem noch überlastet.
> Hast du schon mal die Schaltung mit dem P-Kanal Mosfet angeschaut?

In meiner gedachten Schaltung liegt der Source des n-Kanal auf GND, der 
Drain ist mit der Minus-Leitung des Ipod verbastelt und am Gate liegen 
5V die was weis ich woher kommen. An der Plus-Leitung des Ipod hab ich 
mir ne Diode, ne Drossel und Quer dazu ne Transil und nen Elko gedacht.

Was bei mir einfach nicht so ganz reinwill ist warum am Mosfet in oben 
genannter Schaltung so eine Verlustleistung umgesetzt werden soll. Ich 
geh da immernoch von Id² * Rds(on) = 0,04 A² * 1,5 Ohm = 60 mW aus.

PS: Du verwechselst da glaubich was, ich bin nicht der TE...

Autor: Fritzi (Gast)
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Ich wäre Euch dankbar, wenn wir vorerst bei meiner Schaltung bleiben 
könnten. Ich komme sonst noch total durcheinander.

@Lothar
Also hier nun die richtigte Schaltung?

Sorry: der IPod verträgt eine Ladespannung zwischen +9V und +35V. 
Wieviel Strom er zieht, konnte ich bis jetzt nicht herausfinden, aber 
ich habe schon ein paar Schaltungen gesehen (die schon lange im Einsatz 
sind), die auch nur 600mA liefern können. Daher gehe ich davon aus, dass 
600mA reichen müssen.

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Zum Ipod: Mit relativ leerem Akku zieht er inklusive Displaybeleuchtung 
250mA über die 12V FW Schnittstelle.

Autor: Fritzi (Gast)
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@Tim T.
Danke für die Info! Hast Du gemessen oder steht das irgendwo?

Autor: Michael (Gast)
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Tim T., du und Lothar reden aneinander vorbei, Lothar ging von obiger 
Schaltung aus wo der N-Kanal als Highside verschaltet ist, du gehst von 
einer Lowside-Verschaltung aus. ;). Nix durcheinander werfen und denken 
ist immer gut, in diesem Falle auch richtig, nur Lothar kann, so vermute 
ich mal, keine Gedanken lesen ;)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> nur Lothar kann, so vermute ich mal, keine Gedanken lesen ;)
Ich arbeite daran... ;-)

> bei meiner Schaltung bleiben könnten.
Die zuletzt gepostete Schaltung wird funktionieren. Mit 0V am Gate 
leitet der Mosfet, mit Vbatt sperrt er.

Allerdings ist dort noch kein Schutz gegen irgendwelche Spikes oder 
negative Spannungen aus der KFZ-Versorgung drin. Und die können heftig 
sein...
Eine suche hier im Forum zeigt dir die Bandbreite auf.

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Fritzi wrote:
> @Tim T.
> Danke für die Info! Hast Du gemessen oder steht das irgendwo?

Das war gemessen, eine kurze Suche im Netz führte zu tage das solche 
Infos die meisten Appleuser anscheinend aus irgendwelchen gründen nicht 
interessieren. Für den Fall das du einen Pod der 1. oder 2. Generation 
dein eigen nennst würde ich zur Sicherheit aber nochmal nachmessen, die 
brauchen wohl andere Lader wegen einem höheren Ladestrom.

Mit der Schaltung sollte es sich ja mittlerweile aufgeklärt haben...

Autor: Fritzi (Gast)
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@Alle
Dann herzlichen Dank für Eure gute Hilfe. Ich werde die Schaltung nun so 
realisieren...

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