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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET Anfängerfrage


Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Hi Leuts,
ich probier mich zum ersten Mal an MOSFET's und krieg sie nicht zum 
Laufen :-) Dazu habe ich mir die Schaltung von Hanno Gräf aus einem 
anderen Thread hier aufgebaut. Mittels PWM kann ich die Spannungs 
zwischen G und D stufenlos zwischen 0 und 22.5V einstellen (gemessen 
ohne eingebauten MOSFET). Dabei liegt G niedriger als D.
Egal welche Spannung ich nun zwischen G und D einstelle (0-15V), 
zwischen D und Masse habe immer meine 44 V(ist ja auch OK), aber 
zwischen S und Masse habe ich auch immer 44V. ALso ist der FET doch 
immer durchgschaltet, oder ? Habe ich möglicherweise 10 FET´s geschossen 
(habe bei 10 Stk. immer das gleiche Ergebnis) ?
Ach ja, die nachfolgenden Bauteile (D1, L1,... habe ich noch nicht 
angeschlossen).
Am ausgebauten FET messe ich folgende Widerstandswerte:
G-D  OL (unendlich)
G-S  OL
D-S  OL
Das wiederum bedeutet doch dass er gesperrt ist, oder ?

Autor: Markus (Gast)
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Der Anschluss 3 ist Source und nicht Drain!

die Spannung muss zwischen Gate und Source sein, sonst funktioniert der 
MOSFET nicht ...

Grüße,
Markus

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Ups, sorry, war ein Interpretationsfehler von mir. Aufgebaut ist es aber 
richtig, meine einstellbare Spannung liegt zwischen 1 und 3, wobei der 
Pegel am Gate niederiger ist als am Source.

Autor: Yagan Ζ. Dongobar (yagan)
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Karlheinz,

wenn du am Drain etwas vernünftiges messen willst, brauchst du 
wenigstens einen Lastwiderstand von Drain nach Masse (z.B. 1kOhm/2Watt). 
Ohne Last kannst du nicht feststellen, ob der MOSFET richtig 
funktioniert.

Ciao, Yagan

Autor: Markus (Gast)
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Hmm, also wenn du zwischen S und G mehr als 20V hast, dann ist dein 
MOSFET hinüber. So bei ziemlich allen sind im Abschnitt "Absolute 
maximum specifications" bei "max Ugs = +/-20V" angegeben.

Normalerweise soll die Z-Diode mit 18V eben diese Spannung auf maximal 
18V begrenzen ... d.h. ich würde mal schauen, ob du die Z-Diode falsch 
eingebaut hast.

Wenn es richtig ist, sollte am Gate entweder Betriebsspannung anliegen 
(40V) => Diff = 0V, bzw im anderen Fall 40V-18V.

Wenn das nicht stimmt, fehlts wahrscheinlich an der Z-Diode ... Vlt hast 
du die ja falsch rum eingebaut ...

Grüße,
Markus

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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@Yagan: Danke für den Tip, das wußte ich nicht :-)
@Markus: Ich habe zwischen S und G nicht mehr als 20 V, wo habe ich das 
geschrieben ?
Anyway, ich habe mir jetzt mal mit einer Hilfsspannungsquelle aus dem 
gleichen Netzteil 20 V realisiert, und über ein Poti mit Festwiderstand 
kann ich die einstellen zwischen 0-15 V. Ich denke ich bastel mal am 
Steckbrett dmait rum, dann lerne ich das Teil vielleicht mal richtig 
kennen .
Danke für die Tips

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Also ich habe mir jetzt mal folgende Schaltung zusammengebaut:
Versorgungsspannung: 20V
Laststromkreis: +Vs-->FET(S)-->FET(D)-->R(10kOhm)-->Gnd
Steuerstromkreis: +Vs-->Poti(10kOhm)-->R(10kOhm)-->Gnd

Der Schleifer vom Poti geht an das Gate vom FET.
Mein Oszi hängt am Lastwiderstand (um anzuzeigen wann der FET 
durchgeschaltet hat), mein Multimeter zwischen +Vs und Gate vom FET.
Im Prinzip klappt das alles, bloß schaltet der FET schon durch wenn die 
Spannungsdifferenz zwischen S und Gate 3.2V beträgt. Ist das normal ? 
Ich dachte der IRF4905 schaltet erst bei 10V durch.
Oder sind meine 5 FET's alle hin (da alle dieses Verhalten aufzeigen) ?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Karlheinz Druschel schrieb:
> Im Prinzip klappt das alles, bloß schaltet der FET schon durch wenn die
> Spannungsdifferenz zwischen S und Gate 3.2V beträgt. Ist das normal ?

Ja. Der Mosfet beginnt ab der Threshold-Spannung (VGS(th) = -2…-4V,
s. Datenblatt) zu leiten, leitet aber bei kleinem UGS noch schlecht

> Ich dachte der IRF4905 schaltet erst bei 10V durch.

Bei UGS=-10V leitet der Mosfet schon sehr gut und erreicht den im
Datanblatt angegebenen RDSon von 20mΩ.

Edit:

Im Schaltbetrieb versucht man deswegen, den Bereich zwischen -2V und
-10V möglichst schnell zu durchlaufen, so dass der Mosfet immer voll
sperrend oder voll leitend ist.

Autor: Julian (Gast)
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Wenn du dir mal das Datenblatt zu gemüte führst wirst du feststellen, 
dass die Treshold Spannung zwischen 2 und 4 Volt liegt. Die Treshold 
Spannung ist die Spannung ab welcher der Mosfet beginnt zu schalten

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Ah ja. Ich, ich muss mich wohl mal näher mit dem Datenblatt 
beschäftigen.
Am Oszi sehe ich ja, dass der FET zwischen 2.8 und 3.2V "unsauber" 
schaltet, ab 3.2V ist die Linie sauber. Hängt wohl auch von meinem 
Lastwiderstand ab.
Ich bin nur froh, dass meine FETs das alles überlebt haben :-)
Danke für die Hinweise

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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So, jetzt hab ich meine ursprüngliche Schaltung bis zum FET wieder 
zusammengebaut. Anstelle der von L,C, habe ich jedoch mal einen 
Lastwiderstand zwischen Drain und Gnd geschaltet, das Gate noch nicht 
angeschlossen!
Wenn ich mein Oszi zwischen den PWM-Ausgang und Drain klemme, dann sehe 
ich das PWM-Signal (18V, 30kHz).
Nun klemme ich das Oszi parallel zum Lastwiderstand, um zu sehen wann 
der FET schaltet.
Wenn ich das Gate an mein Poti anklemme, kann ich genau sehen wann der 
FET schaltet und sperrt, er scheint also in Ordnung zu sein.
Wenn ich aber das PWM-Signal anstelle des Potis an das Gate klemme, dann 
ist der FET kontiniuerlich durchgeschaltet, obwohl ich mit dem Oszi 
sehen kann, dass das Signal am Gate NICHT kontinuierlich ansteht.
Wie das ? Lt. Datenblatt beträgt die Abschaltzeit 50 ns, die 33 kHz 
müßte er also doch schaffen, oder ?

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Ach ja, mit PWM-Ausgang meine ich den "Ausgang" von R3, also direk den 
Gate-Anschluss

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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OK, irgendwie scheinen meine FETs doch was an der Waffel zu haben. Ich 
hab jetzt mal einen BTS555 eingesetzt, damit funktioniert das Ganze.
Bloß die Veränderung ist sehr lang, d.h. wenn ich die PWM ändere, dann 
ändert sich die Ausgangsspannung am 1000µ Elko zwar sofort, aber sie 
ändert sich fast 10 Sekunden lang. Das liegt aber vermutlich am dicken 
Elko

Autor: Jens G. (jensig)
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Wird durch die PWM auch wirklich das Gate bis nahe Sourcepotential in 
der einen positiven "Halbwelle" durchgesteuert? Kann nämlich sein, daß 
durch die hohe Gatekapazität sich dieses nicht vollständig entlädt, also 
somit immer einen gewissen Grundpegel aufweist.
Auserdem sind die Treibertransistoren mit Icmax=100mA (je nach 
Hersteller) schon eher als schwachbrüstig zu bezeichen. Schließlich hat 
der Mosfet schon einige nF Gatekapazität, also hohe Umladestromspitzen. 
Vielleicht sind die Dinger schon hinüber, und unterstützen damit den 
Umschaltvorgang gar nicht mehr (wäre daselbe, als wären da gar keine 
mehr). Bei 18V Hub und 30kHz können die auch schon mal ganz schön hot 
werden.

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Lt. Oszi eigentlich schon, aber das würde das Verhalten natürlich 
erklären. Denn wenn ich das Gate im durchgesteuerten Zustand abklemme 
(ich habs hier halt auf einem Steckbrett montiert), dann bleibt der 
Mosfet ja auch durchgesteuert.

Wie kann ich das ändern, bzw. verbessern ? Ich meine ich habe die 
Schaltung ja aus einem anderen Thread, und da scheint es bei einigen 
Leuten zu funktionieren .......
Den Widerstand in der Gate-Zuleitung erhöhen ?

Autor: Jens G. (jensig)
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also wenn die pwm den Msofet auch unter die Thresholdspannung schaltet, 
liegts erstmal nicht an der Gatesteuerung. Aber dem Mosfet solltest Du 
schon etwas zu tun geben. 10k Last-R ist nicht gerade als Last zu 
bezeichnen bei einem 75A Mosfet (sind ja nur paar mA). Gebe dem doch mal 
100mA oder mehr als Last. (Verlustleistung im Lastwiderstand beachten, 
und auch prüfen, daß der Mosfet nicht heis wird, falls er aus versehen 
im linearen Teil seiner Kennlinie rumwurschtelt).

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Na, mal sehn. Ich habe mir erst noch ein paar passende Widerstände bei 
reichtl geordert (mit 5W und mehr Leistung), alles was ich hier habe 
würde zu schnell verschmoren als dass man da was messen könnte

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Nachdem ich nun mal wieder jede Menge probiert habe, läuft die Schaltung 
im Prinzip. Das einzige Problem ist, dass sich die Ausgangsspannung nur 
in ganz groben Schritten verändern läßt. Ich arbeite wie gesagt mit 
einem Mega16, 16 MHz Quarz und nutze den Fast PWEM. Wenn ich den 
Vergleichswert in OCR0 nur um einen Step ändere, dann ändert sich die 
Ausgangsspannung um ca. 2.5-3 V.
Das ist mir definitiv zu grob.
Nun spiele ich mit dem Gedanken an einen fertigen Schaltregler, den ich 
halt vom Controller aus steuern kann. Zumindest die Ausgangsspannung.
Was haltet ihr davon ? Welchen Regler kann man da nehmen ?

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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ach so, sorry, ich vergaß:
Ich möchte ca. 24 V Eingangsspannung, maximal Ausgangsspannung 15 V bei 
5-7 A Stromgrenze

Autor: Jens G. (jensig)
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Hast Du auch eine vernünftige Last dran? Wie schon gesagt, sind paar mA 
nicht gerade als Last anzusehen.
Ändert sich das PWM-Verhältnis am Gate auch so wie erwartet?

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Yap, über die Lastwiderstände fliessen ca. 3 A, das sollte doch langen, 
oder ?
Und PWM sieht am Oszi einwandfrei aus

Autor: Gerd M. (gerd_m)
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Karlheinz Druschel schrieb:
> Anstelle der von L,C, habe ich jedoch mal einen
> Lastwiderstand zwischen Drain und Gnd geschaltet,

Hi,

etwa immer noch?

Autor: Karlheinz Druschel (kdruschel)
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Puh, also nach einem langen bastelreichen Tag kann ich sagen dass ich 
der Lösung auf der Spur bin :-)
Ich habe mir einfach mal eine neue Spule gewickelt (gleicher Kern), und 
es ist fast schon gut :-)
Allerdings betrieb ich jetzt wieder meine Testschaltung mit dem BTS55 
und da kann ich es nicht bei 42 V testen (die macht der nicht mit), 
sondern nur bei 20V. Aber da kann ich auf 0.1V genau justieren!
Aber dafür lückt mir der Ausgangsstrom.
Wenn ich den Kondesator auf 470 µ verringere, dann kann ich wieder nicht 
justieren. Ergo muß ich meine Induktivität nochmal wickeln, um den 
Stromfluß zu erhöhen (aber jetzt bin ich wieder optimistisch:-) )

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