www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet an Mikrocontroller


Autor: Der Neue (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich möchte mit meinem Mikrocontroller (Tiny25) Ledscheinwerfer via PWM 
dimmen.
Als Mosfet hatte ich mir den IRL3803 rausgesucht. Allerdings habe ich da 
ein paar (dimensionierungs) fragen.

1. Wäre der Mosfet passend um 12V/5A zu schalten?
2. Bis welcher Frequenz könnte ich den Mosfet direkt am Mikrocontroller 
betreiben?
3. Wäre alternativ ein TC4420 zum treiben des Mosfet geeignet?
4. Oder iegendeine sonstige Idee zum Treiben?
5. Brauch ich noch irgendwas an 'Vogelfutter' dafür?

Danke für jede Hilfe.

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
zu 1: das steht beim MOSFET immer ganz oben im Datenblatt... er schafft 
30V 120A, reicht also locker aus
zu 2-4: Wenn du die Frequenz nicht im MHz Bereich haben willst, reicht 
der µC zum Treiben aus
zu 5: als Vogelfutter brauchst du einen pulldown Widerstand (10k-100k) 
von Gate nach Source und eventuell noch einen kleineren Widerstand vom 
Controller Ausgang nach Gate, damit du dir das Gate nicht durchschießt 
und bei hohen Frequenzen der Controller nicht so viel Strom liefern muss 
(Kapazität vom Gate), ansonsten nur das übliche Zeug für den µC eben...

andere Frage: wieso ein Controller? Ein NE555 würde für deine Aufgabe 
locker erfüllen, es sei denn du willst die PWM irgendwie anders als über 
ein Poti einstellen wollen.

Autor: Einhart (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

der FET würde wohl gehen ist aber überdimensioniert. Je höher der 
maximale Strom desto höher die Gate Kapazität d.h. er schaltet am µC 
Ausgang langsamer da die Kapazität ge- und entladen werden muss. Besser 
einen logic-level FET mit 10 - 20 A direkt am Controller-Ausgang. Der 
sollte einige kHz ohne grosse Schaltverluste schaffen.

Ich habe für meine LED PWM den IRLR024 im Einsatz.

Autor: Der Neue (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>zu 1: das steht beim MOSFET immer ganz oben im Datenblatt... er schafft
>30V 120A, reicht also locker aus

Ja so bin ich auch drauf gekommen, nur ich dachte mir das es da ein paar 
(besser passende) Typen als in der Mosfet-Übersicht hier gibt.


>zu 2-4: Wenn du die Frequenz nicht im MHz Bereich haben willst, reicht
der µC zum Treiben aus

Nee, soll ne einfache Dimmung sein, die PWM muss ja nicht so hoch dafür 
nur weis ich eben nicht ab welcher Frequenz die Kapazität da ein Problem 
wird. Muss mal sehen was ich nehme dachte so an 1 kHz aber weis noch 
nicht was es da für Störungen im Umfeld gibt.


>zu 5: als Vogelfutter brauchst du einen pulldown Widerstand (10k-100k)
>von Gate nach Source und eventuell noch einen kleineren Widerstand vom
>Controller Ausgang nach Gate, damit du dir das Gate nicht durchschießt
>und bei hohen Frequenzen der Controller nicht so viel Strom liefern muss
>(Kapazität vom Gate), ansonsten nur das übliche Zeug für den µC eben...

Der Pulldown zum entladen war mir klar, aber den Vorwiderstand hätte ich 
vergessen. Welche Größe sollte der haben?
Die Standardsachen für den Mikrocontroller sind auch klar.


>andere Frage: wieso ein Controller? Ein NE555 würde für deine Aufgabe
>locker erfüllen, es sei denn du willst die PWM irgendwie anders als über
>ein Poti einstellen wollen.

Das hatte ich mir zuerst auch überlegt, allerdings wusste ich nicht wie 
ich damit eine brauchbare PWD/PDM hinbekomme, jedenfalls nicht wie ich 
kleinere Anzeiten/Auszeiten erzeugen soll...
Ansonsten fand ichs auch irgendwie besser das mit 2 Tastern als mit 
einem Poti zu machen.

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nimm als Vorwiderstand für das Gate einfach 470 Ohm oder ähnliches und 
1kHz für die PWM passt auch
den Mosfet würd ich so auswählen, dass ich bei dem Shop bei dem ich die 
Sachen kaufen will Mosfet eingebe und mir dann einen passenden 
raussuche.
Wünsche dir viel Spaß und vergiss bei den Tastern nicht die 
Tastenentprellung

Autor: Kai Eichhorn (kai20)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

zwar etwas spät die Antwort, aber hoffentlich nicht zu spät.

Damit der Mosfet möglichst kurz im Sättigungsbereich ist
(Vds > Vgs-Vth), sollte der Gateladestrom hoch sein, möglichst ca. 1A.

Wenn das Gate aus dem uC geladen wird, so wird ab der Schwellenspannung
des Mosfet der uC plötzlich die recht grosse Miller Kapazität zwischen
Drain und Gate sehen, die umgeladen werden muss.
Das sorgt dafür, dass schon Strom über Drain-Source fliesst, aber der
Mosfet noch nicht ganz aufgesteuert ist und somit der erhöhte 
Spannungsabfall über Drain-Source für eine gute Tempertaurerhöhung
sorgt - und das bei PWM Frequenz !

Damit der Mosfet möglichst schnell aus dem Sättigungsbereich 
herauskommt, sollte der Gatestrom hoch sein.

Ich würde dir entweder ein Gatetreiber IC empfehlen, z.B. TC4427 o.ä.
oder einen intelligenten Schalter, z.B. BTS117, kann glaube ich 7A und
kostet ca. 1.50Euro.

Grüße,
Kai

Autor: Der Neue (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nö, zu spät ist es eigentlich nie^^
Wollte die Platine gleich erst belichten.

Ich werde es trotzdem mal versuchen, schlimmstenfalls opfer ich einen 
Tiny und einen Mosfet, Schäden unter 2€ tun nicht weh.
Was eher drückt ist das das Ding bis zum Wochenende laufen soll.
Aber wenn der Mosfet zu heiss wird, werde einfach die PWM Frequenz 
runterdrehen und einen dicken Kühlkörper draufschrauben.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich bin als Neueinsteiger auch in Kontakt mit Mosfets und µC gekommen 
und wollte über PWM 4 12V-DC-Pumpen ansteuern.
Das PWM-Signal liefert ein Atmel UC3A, als Mosfets dienen IRF9Z34N oder 
IRF9Z24N. Nach einem kurzen Test hinter einem Operationsverstärker 
musste ich feststellen, dass diese den Kontakt zum Gate-Eingang nicht 
überleben.

Aus Angst um meinen µC habe ich nun das µC-PWM-Signal (ca. 11 kHz, 10 
Stufen) auf einen BC517-Transistor gelegt, der wiederum den Mosfet 
steuert. Das funktioniert soweit, aber ist das eine halbwegs gute Lösung 
oder sollte gleich zu den, als BTS117 betitelten, HITFETs gegriffen 
werden?

Meine Schaltung sieht wie die angehängte Höhlenzeichnung aus.

Vielen Dank für etwaige Hilfe!

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
(da ich meinen eigenen Beitrag nicht mehr bearbeiten kann, hier weiter):

der Mosfet wird nach einigen Minuten Betrieb sehr heiß (man verbrennt 
sich die Finger, Wasser kocht schon auf), obwohl nur 0,6A fließen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für 11kHz sind die 2,2kOhm Pullup viel zu groß. Setze die PWM Frequenz 
mal um den Faktor 10 runter und halbiere den Widerstand.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

danke für den Hinweis!
Bin ich dann immer noch weit von gut und böse entfernt, oder könnte das 
dann schon eine Langzeitlösung sein?

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe es jetzt mit 1kHz und 1k probiert, der Effekt ist leider der 
selbe. Testhalber habe ich auch mal das Signal voll auf gedreht 
(entspricht ja ständig geschaltet). Dann wird der Mosfet am heißesten. 
Dabei liegen durch den Transistor 11 V zwischen Gate und Source :-/
Ist das zu wenig? Gibt es Mosfets, die weniger Spannung brauchen?


Auch diese Idee hat sich erledigt. Das Anlegen von rund 20 V zwischen G 
und S sorgt für ein noch schnelleres Überhitzen... ich bin überfragt.

(PS: Im Datenblatt sind +-20V als Maximum angegeben, der volle Strom 
sollte bereits am 16V fließen)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der IRF9Z34N hat 0,1Ohm RDson. Bei 5A sind das 0,5V Spannungabfall, also 
2,5W Verlustleistung. Bei 62°C/W Wäremewiderstand ohne Kühlköper wird 
der Mosfet dann nette 160°C warm.
Du brauchst also entweder einen Kühlkörper oder einen anderen Mosfet.
Wenn es nicht unbedingt notwendig ist, dass du die 12V Leitung 
schaltest: Nimm einen N-Kanal Mosfet. Die sind deutlich besser als 
P-Kanal Mosfets.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 12 V-Leitung sollte unbedingt geschaltet werden, da im System später 
maximal 12 V zur Verfügung stehen.
Ihr habt im Forum eine Schöne Übersicht:
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3...
Ist es von der Herangehensweise richtig, möglichst Mosfets mit geringer 
UDS zu suchen?
Da wären dann IRL3803 (allerdings werde ich nie den Strom ziehen! (max 
15 A bei 12 Volt)) bzw. ein IRF7413 (0,011 Ohm hören sich gut an).
Warum sind N-Kanal-Mosfets generell besser?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas Kramer schrieb:

> Ist es von der Herangehensweise richtig, möglichst Mosfets mit geringer
> UDS zu suchen?

Ja, ansonsten ist der RDson nur unnötig groß.
Als Fausregel würde ich grob Faktor 2 ansetzen, dann hat man ausreichend 
Reserve.

> Da wären dann IRL3803 (allerdings werde ich nie den Strom ziehen! (max
> 15 A bei 12 Volt)) bzw. ein IRF7413 (0,011 Ohm hören sich gut an).

Ja, die wären besser. Bei Mosfets wird der maximale Strom meist anhand 
der Verlustleistung angegeben: Wenn man den angegebenen Maximalstrom 
zieht, dann erzeugt der Mosfet soviel Verlustleistung wie er maximal 
abführen kann. Man sollte daher in der Praxis mindestens Faktor 2-10 
unter dem maximalen Strom bleiben. Ist der Mosfet andererseits zu stark, 
wird die Gatekapazität unnötig groß und somit die Ansteuerung unnötig 
schwierig.

> Warum sind N-Kanal-Mosfets generell besser?

Das liegt an dem Funktionsprinzip. Grob gesagt ist die Beweglichkeit der 
Ladungsträger bei einem N-Kanal Mosfet 3x so groß wie bei einem P-Kanal 
Mosfet. Bei einem gleichgroßen Mosfet hat eine N-Kanal Mosfet daher nur 
1/3 des RDson als ein P-Kanal Mosfet. Daher sind P-Kanal Mosfets bei 
hohen Strömen und Spannungen kaum zu finden.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für deine Antwort!
Ich habe die anderen Varianten beide einmal bestellt und schaue mal, was 
passiert.
Kurios ist aber auch, dass die beiden F9Z24N, die ich bisher genutzt 
habe, sehr heiß geworden sind. Nun habe ich 2 andere aus der Charge 
genommen und bin unter sonst gleichen Bedingungen (wie hieß das 
lateinische Wort dafür?) bei 55°C bzw 50°C.

Ich hätte nicht gedacht, dass die so streuen!

Autor: R. Max (rmax)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas Kramer schrieb:
> Die 12 V-Leitung sollte unbedingt geschaltet werden, da im System später
> maximal 12 V zur Verfügung stehen.

Ich bin mir nicht sicher, ob Du den Benedikt da richtig verstanden 
hattest, denn seine Frage zielte nicht darauf, was die maximale Spannung 
ist, sondern darauf, ob statt der 12V-Leitung nicht auch der Masse-Zweig 
des Verbrauchers geschaltet werden könnte, weil für die Seite 
N-Kanal-Typen verwendet werden können, die bessere Eigenschaften haben, 
als die P-Kanal-Typen, die man zum Schalten der "Plusleitung" braucht.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Reinhard,

du hattest richtig vermutet ;)
Jetzt habe ich es aber verstanden! Vielen Dank für die Tipps!

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Intern ist die Entscheidung gefallen, nun doch Mosfet-Treiber 
einzusetzen, aber welcher ist der passende Treiber für einen F9Z24N?
Ich bin da völlig überfragt und kann nur sagen, dass der Treiber das 
3,3V-µC-Signal bekommt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fertige Treiber ICs für P-Kanal Mosfets gibt es meines Wissens nicht.
Eine mögliche Lösung sieht so aus:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Snippets#I...

Autor: Peter (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Benedikt

..fertige Treiber gibt es unter dem Suchbegriff "cmos driver"
Conrad hat einen ca 5€......(Bezeichnug ist mir entfallen)...

mfg

Peter

Autor: Matthias W. (fralla)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist aber ein normaler High/Low-Side Treiber für N-Kanal.

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Fertige Treiber ICs für P-Kanal Mosfets gibt es meines Wissens nicht.

Bei 12V kann man doch gut einen Low-Side Treiber verwenden,
etwa einen ICL7667.

Dessen Eingang reagiert auf Signale > 2V also für 3,3V geeignet.

Der Ausgang schaltet push-pull und wird das Gate des P-MOS
einmal auf 0V (leitend) und +12V (gesperrt) setzen. Passt.

Autor: Buddler B. (buddler) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich bestelle die ICl7667 und schaue, ob ich die, wie im Datenblatt, 
einfach direkt auf Gate schalten kann.
Vielen Dank für die Tipps!
(Und das Ding kann auch große Mosfets problemlos schalten? Ich schalte 
damit ja bis zu 10 A pro Mosfet)

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eine Nummer kräftiger (und teurer) wäre dann der pinkompatible
UCC37323 z.B. erhältlich bei mouser.com

Kommt halt darauf an, wie schnell man schalten will.

Autor: Matthias W. (fralla)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
oder was richtig kräftiges:
FAN3122T oder FAN3122C (je nach input Threshold)
Der kann 10A.
hat intern eine Mosfet pushpull-Stufe und parallel dazu eine Biploare.

Aber um simple 10A zu schalten wirst du wahrscheinlich (hoffentlich) 
keinen Mofet im Einsatz habe der solche Ansteuerströme benötigt.

Der UCC37424 wäre nichtinvertierend im Gegensatz zum UCC37323 (die gibts 
aber auch gemischt)

MFG

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.