Liebes Forum,
ich möchte ein P-Mosfet (IRF5210) verwenden um ein Heizbett zu schalten.
Da ich das ganze an eine bestehende Schaltung "andocken" muss, habe ich
keinen Pin am Controller, sondern nur ein Gate eines 74HC08, über das
ich den FET schalten kann. Da hängt jedoch jedoch bereits eine LED dran.
Jetzt frage ich mich, wie man bei der Berechnung des Spannungsteilers
vorgeht.
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+24V-------------------+-------------+
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[R1] |
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+----------[IRF5210]
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[R2] |
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74HC08--------------[BCX41] |
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| [Heizbett]
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GND-------------------+-------------+
Wenn ich nun am Gate des Mosfets irgendwo bei -10V landen möchte, ist ja
prinzipiell erstmal nur das Verhältnis R1/R2 entscheidend.
Wenn ich nun für R1 = 12K und R2 = 15K einsetze, käme ich auf -10,66V,
sobald der Transistor schaltet.
Theoretisch könnte ich ja auch 12R und 15R einsetzen, hätte dann aber
einen hohen Stromfluss zwischen GND und +24V.
Nun frage ich mich, wie man die Widerstände optimalerweise
dimensioniert?
Meistens ist die Vermeidung eines hohen Stroms über den Teiler ja nur
ein Ziel.
Spricht hier irgendwas eher für kleinere Widerstände?
Wie geht man dabei vor?
Würde mich sehr über fachkundigen Rat freuen.
LG, Martin
Martin schrieb:> Wenn ich nun für R1 = 12K und R2 = 15K einsetze, käme ich auf -10,66V,> sobald der Transistor schaltet.> Theoretisch könnte ich ja auch 12R und 15R einsetzen
Oder 1,2M und 1,5M... ;-)
> Nun frage ich mich, wie man die Widerstände optimalerweise dimensioniert?
Das kommt drauf an, wie schnell du schalten willst. Denn über diese
Widerstände muss die Ladung ins Gate und wieder heraus gebracht werden.
Wenn du also dein Heizbett nur alle Minute oder alle paar Sekunden mal
ein- und ausschalten willst, dann kannst du die 12k/15k nehmen.
Wenn das unnötigerweise eine PWM mit 10kHz werden soll, dann muss der
Spannungsteiler niederohmiger sein.
> Nun frage ich mich, wie man die Widerstände optimalerweise> dimensioniert?
Ganz einfach, so gross wie moeglich und so klein wie noetig. :-)
Du kuckst was dein Transistor fuer eine Gatekapazitaet hast. Du kuckst
was du fuer eine PWM-Frequenz fahren willst. Du schaust wie schnell du
dann diese Kapazitaet auf/ent-laden willst. Danach hast du dann im
Prinzip einen der Widerstaende festgelegt. Den anderen berechnest du
dann passend fuer deine gewuenschte Gatespannung.
Olaf
Hallo Lothar und Olaf,
vielen Dank für eure Hilfe.
In meinem Fall kommt keine PWM zum Einsatz - das Heizbett muss nur ein-
bzw. ausgeschaltet werden. Insofern liege ich mit den gewählten 12K und
15K vielleicht ja schon garnicht schlecht.
Aber um es für's nächste Mal zu wissen, noch eine Frage.
Wenn ich im DaBla nach der Gatekapazität suche, finde ich
Qg (Total Gate Charge) = 180 nC
Qgc (Gate/Source Charge) = 25 nC
Das sich aus einer PWN Frequenz eine Zeit ergibt, in der das Gate
umgeladen werden muss, verstehe ich.
Aber wie komme ich denn aus der Angabe der nano Coulomb auf den Strom,
den das Gate haben möchte?
Wie beim Kondensator?
Vielen Dank!
Martin schrieb:> Aber wie komme ich denn aus der Angabe der nano Coulomb auf den Strom,> den das Gate haben möchte?
Die Ladung ist das Integral des Stroms über die Zeit.
Du kannst über eine kurze Zeit viel Strom spendieren - dann schaltet der
FET schnell. Oder du kannst über eine längere Zeit wenig Strom
spendieren - dann schaltet er langsam. Der Strom ergibt sich also aus
der Schaltzeit, die du erreichen möchtest.
Wenn du zu langsam schaltest, bekommt der FET viel Verlustleistung ab
und wird heiß (oder brennt durch).
Nun, das Gat sollte vielleicht auf -6V unterhalb der Speisung
angesteuert werden. Bei weniger als 10mA oder so ist die Ansteuerung eh
zu langsam. Ich empfehle 10mA runterzulassen und einen
gegentaktemitterfolger hinter dran zu haben. Also der widerstand, der
die Gatespannung macht waere dann um die 680 Ohm.
Die 10mA bekommt man indem man dem NPN Ansteuertransistor einen
passenden Emitterwiderstand spendiert. Also Ansteuerung von TTL mit 5V
machen 4.3V am Emitter. Da wollen wir 10mA durch und bekommen einen
Emitterwiderstand von 430 Ohm. Das war's dann. Die NPN Ansteuerstufe
arbeitet somit als Stromquelle, und macht Speisespannungsaenderungen
weg. Bedeutet es funktioniert bei 12V und bei 40V gleichermassen.
Name H. schrieb:> Bedeutet es funktioniert bei 12V und bei 40V gleichermassen.
Allerdings muss man dann bei dem recht nennenswerten Strom von 10mA
beachten, dass die "überzählige" Spannung am Transistor abfällt. Bei dem
Beispiel hier wären das dann z.B. 1V bei 12V Versorgung und 29V bei 40V.
Und 27V * 10mA sind 270mW. Das wäre für den BCX41 hier mit seinen 330mW
tendenziell schon grenzwertig... ;-)
Name H. schrieb:> Bei weniger als 10mA oder so ist die Ansteuerung eh zu langsam.
Mit den 2mA, die die 12k hier anfänglich bieten, kann man die maximal
180nC in 180nAs/2mA = 90µs umschalten. Lass da noch ein wenig Reserve
rein, dann schaltet der Fet hier in 2-300µs ein und aus. Das reicht, und
überleben tut der FET diese "langsame" Schalterei auch locker.
Achim S. schrieb:> Wenn du zu langsam schaltest, bekommt der FET viel Verlustleistung ab> und wird heiß (oder brennt durch).
Und wenn du zu schnell schaltest, dann produzieren die unnötig steilen
Flanken unnötig hochfrequente Störungen.
> Das wäre für den BCX41 hier mit seinen 330mW tendenziell schon grenzwertig...
mit den 10mA kann man spielen, vieleicht genuegen ja 5mA. Und das
Puls-pausenverhaeltnis reduziert die Verlustleistung im Transistor auch
noch.
Es geht eher um die Stromansteuerung. Sonst kann man ja nicht mal
debuggen. Heisst die Speisespannung langsam erhoehen.
Name H. schrieb:> Sonst kann man ja nicht mal debuggen. Heisst die Speisespannung langsam> erhoehen.
Im Prinzip richtig, aber die maximale Gatespannung von 20V würde hier ja
auch erst bei 48V Versorgung erreicht...
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