Daten zu Freilaufdiode in MOSFET

[Matt B. (mattb)]

Hallo zusammen,

gibt es im Datenblatt von MOSFETs Angaben zur Belastungsmöglichkeit der 
im Bauteil enthaltenen Freilaufdiode? Ich konnte bis jetzt nichts 
finden.

Im Detail möchte ich mit einem IRF1404 ca. 120A (induktiv) schalten. Da 
die Last händisch ein- und ausgeschaltet ist geht die Schaltfrequenz 
gegen 0.
Ich vermute dass ich eine separate Freilaufdiode verwenden muss.

Danke
Matt

[Timo80 (Gast)]

Wenn Du mit EINEM MosFet eine induktive Last schaltest, dann fließt beim 
Abschalten kein Strom durch die Bodydiode.

[hinz (Gast)]

Matt B. schrieb:
> Ich vermute dass ich eine separate Freilaufdiode verwenden muss.

Wenn du nur einen MOSFET hast ist das eh nötig. Ansosnsten: 
Source-Drain-Ratings.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Matt B. schrieb:
> gibt es im Datenblatt von MOSFETs Angaben zur Belastungsmöglichkeit der
> im Bauteil enthaltenen Freilaufdiode? Ich konnte bis jetzt nichts
> finden.

Siehe Abschnitt "Source-Drain Ratings and Characteristics" im Datenblatt
des IRF1404. Zusätzlich gibt es das Diagramm "Typical Source-Drain Diode
Forward Voltage".

> Ich vermute dass ich eine separate Freilaufdiode verwenden muss.

Ja, weil die Freilaufdiode parallel und nicht in Reihe zur Last liegen
muss.

Edit: Ok, zu spät :)

Edit 2:

Timo80 schrieb:
> Wenn Du mit EINEM MosFet eine induktive Last schaltest, dann fließt beim
> Abschalten kein Strom durch die Bodydiode.

Doch, schon. Aber eben in Sperrrichtung ;-)

Edit 3:

Wenn die Induktivität maximal 85µH beträgt: Letzten Smiley wegdenken.

[Matt B. (mattb)]

Hi,
sorry, natürlich brauche ich die Freilaufdiode über dem Motor. Bin 
irgendwie auf dem Schlauch gestanden.

Ich hätte aber noch eine kurze prinzipielle Frage. Im Anhang ist ein 
eher schematisches Bild der Schaltung die ich geplant habe. Ist der 
Ansatz soweit richtig um einen Elektromotor der an X1 angeschlossen ist 
ein- und auszuschalten? Wie schon vorher gesagt: Schaltfrequenz gegen 0.

Danke
Matt

[Mine Fields (Gast)]

Eine negative Spannung brauchst du nicht. Außerdem kann ein Tiefpass und 
ein Pull-Down am Gate nicht schaden.

[Matt B. (mattb)]

Das heisst wenn ich den FET sperren will lege ich das Gate einfach auf 
Source!?

Würde diese Schaltung auch funktioneren wenn ich den FET in den 
positiven Zweig des Aufbaus schalten, also nicht die Masse des Motors 
schalten würde, sondern den Plus?

Ich hatte nämlich vergessen, dass die Motormasse fest mit dem 
Motorgehäuse verbunden ist. Da das Motorgehäuse fest am Fahrzeugrahmen 
hängt lässt sich die Masse also nicht schalten.

[Rene B. (themason)]

Wäre ein Tiefpass beim Gate nicht tödlich für den FET ?
Ich meine der angegebene Rdson wird ja nur erreicht wenn der Gate mit 
der angegebenen Spannung voll aufgesteuert wird. Und damit der FET nicht 
im Analogbetrieb den Hitzetod stirbt sollte die Gate-Flanke ja möglichst 
steil sein damit die Verweildauer im Analogbetrieb möglichst kurz ist. 
Zumindest hab ich das so verstanden. Aber demnach wäre ein Tiefpass am 
Gate bei 120A ja ziemlich tödlich oder ?

[Falk B. (falk)]

@  Matt B. (mattb)

>Das heisst wenn ich den FET sperren will lege ich das Gate einfach auf
>Source!?

ja.

>Würde diese Schaltung auch funktioneren wenn ich den FET in den
>positiven Zweig des Aufbaus schalten, also nicht die Masse des Motors
>schalten würde, sondern den Plus?

Nein, dazu braucht man einen P-Kanal MOSFET.

[Mine Fields (Gast)]

Rene B. schrieb:
> Wäre ein Tiefpass beim Gate nicht tödlich für den FET ?
> Ich meine der angegebene Rdson wird ja nur erreicht wenn der Gate mit
> der angegebenen Spannung voll aufgesteuert wird. Und damit der FET nicht
> im Analogbetrieb den Hitzetod stirbt sollte die Gate-Flanke ja möglichst
> steil sein damit die Verweildauer im Analogbetrieb möglichst kurz ist.
> Zumindest hab ich das so verstanden. Aber demnach wäre ein Tiefpass am
> Gate bei 120A ja ziemlich tödlich oder ?

Alles eine Frage der Auslegung. Ein prellender Schalter wäre jedenfalls 
auch nicht gesund für den FET. Am besten wäre natürlich ein Tiefpass und 
nachfolgender Schmitt-Trigger oder FET-Treiber.

[Matt B. (mattb)]

Nur um Missverständnisse zu vermeiden: der Taster ist nur schematisch. 
Er wird natürlich durch einen Treiber ersetzt!

Ich dachte bislang auch immer dass ich einen P-Kanal FET brauche.
Als ich mir diesletzt Gedanken über die (Gate-)Potenziale gemacht habe, 
fand ich keinen Grund dafür, warum ein N-Kanal FET in der Plus-Leitung 
nicht gehen sollte.

Folgende Annahme:
N-Kanal MOSFET in der Plusleitung
Lastversorgungsspannung U_last = 12V
MOSFET durchsteuern U_GS_on = +18V
MOSFET sperren U_GS_off = 0V
Spannungsabfall U_DS_on = 0V

Warum würde es nicht funktionieren, wenn ich die +18V mit einem 
DCDC-Wandler erzeuge und deren Masse auf Source des MOSFETs lege? Die 
U_GS_on von +18V würde ich dann erreichen!?

[Sven P. (Gast)]

Matt B. schrieb:
> Warum würde es nicht funktionieren, wenn ich die +18V mit einem
> DCDC-Wandler erzeuge und deren Masse auf Source des MOSFETs lege? Die
> U_GS_on von +18V würde ich dann erreichen!?
Wer sagt denn, dass es nicht funktioniert? Der DCDC-Wandler sollte 
natürlich galvanisch trennen.

Problem hast du ja erkannt, Ugs liegt zwischen Gate und Source und muss 
beim NMOS positiv sein. Liegt der NMOS im oberen Zweig (zwischen Plus 
und Last), und liegt eine konstante Spannung zwischen seinem Gate und 
der Masse (Masse! also 'unten'), dann würde er sich beim Einschalten ja 
quasi selbst sein Ugs abbauen, weil er sein Source Richtung Plus zieht.

[Harald W. (wilhelms)]

Matt B. schrieb:

> Warum würde es nicht funktionieren, wenn ich die +18V mit einem
> DCDC-Wandler erzeuge und deren Masse auf Source des MOSFETs lege? Die
> U_GS_on von +18V würde ich dann erreichen!?

Natürlich geht das. Gibts auch fertig als sog. Highsideswitch.
Gruss
Harald

[Matt B. (mattb)]

Hallo Zusammen,

schon mal gut, dass ich einen N-Kanal MOSFET nehmen kann.
Ich habe mir mit euren Tipps mal Gedanken über den Treiber gemacht.
Versorgt wird die Schaltung mit einem galvanisch trennden DCDC-Wandler. 
Als Treiber würde ich einen Schmitt-Trigger (LM324) nehmen.

Da der IRF1404 eine Verlustleistung von 200 Watt (bei 25°C) kann, würde 
ich den Gatewiderstand so dimensionieren, damit ich "weiche" 
Schaltvorgänge habe. Damit halte ich das 'delta I' von der Motorwicklung 
geringer.

Ich würde die Widerstände so durchrechnen, damit pro Schaltvorgang 
vielleicht 50 Watt Verlustleistung im MOSFET habe.
Und wie gesagt: Schaltfrequenz geht gegen 0.

Gibt es Einwände oder weitere Ideen zu meinen Überlegungen oder zu dem 
angehängten Schaltplan?

Danke
Matt

[Mine Fields (Gast)]

Ich würde gleich einen richtigen Gatetreiber-Optokoppler nehmen.

Matt B. schrieb:
> Ich würde die Widerstände so durchrechnen, damit pro Schaltvorgang
> vielleicht 50 Watt Verlustleistung im MOSFET habe.

Interessant ist nicht die Leistung, sondern die Energie.

[Matt B. (mattb)]

@Mine Fields:
Sehr guter Hinweis! Danke!

[Falk B. (falk)]

@  Matt B. (mattb)

>Da der IRF1404 eine Verlustleistung von 200 Watt (bei 25°C) kann, würde

[ ] Dir ist klar, dass das ein theoretischer Wert mit idealem, sprich 
unendlich großem Kühlkörper ist.

>ich den Gatewiderstand so dimensionieren, damit ich "weiche"
>Schaltvorgänge habe. Damit halte ich das 'delta I' von der Motorwicklung
>geringer.

Kaum.

>Ich würde die Widerstände so durchrechnen, damit pro Schaltvorgang
>vielleicht 50 Watt Verlustleistung im MOSFET habe.

So einen Unsinn macht keine Mensch.

>Gibt es Einwände oder weitere Ideen zu meinen Überlegungen oder zu dem
>angehängten Schaltplan?

Ein Dutzend. Ein OPV ist der schlechteste MOSFET-Treiber, den man sich 
denken kann. Als invertierender Verstärker erst recht. Wozu der DC-DC 
Wandler, wenn du doch sowieo 15V für die Last zur VErfügung hast. Nimm 
einen normalen MOSFET-Treiber, siehe MOSFET-Übersicht und einen 
Taster, ggf. einen NE555 als Schmitt-Trigger zur Entprellung.