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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Richtiger Transistor für 24V schalten per TTL?


Autor: funky (Gast)
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Hi,

vielleicht kann mir jemand kurz helfen:

Ich möchte mit meinem uC 24V schalten

Ich versuche gerade einen passenden Transistor zu finden:
Ich kann ja meine Auswahl mal begründen, und vielleicht kann mir jemand 
sagen wie daneben ich liege ;)

Anforderung:
24V schalten, 4-5A liefern, und per TTL schaltbar sein.

ich bin bei Farnell jetzt auf den IRF830PBF
http://ch.farnell.com/vishay-formerly-internationa...

Das das Ding hoffnungslos überdimensioniert ist(glaub ich) sei erstmal 
dahingestellt, dafür ist er relativ günstig:

Uds 500v  (die Spannugn die ich schalten kann?)
Ugs 4V   (ist doch die Spannung die ich brauche um den Transistor 
durchzuschalten, oder)
4,5A

Sollte doch passen, oder?

Irgendwo habe ich nun gelesen, das man mit solchen Transistoren lieber 
keine PWM macht, da dann der Strom am Gate steigen würde...nur das warum 
habe ich noch nicht ganz verstanden :(

Und von welchen Frequenzen redet man denn da? Also welche Schaltfrequenz 
darf man dem zumuten und welche Parameter beeinflussen das denn?

Wäre nett wenn mich jemand mit Wissen erleuchten könnte ;)

Autor: Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)
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Rds_on 1,5R
I_d 4,5A

Nee, das wird selbst für statisches Schalten nix. Wenns billig bleiben 
soll, IRF540. Bei PWM einen mit einer geringeren Eingangskapazität 
nehmen, sonst macht dein µC schlapp.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  funky (Gast)

>Ich möchte mit meinem uC 24V schalten

>24V schalten, 4-5A liefern, und per TTL schaltbar sein.

>ich bin bei Farnell jetzt auf den IRF830PBF
>http://ch.farnell.com/vishay-formerly-internationa...

>Das das Ding hoffnungslos überdimensioniert ist(glaub ich) sei erstmal
>dahingestellt, dafür ist er relativ günstig:

>Uds 500v  (die Spannugn die ich schalten kann?)
>Ugs 4V   (ist doch die Spannung die ich brauche um den Transistor
>durchzuschalten, oder)
>4,5A

>Sollte doch passen, oder?

Nöö, der ist ziemlich ungünstig. Für 24V nimmt man keinen 500V Typen. 
Die haben zwar VIIIIIEL Sperrspannung (Uds), aber dafür auch relativ 
grosse ON-Widerstände.
Für deine 4-5A solltest du lieber was im Bereich 10A++ nehmen.

Siehe Mosfet-Übersicht.

Wobei man noch die Frage stellen muss, ob du N- oder P-kanal haben 
willst.

>Irgendwo habe ich nun gelesen, das man mit solchen Transistoren lieber
>keine PWM macht,

Quark.

> da dann der Strom am Gate steigen würde...

Tut er auch, ist aber bei einer gescheiten Schaltung kein Problem.

>nur das warum habe ich noch nicht ganz verstanden :(

Weil das Gate eine hohe Kapazität hat (=Kondensator). Der muss schnell 
und oft umgeladen werden -> Strom

>Und von welchen Frequenzen redet man denn da? Also welche Schaltfrequenz
>darf man dem zumuten

10 kHz macht der locker, ein richtiger Treiber vorausgesetzt.

MfG
Falk

Autor: funky (Gast)
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ok, auf ganzer Linie danebengelegen :(

Also brauche ich trotzdem noch eine Treiberschaltung? Genau die wollte 
ich mir ja mit so einem Transistro der bei 5V durchschaltet sparen. Oder 
kommt man da nicht drumherum?

Autor: Robert K. (molch) Benutzerseite
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Hi,

such mal nach PROFET bzw. Logic Level FET. Beispiel für nen 
"intelligenten Highside Switch" ist der BTS432 oder BTS442. Nicht gerade 
billig die Teile aber dafür mit 5V vom µC direkt schaltbar.

Grüße

Autor: Falk Brunner (falk)
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@funky (Gast)

>Also brauche ich trotzdem noch eine Treiberschaltung?

Kommt drauf an.

> Genau die wollte
>ich mir ja mit so einem Transistro der bei 5V durchschaltet sparen.

Man kann mit einem Logic Level N-Kanal MOSFET sowas machen. Dann 
schaltet man aber GND, und er Verbraucher hängt fest an +24V. Geht das 
in deiner Schaltung?
Wenn nein, dann muss man ein wenig Aufwand treiben und mit einem P-Kanal 
MOSFET +24V schalten, der Verbraucher hängt dann fest an GND. Siehe 
Anhang.

MFG
Falk

Autor: funky (Gast)
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hmmm, ok die PROFETs sind wirklich ziemlich teuer, bzw. ich bin zu 
geizig ^^

der IRF540 sieht gut aus.

http://chdist35.distrelec.com/distrelec/datasheets...

wenn ich das richtig sehe, hat der eine Gatekapazität von 1700pF?

Wenn ich das Gate jetzt mit 250R(um Strom auf 20mA zu begrenzen) an 
einen Ausgang des MCs anschließe, welche Frequenz kann ich denn da 
erreichen? Was muss ich da berechnen oder abschätzen?

Das ganze soll eine regelbare Lötstation werden. Eine hohe PWM Frequenz 
brauch ich da ja eh nicht, weswegen ich mir da denke ich nicht so die 
Sorgen drum machen brauch. Aber verstehen würd ichs schon ganz gerne

Und wenn der Transistor einen Rds von 0,07Ohm hat, dann wird dort 
(0,07R*24V)*I verheizt? Sprich bei 3A ca. 5W und ich brauch auch einen 
(dicken?) Kühlkörper?

Autor: funky (Gast)
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oh, hab deine Antwort gar nicht gesehen gehabt.

Aber dann hab ich es nicht falsch verstanden.
Das Bidl 10b im Datenblatt hatte mich schon bischen stutzig gemacht. 
Wenn ich die Gatespannung anlege wird also nach Masse geschaltet.

Ok, aber sollte für meine Temp.regelung keinen Unterschied machen.

Autor: funky (Gast)
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hmm...ich glaub ich muss nochmal bischen Transistorgrundlagen pauken :/

Autor: Gast (Gast)
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Und Rechnen:
P=U*I
U=R*I
=> P=R*I^2
P= 0,07 * (3A)^2
P= 0,63W

Gruß

Autor: funky (Gast)
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äh...shit. jo, hast natürlich recht

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  funky (Gast)

>der IRF540 sieht gut aus.

>http://chdist35.distrelec.com/distrelec/datasheets...

>wenn ich das richtig sehe, hat der eine Gatekapazität von 1700pF?

Ich sehe im Datenblat 1400pF, ist aber praktisch das Gleiche.
Der ist zwar nicht optimal, aber OK.

>Wenn ich das Gate jetzt mit 250R(um Strom auf 20mA zu begrenzen)

Kann man machen, muss man aber nicht wirklich.

>Das ganze soll eine regelbare Lötstation werden. Eine hohe PWM Frequenz
>brauch ich da ja eh nicht, weswegen ich mir da denke ich nicht so die
>Sorgen drum machen brauch. Aber verstehen würd ichs schon ganz gerne

Da reichen 100Hz locker. Da flimmert keine LED mehr, ein Lötkolben mit 
viel grösserer thermeischer Trägheit erst recht nicht.

MFG
Falk

Autor: A. B. (funky)
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ok,

die Transitoren habe ich da und nun habe ich noch eine Frage bzw ein 
neues Problem.

Gibt es einen einfachen Weg, um den maximal Strom den der Transistor 
zuläßt, einzustellen?

Im ausgeschalteten Zustand hat mein Lötkolben ca. 3 Ohm was 8A bei 24V 
wären. Mein Netzteil liefert ca. 3,5 A. Ich würde den Strom deshalb 
gerne auf 3A begrenzen.

Im Datenblatt steht, das bei 4,2 V Gatespannung ca. 3A fließen. Aufgrund 
Streuung und Temperaturabhängigkeit kann ich das darüber ja aber nicht 
so einfach einstellen(oder doch?)

Was ich brauche ist somit doch eigentlich eine Konstantstromquelle. Aber 
die Schaltungen die ich gefunden habe, waren nur für geringe Ströme 
geeignet. Denn sobald ich da einen Widerstand im Lastkreis habe müssten 
das doch irgendwelche fetten Powerwiderstände sein.
Was mir jetzt noch einfallen würde, wäre mit einem kleinen 
Lastwiderstand den Strom im Lastkreis zu messen und über den 
Spannungsabfall den Gatestrom des Transistors einzustellen. Aber geht 
das nicht auch irgendwie einfacher?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  A. B. (funky)

>Streuung und Temperaturabhängigkeit kann ich das darüber ja aber nicht
>so einfach einstellen(oder doch?)

Nein.

>Was ich brauche ist somit doch eigentlich eine Konstantstromquelle.

Ja.

> Aber
>die Schaltungen die ich gefunden habe, waren nur für geringe Ströme
>geeignet. Denn sobald ich da einen Widerstand im Lastkreis habe müssten
>das doch irgendwelche fetten Powerwiderstände sein.

Ja.

>Was mir jetzt noch einfallen würde, wäre mit einem kleinen
>Lastwiderstand den Strom im Lastkreis zu messen und über den
>Spannungsabfall den Gatestrom des Transistors einzustellen. Aber geht
>das nicht auch irgendwie einfacher?

Jain. Man kann einen Q&D Schaltregler bauen. Statt 100 Hz arbeitet man 
dann mit z.B. 20 kHz per Hardware-PWM. Eine Spule, Kondensator + 
Freilaufdiode ergänzen die Schaltung. Damit kann man dann die Spannung 
am Lötkolben einstellen und das Netzteil wird nicht überlastet.

MfG
Falk

Autor: A. B. (funky)
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anscheinend bin ich zu doof dafür.

Ich habe die Schaltung jetzt testweise erstmal mit einem Labornetzteil 
aufgebaut, da brauche ich mir um den Strom keine Sorgen zu machen.

Heiß wird der Lötkolben, aber leider auch der Transistor(trotz 
Kühlkörper kann man ihn nicht lange anfassen, und das sollte doch nicht 
sein?).

Außerdem hat es keinen Effekt, ob ich eine Spannung ans Gate anlege. 
Normalerweise sollte der Transistor doch sperren, aber Pustekuchen...es 
tut sich einfach null.

Anbei das was ich simuliert habe, und irgendwie bin ich jetzt doch 
verwirrt.
Wenn ich eine Spannugn asn Gate anlege muss der Transistor dann sperren 
oder leiten? Laut Simulation leitet er...aber in dem Datenblatt Bild 10b 
steht doch das der Transistor sperrt sobal eine Spannugn am Gate 
anliegt?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  A. B. (funky)

>Heiß wird der Lötkolben, aber leider auch der Transistor(trotz
>Kühlkörper kann man ihn nicht lange anfassen, und das sollte doch nicht
>sein?).

Nein. Was für einen Transistor nutzt du?. IRF540? Der schafft das 
locker.

>Außerdem hat es keinen Effekt, ob ich eine Spannung ans Gate anlege.

dann hast du entweder Drain und Source vertauscht oder der MOSFET ist 
kaputt.

>Wenn ich eine Spannugn asn Gate anlege muss der Transistor dann sperren
>oder leiten?

Leiten.

> Laut Simulation leitet er...aber in dem Datenblatt Bild 10b
>steht doch das der Transistor sperrt sobal eine Spannugn am Gate
>anliegt?

???
Der MOSFET sperrt, wenn die Spannung am Gate 0V ist. Aber das heisst 
NICHT! dass das gate nicht angeschlossen ist!. Entweder Labornetzteil 
auf 0V drehen oder gate mit Masse verbinden.

MFG
Falk

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