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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mit komplmentärer Transistorstufe FET ansteuern


Autor: gast (Gast)
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Hallo,

will einen FET definiert auf High = +5V und LOW = 0V ziehen.

Will nun den Kollektorstrom Ic begrenzen deshalb die zwei R's, nur bei 
deren Dimensionierung habe ich ein Problem.

Kann man sagen das Gate liegt im Einschaltmoment auf +5V und der 
Widerstand ist somt R = +5V/Ic ?

Danke,

Autor: johnny.m (Gast)
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Wozu zwei Gatewiderstände? Einer reicht völlig. Was Du aber begrenzen 
musst ist der Basisstrom der Bipolar-Transistoren! Wenn Du "IN" auf GND 
ziehst, nimmt Dir der pnp das verdammt übel. Und wenn "IN" auf +5V 
kommt, raucht der npn ab...

Autor: Matthias (Gast)
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@jonny:
wenn "IN" auf 0V kommt, raucht der pnp ab...

nimm nicht die emitterschaltung, sondern die kollektorschaltung..
=> anhang

Autor: Steven Wetzel (steven)
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Hallo,

> will einen FET definiert auf High = +5V und LOW = 0V ziehen.

Auf 0V geht nur mit einer Push-Pull-Stufe. Hier schaltest du von 5V auf 
hochohmig.

Welchen Pegel du am Ausgang erwartest, hängt vom Strom ab. 5V sind nur 
bei kleinem Strom machbar (kleiner RDSon)

Steven

Autor: johnny.m (Gast)
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@Mattias:
Richtig, ist natürlich die bessere Lösung. Aber trotzdem (und wie in 
Deinem Schaltbild auch korrekt gezeichnet) reicht ein Gatewiderstand.

BTW: 425 KB für so ein winziges Bildchen sind echt ein bisschen arg dick 
aufgetragen. Bitmaps haben hier nichts verloren!

@Steven:
> Auf 0V geht nur mit einer Push-Pull-Stufe.
Was glaubst Du denn, was das ist mit den beiden Transistoren? Genau, 
eine Push-Pull-Endstufe...

Autor: Steven Wetzel (steven)
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> @Steven:
>> Auf 0V geht nur mit einer Push-Pull-Stufe.
> Was glaubst Du denn, was das ist mit den beiden Transistoren? Genau,
> eine Push-Pull-Endstufe...

Ja, aber nicht am Ausgang vom FET, wie ich annahm. Der lässt sich nicht 
auf 0 ziehen. Steht aber da, dass das nur für das Gate gelten soll.

Autor: johnny.m (Gast)
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Ach ja, das mit der Dateigröße war natürlich auf den OP bezogen, und 
nicht auf den guten Mattias...

Autor: Christian Fasthuber (fasti)
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Hi!

@ Matthias oder johnny m.:
Kann mir werd von euch bitte begründen warum dir Kollektorschaltung hier 
besser ist wie die Emitterschaltung, vor allem wie erkenne ich die 
Schaltungsart hier? Bin gerade am grübeln aber ich komm da nicht 
dahinter....
Danke

ciao

Fasti

Autor: trude (Gast)
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@matthias, die Funktion der Kollektrorschaltung ist mir nicht ganz klar

wenn ich z. b. +5V am Eingang anlege, nun muss ich doch wissen welches 
Potential ich am Emitter habe, beim NPN 0,7V niedriger und beim PNP 0,7V
höher bezogen auf die Basis.

Woher weiß man dass? oder nimmst du einfach einen Startwert?

Autor: Matthias (Gast)
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@trude:
das ist alles richtig, was du schreibst. legst du 5V an den Eingang, so 
hat der Emitter (des npn) etwa 0,6V weniger. Ergo: der Ausgang hat 
4,4Volt. Legst du 0Volt (null) an den Eingang, hat der Emitter (des pnp) 
etwa 0,6V mehr. Ergo: der Ausgang hat 0,6Volt. Man nennt dieses 
Verhalten in der Elektronik "Spannungsfolger".
Die Kollektorschaltung hat eine hohe Stromverstärkung, aber eine 
Spannungsverstärkung von etwa eins.
Denk dir mal einen Widerstand (R_oben) vom Ausgang nach +5V, und einen 
Widerstand (R_unten) vom Ausgang nach Masse. Das soll eine Ausgangslast 
darstellen. Legst du jetzt +5V an den Eingang, wird ein Basisstrom 
fließen. Und dieser wird einen Kollektorstrom fließen lassen (IC=b*IB, 
soweit sicherlich bekannt). Die Summe beider Ströme "kommt" gewöhnlich 
am Emitter heraus(auch bekannt), aber da das unser Schaltungsausgang 
ist, fließt die Summe beider Ströme durch unsere Last R_unten. Somit ist 
zu erkennen, dass NUR SOVIEL Basisstrom fließt, wie (mit dem Koll.strom) 
zusammen für die Last benötigt wird. Dasselbe gilt mit anderen 
Vorzeichen auch für den pnp-Transistor und einer Spannung zB 0V.
Da immer exakt nur soviel Basisstrom (überlege wie du bei 
Emitterschaltung,also das mit Basiswiderstand denselbigen berechnest) 
fließt, wie notwendig, kann der Transistor NICHT in die 
Sättigung(Ladungsträgerüberschuß in der Basis, dieser bewirkt die 
sogenannte Speicherzeit ts) geraten. Beim Abschalten muss diese also 
nicht erst abgebaut werden. Die Kollektorschaltung ist somit wesentlich 
schneller. Soweit erstmal klar?

@christian:
Hast du schon mal was von einem Wechselspannungsersatzschaltbild gehört?
Dazu musst du wissen, das Kondensatoren für Wechselspannungen/ströme 
einen Kurzschluß bilden. Da die Spannungsversorgung (+5V nach Masse) 
gewöhnlich durch einen Kondensator(im Netzteil) gestützt ist, bedeutet 
das für Wechselstrom, das die 5V SOWIE die Masse als Masse angesehen 
werden können.
ABER NUR WECHSELSTROMMÄSSIG.
Da in der Schaltung beide Kollektoren auf WECHSELSTROMmasse (egal, ob 5V 
oder Mase) liegen, nennt man das Kollektorschaltung.
Zum Vergleich: Die "normale" Schaltung hat den Emitter auf Masse=> 
Emitterschaltung. Vielleicht kennst du ja auch die "normale" mit einem 
pnp Transistor: Emitter auf Betriebsspannung, Kollektor treibt 
Last(Relais..) und die Basis wird über einen Vorwiderstand angesteuert. 
Auch das ist eine Emitterschaltung, da der Emitter wechselstrommäßig 
(Betr.sp.) auf Masse liegt.
Soweit klar?

Gruß

Autor: Christian Fasthuber (fasti)
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Hi!

Jo Danke, jetzt ists mir wie Schuppen von den Augen gefallen .....

Grüße

Fasti

Autor: gast (Gast)
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aber wenn ich einen Basisstrom festlege über einen Widerstand (R1, R2) 
habe ich doch immer einen Spannungsabfall und beide Transistoren leiten

Autor: Matthias (Gast)
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@gast:
Das ist ja auch eine andere Schaltung!!! Du hast in deinem Bild eine 
Emitterschaltung und keine Kollektorschaltung.
Deshalb wird ja die Koll.schaltung verwendet.

Autor: gast (Gast)
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dann gehts nur mit der Kollektorschaltung?

Autor: Matthias (Gast)
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das will ich nicht sagen, aber diese schaltung ist sehr schnell im 
umladen der gatekapazität. und darauf kommt es ja im sinne eines hohen 
wirkungsgrades an.

Autor: trude (Gast)
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wenn ich die folgende Schaltung verwende (siehe Anhang) funktioniert 
dass wie Matthias meinte, allerdings brauche ich eine Grundlast von RL = 
100 Ohm, bei max. 35V resl. daraus eine Verlustleistung von P= 12,25W.

Ich suche jetzt eine Möglichkeit sicher nach Masse zuschalten und die 
Grundlast hochohmiger zu machen.
Geht wohl nur wenn man das Gate des FETs mit einem höheren Strom 
ansteuert?

Autor: Matthias (Gast)
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R3 und R4 weglassen, und die beiden Emitter verbinden.

Und warum brauchst du jetzt die Grundlast???? Was geht sonst nicht???
Erkläre das mal? Meinst du, das die Ausgangsspannungs sicher 0V wird?

Autor: trude (Gast)
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ja genau er schaltet nicht sicher auf 0V runter, hier mal bei RL = 1 
kOhm

Ch1: Steuersignal Impuls (Monoflop)
Ch2: Ausgangssignal Output (Drain von Q1)

Autor: anworter (Gast)
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Wenn Du CH2 meinst - der schaltet doch schön auf 0V !?

Autor: Matthias (Gast)
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Ja, das ist richtig. das kann er ja auch nicht. der Transitstor kann nur 
auf UB schalten!!!! Wenn du das auch noch möchtest, dann musst du 
ZUSÄTZLICH noch einen N-Kanal FET folgendermassen anschließen:
SORCE auf Masse
DRAIN auf schaltungsausgang (das drain des schon vorhandenen 
transistors)
GATE ans gate des schon vorhandenen transistors.

Autor: Matthias (Gast)
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gucke dir mal das bild "inverter in cmos technik" an. genau sowas 
brauchst du  am Ausgang.

http://de.wikipedia.org/wiki/Inverter

Autor: trude (Gast)
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hmm aber dann fehlt mir doch die Grundlast oder steig ich jetzt da nich 
ganz durch?

Autor: Matthias (Gast)
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dadurch ist OHNE grundlast sichergestellt, das die ausgangsspannung 
immer zwischen UB und Masse schaltet.
Eine Grundlast verschwendet doch nur Energie
Aber wozu brauchst du das? **neugierig frag**

Autor: trude (Gast)
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wie ich dich jetzt richtig verstanden habe, meinst du dass wie im 
Anhang?

Ich muss einen kompletten Spannungsausfall simulieren, für mehrere 
Eingangsspannungen (+5V bis +35V)

Autor: Walter (Gast)
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T1 weg und der Ausgang ist zwischen den beiden anderen FETS

Autor: Walter (Gast)
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äh, Q1 meinte ich

Autor: trude (Gast)
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ja aber dann bräuchte ich die ganze Beschaltung vornedran doch nicht

Autor: Walter (Gast)
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Die Beschaltung davor ist, damit die Gatekapazität der FETS möglichst 
schnell   entladen wird

Autor: trude (Gast)
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sorry mein Fehler T1 muss weg und dann passt dass mit CMOS-Inverter 
überein

Autor: Matthias (Gast)
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du sollst R3 und R4 weglassen!!!!
und die beiden transistoren Q3 und Q2 emitterseitug verbnden, und von 
diesem entstandenen knotenpunkt EINEN widerstand R1 oder R2 richtung der 
beiden gates...
Man...

Autor: trude (Gast)
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@Matthias

sprich so, aber jetzt gibts noch ein Problem die meisten MOSFETs 
vertragen nicht mehr wie Ugs = 20V

Autor: Matthias (Gast)
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richtig soweit. das funktioniert für eingangsspannungen kleiner 20V

auch dein einwand mit 20V ist richtig.
hier musst du wirklich beide transistoren getrennt ansteuern.
deshalb würde ich die verbindung der beiden GATES der fets wieder 
trennen und eine getrennte ansteuerung für die fets bauen..
bsp für den P-fet eine ansteuerung nach anhang.
und für den N-fet eine weitere ansteuerung, ähnlich der für den p_fet

Autor: trude (Gast)
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suche eine Möglickeit Gate-Source Spannung zu begrenzen, am einfachsten 
wäre eine Z-Diode parallel zu Gate-Source, aber die können zu wenig 
Strom.

Hat jemand schon mal so was aufgebaut?

(siehe auch: Beitrag "Mosfet-Treiber so in Ordnung ?")

Autor: Matthias (Gast)
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Hier nun ein Entwurf von mir mit folgenden Daten:
Uin: ca 8...24V
Uout: 5V, max ca 2,5A
Der angegebene FET wurde allerdings durch einen anderen Ersetzt. Hier 
siehst du meine Lösung zum Problem der Gatespannung.

Autor: Ingo Elsen (ogni42)
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Wenn Uin 24 Volt beträgt fließt aber ein knackiger Strom von 225mA über 
D4, D3 und R14 sowie die Transistoren im 3524 nach Masse. Ist im Mittel 
zwar nicht so schlimm, aber verkraften das die Bauteile (insbesondere D3 
und D4)?

Autor: Matthias (Gast)
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@ingo:
dieser Strom fließt aber nur während 5/24 = 20% der zeit, also sind es 
nur 47mA

Autor: Ingo Elsen (ogni42)
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@Matthias

Nicht ganz. Die Leistung ist im Mittel nur 1/5 aber der Spitzenstrom 
wird erreicht. Mir ging es mehr darum, ob die 1N4148 und die Zener mit 
dem Spitzenstrom zurecht kommen. Die Leistung ist im Mittel ja nur 
31.5mW bzw. 540mW (wobei man bei der Zener dann schon einen 1.3W Typ 
nehmen sollte).

Autor: Matthias (Gast)
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@Ingo:
Die Schaltung läuft mehrere Stunden am Tag mit ca20V Betriebsspannung 
(ok-sind noch keine 24), und der abgehende Strom ist mit 300mA ebenfalls 
noch gering. Aber diese Ströme treten ja sofort auf, wenn das IC die 
internen Transistoren ansteuert. Und bisher läuft die Schaltung, ohne 
das irgendein Bauteil überhaupt warm wird....
Und bei deiner Rechnung muss bedacht werden, dass die Z-Diode nicht 
alles abbekommt, sondern ein Teil für das Umladen der Gatekapazität 
benötigt wird (im Mittel etwa 4mA)

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