Hi, hab mich schon im Wiki und im Forum umgeschaut, aber dennoch ist mir einiges Unklar. Die Fragen sind ziemlich umfangreich, ich würde mich aber gerne bereiterklären die Ergebnisse ins Wiki zu übertragen. 1. Gibt es einen entscheidenden Grund wieso man überhaupt biolare Transistoren noch verwenden sollte. Für mich war schon immer die Vorstellung über Strom und nicht übre Spannung zu Schalten ziemlich obscur. 2. Soweit ich verstanden habe kann man MOSFETs nur bei geringen PWM-Frequenzen direkt an einen µC hängen. Wie sieht das bei Logic-Level FETs aus? Ab welcher gibt's da auch welche die bei 3,3V durchschalten? 2.1. An verschiedenen Stellen las ich das MOSFETs zum Teil erst bei 10V durchschalten. Wie kann man sie dann überhaupt an einem µC betreiben. 3. In einem Beitrag stand, dass man das PWM Signal erst hinter dem FET glätten soll und nicht vorher, da sonst unnötig Strom verbraucht wird. Ich denke der FET verbraucht keinen Strom wenn er geschaltet wird, oder verstehe ich PWM nicht ganz. 4. Kann mimr jemand einfach mal ein paar vernünftige Standard FETs N- und P-Kanal für verschiedene Anwendungsarten/Leistungen nennen. 5. Treiber: An veschiedenen Stellen wurde beschrieben, dass man zwischen µC und FET einen Bipolartransistor bzw. einen Treiber setzen soll wenn die Frequenz zu hoch wird. Was ist denn der Unterschied. Was wären denn typische Treiberbausteine? 6. Nicht ganz das Thema, aber wieso brauche ich externe PWM-Baustine, wenn der AVR doch eigene PWM-Ausgänge hat. So, das reicht denke ich erst mal. Eine Liste mit ein paar sinvollen konkreten Bauteilen wäre vor allem für Anfänger wie mich sehr hilfreich. Gruß Thomas
>1. Gibt es einen entscheidenden Grund wieso man überhaupt biolare >Transistoren noch verwenden sollte. Für mich war schon immer die >Vorstellung über Strom und nicht übre Spannung zu Schalten ziemlich >obscur. -> klar, mehrere. - Gatestrom steigt mit steigender Frequenz, deswegen sehr hohe Frequenzen nur mit Spezial-Mosis möglich, deren anderen guten eigenschaften dann aber wieder abhanden kommen durch die frequenzmäßige Optimierung (STichwort VHF Mosis) - rel. hohe Steuerspannung nötig (bipolar braucht nur knapp 1V) - Hochvolt-Mosis haben wohl immer noch relativ hohen Rdson, daher rel. hohe "Sättigungsspannung" (möglicherweise hat sich dies aber schon etwas relativiert) - .... >2. Soweit ich verstanden habe kann man MOSFETs nur bei geringen >PWM-Frequenzen direkt an einen µC hängen. Wie sieht das bei Logic-Level >FETs aus? Ab welcher gibt's da auch welche die bei 3,3V durchschalten? -> soweit ich weiß, gibt's auch schon welche, die ab 1,xV anfangen durchzuschalten (aber eben nur anfangen ) >2.1. An verschiedenen Stellen las ich das MOSFETs zum Teil erst bei 10V >durchschalten. Wie kann man sie dann überhaupt an einem µC betreiben. -> direkt nicht, aber mit Levelshifter bzw. Treiberstufe (10V erscheint mir aber irgendwie etwas hoch - müssen wohl keine guten Mosis gewesen sein ;-) >3. In einem Beitrag stand, dass man das PWM Signal erst hinter dem FET >glätten soll und nicht vorher, da sonst unnötig Strom verbraucht wird. >Ich denke der FET verbraucht keinen Strom wenn er geschaltet wird, oder >verstehe ich PWM nicht ganz. -> wenn Du die PMW schon vorher glättest, dann bekommt der Mosi zwar eine schöne glatte Gatespannung geliefert, aber er arbeitet dann wie eine ganz normale Analogverstärkerstufe, mit dem Nachteil, daß er ordentlich heizt (rein digital gesteuert arbeitet er als Schalter - wenig Verlustleistung) Es kommt halt drauf an, was Du machen willst >4. Kann mimr jemand einfach mal ein paar vernünftige Standard FETs N- >und P-Kanal für verschiedene Anwendungsarten/Leistungen nennen. -> der gute alte BUZ11 (n-K. wohl 100V/36A oder so), IRF95xx als übliche p-K. - Je nach genauem Typ bis 20A oder so >5. Treiber: An veschiedenen Stellen wurde beschrieben, dass man zwischen >µC und FET einen Bipolartransistor bzw. einen Treiber setzen soll wenn >die Frequenz zu hoch wird. Was ist denn der Unterschied. Was wären denn >typische Treiberbausteine? -> der Treiber soll einerseits den mit der Frequenz wachsenden Gatestrom liefern (den der µC nicht liefern kann), und andererseit auch Pegelanpassung betreiben (Levelshifter) >6. Nicht ganz das Thema, aber wieso brauche ich externe PWM-Baustine, >wenn der AVR doch eigene PWM-Ausgänge hat. -> wieso brauchen? Kommt doch ganz auf deine Anforderungen an, die darüber entscheiden, ob die internen PWM's ausreichen oder nicht.
@JensG: Wenn wir mal von den hohen Frequenzen absehen, eher FETs oder bipolar? Ich finde FETs halt irgendwie logischer im Schaltplan.
ich tendiere auch grundsätzlich zu Mosfets. Bis ein paar 100kHz sind die bei mir immer dabei (solange die Treiberstufe die Gatelast tragen kann bei guter Flankensteilheit)
>-> der gute alte BUZ11 (n-K. wohl 100V/36A oder so) grrr.... gerade der BUZ11 ist ein schlechtes Beispiel um in direkt an einen µC zu hängegn. Ein IRLZ34N leistet das gleiche und schaltet bei 5V auch wirklich voll durch.
Bei Bipolartransistoren hat man eine Sättigungsspannung, die auch bei hohen Strömen nicht wesentlich ansteigt. Die Verlustleistung ist dann Ic * Usat und damit bei hohen Strömen oft wesentlich geringer als bei einem MOSFET mit Rdson * Id^2. Deshalb gibt es auch IGBTs für hohe Ströme - zum Ansteuern nen MOS und zum Schalten einen Bipolartransistor. Das Problem bei Bipolartransistoren ist die Sättigung, aus der die erst nach einiger Zeit rauskommen und deshalb nicht für hohe Frequenzen (um die 100kHz) genommen werden. Beim MOSFET ist die einzige Limitierung der Gatestrom.
>BUZ11 Hier noch mal der direkte Vergleich weil der Fehler immer wieder gemacht wird. Der IRLZ34N geht bei 5V in etwa bei 70A in die Sättigung. der BUZ11 schafft bei 5V gerade mal 6-7A bei entsprechen hohen RDSon
Und was mache ich wenn meine Batterie nur 3V hergibt?
Thomas Burkhart wrote:
> Und was mache ich wenn meine Batterie nur 3V hergibt?
Dann willst du vermutlich keine 170 Ampere schalten, und suchst einen
anderen (kleineren) MosFet aus, der bei 3V Gatespannung schon gut
leitet.
Die üblichen Hersteller (IRF z.B.) bieten dafür Parametrische Suche auf
ihren Homepages an... Einfach die gewünschten Eigenschaften
eingeben=>und schon werden die passenden FETs ausgespuckt.
@ Kupfer Michi (Gast)
> grrr.... gerade der BUZ11 ist ein schlechtes Beispiel um in direkt an
war auch nicht so richtig auf die 5V-Ansteuerung bezogen - sollten halt
nur Beispiele sein ...
Nicht zu vergessen haben Bipolartransistoren eine hoehere Steilheit als FETs bei gleichen Strom. Daher kann ein Biploartransistor eine hoehere Spannungsverstaerkung pro Stufe erreichen als ein FET. Die maximale Steilheit beim FET: S = (2*Ids)/|Up| Up = Pitch off Spannung Die Steilheit beim Bipolartransistor: S = Ic/Ut Ut = Temperaturspannung (25mV) Gruss Helmi
> Dann willst du vermutlich keine 170 Ampere schalten, und suchst einen > anderen (kleineren) MosFet aus, der bei 3V Gatespannung schon gut > leitet. Ok, wie definiert man bei FETs dann den Term durchgeschaltet? Bzw. wird der Rest dann einfach in Wärme umgewandelt?
Thomas Burkhart wrote:
> Ok, wie definiert man bei FETs dann den Term durchgeschaltet?
Du bewegst dich auf dem ohmschen (linearen) Teil der Durchlasskurve.
Das ist R[DS[on]]. In den Diagrammen oben gut zu sehen.
Thomas Burkhart (escamoteur) >Ok, wie definiert man bei FETs dann den Term durchgeschaltet? Bzw. wird >der Rest dann einfach in Wärme umgewandelt? je nachdem, wie sehr er durchgeschaltet ist (Gatespannung), gibt's einen mehr oder weniger hohen Rdson, damit mehr oder weniger großen Spannungsabfall über Drain-Source - zusammen mit dem durchfließenden Strom ergibt sich die Verlustleistung. Es ist also immer ratsam, dem Mosfet nicht zu wenig Gatespannung zu geben, wenn man nicht zu viele Verluste riskieren will. Als durchgeschaltet kann man ihn immer dann betrachten, wenn er sich noch vor der fast waagerechten Linie im obigen Diagramm befindet (also im ansteigenden Teil).
Der Preis spielt auch eine Rolle, gerade bei Serienfertigung. Und da sind Bipolartransistoren oft wesentlich billiger (z.B. BC547, BC337 kosten nur 2-3 Cent, kleiner Mosfet kostet 20-50 Cent). Mosfets haben auch recht große Restströme bei höherer Umgebungstemperatur. Und es gibt auch keinen Mosfet, der bei 0.7V schon anfängt zu leiten. Und durch die Gatekapazitäten fließt eben doch beträchtlicher Strom beim schalten.
Bipolartranistoren haben weniger Spannungsrauschen als Mosfets. Wichtig für die Eingangsstufen von OPVs. MFG Falk
Sorry, aber kann mir einer ganz kurz die Diagramme erklären? Verstehe nicht wieso es mehr als eine Kurve gibt. Gruß Thomas
@ Thomas Burkhart (escamoteur) >Sorry, aber kann mir einer ganz kurz die Diagramme erklären? Verstehe >nicht wieso es mehr als eine Kurve gibt. Weil die Gate-Source-Spannung variabel ist (VGS). MFG Falk
Das Diagram beantwortet z.B. die Fragen - Wenn ich x Volt an GS anlege und haben möchte dass y Ampere ID fliessen sollen wieviel Volt DS muss ich dann anlegen? Oder andersherum: Wenn bei x Volt GS y Ampere ID fliessen, wieviel Valt fallen dann an DS ab und welche Verlustleistung ergibt sich daraus. - wie ist der Verlauf von RDSon bei einer gegebenen GS Spannung in abhängigkeit von einer bestimmten ID / VDS kombination? (einfach VDS/ID ausrechnen) - die Steigung der Gerade vom Nullpunkt aus gibt also den bestmöglichen RDSon Wert an
Ach so, Gate-Source Spannung ist ja nicht gleich Gate-Masse Spannung oder hab ich das jetzt falsch verstanden?
@ Kupfer Michi (Gast) >- Wenn ich x Volt an GS anlege und haben möchte dass y Ampere ID >fliessen sollen wieviel Volt DS muss ich dann anlegen? Siehe Diagramm. Das ist aber Linearbetrieb, nicht Schaltbetrieb. Ohne Gegenkopplung bekommt man das aber kaum stabil und reproduzierbar hin, wei die Schwellenspannung recht grosse Herstellungstoleranzen hat. >- wie ist der Verlauf von RDSon bei einer gegebenen GS Spannung in >abhängigkeit von einer bestimmten ID / VDS kombination? (einfach VDS/ID >ausrechnen) Ja. Bei kleinen Spannungen bis etwa 1V linear, dann gehts langsam in die Sättigung. >- die Steigung der Gerade vom Nullpunkt aus gibt also den bestmöglichen >RDSon Wert an Ja. @ Thomas Burkhart (escamoteur) >Ach so, Gate-Source Spannung ist ja nicht gleich Gate-Masse Spannung >oder hab ich das jetzt falsch verstanden? Doch VGS = Gatespannung gegen Masse, da hier von einer Sourceschaltung ausgegangen wird und Source somit auf Masse liegt. MFg Falk
>Gate-Source Spannung ist ja nicht gleich Gate-Masse Spannung
????
"Masse" ist der Name eines Potentials das der Designer "willkürlich"
(wenn auch meist nach gewissen Konvetionen) irgendwo an einen Punkt
seiner Schaltung hingeschrieben hat.
Der Transistor weiss davon nichts und braucht er auch garnicht.
Alles was ihn zu interessieren hat sind die Pontential und Ströme direkt
an/zwischen seinen 3 Beinchen. Und auch nur die können daher im DB
miteinander in Beziehung gesetzt werden.
Bei der klassichen N-FET Schalter Variante bei der die Last an V+ hängt
ist dann üblicherweise VS=GND. Aber auch nur solange kein Sense
Widerstand an Source hängt oder der N-FET als High Side Switch (z.B. in
einer H-Brücke) benutzt wird.
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