Suche nach schnellem Mosfet

Komischer Ansatz ein Bauelement zu wählen.

Normalerweise hat man Anforderungen (die fehlen hier praktisch komplett) 
und dann sucht man ein passendes Teil.

Uds? Id? Vgs? Rds?

Bei Toshiba das direkte Komplement SSM3J338R ist drastisch langsamer,
SSM3J305T hält 10V wenger aus und braucht mehr UGS, ist aber fast so 
schnell.
SSM3J377R hält 20V weniger aus, schaltet schnell aber bei derselben UGS, 
vielleicht der beste Kompromiss.

Übersicht 
https://www.ttiinc.com/content/dam/ttiinc/manufacturers/toshiba/Featured/MOSFET/pdf/BCE0082_MOSFETs-catalog.pdf 
ohne Schaltzeiten.

Sowas löst man nicht über das Bauteil, sondern in der Ansteuerung.

Denn wie lange ein FET wirklich braucht um zu schalten, hängt auch von 
Dingen wie der Spannung ab. Will heißen: Es wird schwierig, das über das 
Bauteil sicher zu steuern!

Vielen Dank für eure Antworten. Ich habe mein Problem als Schaltung 
angehängt. Ich muss eine RGB Leiste ansteuern, die mit 24V betrieben 
wird. Die LEDs kann ich leider nicht mehr dimmen. Die Gatewiderstände 
habe ich schon entfert, aber es hat nichts gebracht. Weiß einer von euch 
woran es liegen könnte? Ich hatte vorher angenommen, dass der P-Kanal 
Mosfet langsamer schaltet als der N-Kanal Mosfet. Daher auch meine 
ursprüngliche Frage.

MfG

O_o schrieb:
> Vielen Dank für eure Antworten. Ich habe mein Problem als Schaltung
> angehängt. Ich muss eine RGB Leiste ansteuern, die mit 24V betrieben
> wird. Die LEDs kann ich leider nicht mehr dimmen. Die Gatewiderstände
> habe ich schon entfert, aber es hat nichts gebracht. Weiß einer von euch
> woran es liegen könnte? Ich hatte vorher angenommen, dass der P-Kanal
> Mosfet langsamer schaltet als der N-Kanal Mosfet. Daher auch meine
> ursprüngliche Frage.
>
> MfG


Die Schaltung ist ungünstig.

Beim Ausschalten muss ein 10k-Widerstand die ganze Gateladung 
leerziehen, das dauert ewig. Das führt zu hohen Verlusten im FET und bei 
höherer PWM-Frequenz zu Nichtfunktion der Schaltung, weil der NMOS nicht 
mehr ausgeht.

Zum Schalten von Gates mit PWM benötigt man darum eine Push-Pull-Stufe 
am Gate, kein seltsames PMOS-Konstrukt.

O_o schrieb:
> Ich muss eine RGB Leiste ansteuern

Und da machst du dir Sorgen um NANOsekunden? Ohne die Schaltung gesehen 
zu haben ist klar, das dein Problem woanders liegt, nicht in der 
Geschwindigkeit der MosFETs.

E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Zum Schalten von Gates mit PWM benötigt man darum eine Push-Pull-Stufe
> am Gate, kein seltsames PMOS-Konstrukt.

Nachtrag:
Dein FET SSM3K339R hat eine recht niedrige Gateladung. Die 1nC bei 3V3 
schafft auch problemlos ein µC-Port.

Es gibt auch fertige Bausteine zum Ansteuern von MOSFETs und auch zum 
Dimmen von Hochleistungs-LEDs.

Schau mal bei Aliexpress nach hochwertigeren Modulen, die können, was du 
möchtest. Auf den Bildern sieht man oft schon die verwendeten 
IC-Typen/Halbleiter.


E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Zum Schalten von Gates mit PWM benötigt man darum eine Push-Pull-Stufe
> am Gate

Vielleicht reicht schon ein Schmitt-Trigger-IC oder ein Bustreiber-IC 
aus der Digitaltechnik.
(74HC14 fällt mir da ein, keine Ahnung, ob das hier eine günstige Wahl 
ist)

Oder vielleicht mit diskreten Transistoren (Kombi PNP und NPN oder 
entsprechenden MOSFETs) eine Gegentaktendstufe zur Ansteuerung aufbauen.

Georg schrieb:
> Oder vielleicht mit diskreten Transistoren (Kombi PNP und NPN ...

Hier:
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ0IOhhMORpxDui7UcpsSBrS0KimUTPUGf91B8fpLcMlxVX6hVPRw&s

O_o schrieb:
> Ich habe mein Problem als Schaltung angehängt

Ach du Scheisse, LEDs. Da tut es JEDER MOSFET.

Deine Schaltung mit den 10k ist dermassen langsam, das macht ein 
schneller MOSFET nicht schneller.

Die 8ns werden erreicht wenn statt 10k dort 4.5 Ohm wären.

Bei der Ursprungsfragestellung dachte man an Umschaltung von Signalen 
mit hunderten von Megahertz, in Ethernetleitungen oder physikalischen 
Experimenten.

Aber nicht an LED Kinderspielzeug.

Georg schrieb:
> Es gibt auch fertige Bausteine zum Ansteuern von MOSFETs und auch zum
> Dimmen von Hochleistungs-LEDs.

Ja, aber mal im Ernst:
Für eine <1kHz PWM mit einem 1nC-FET tuts der µC-Pin.

Wenn mehr als 1kHz für LED: Warum? Sieht man nicht. Normalerweise nimmt 
man 200Hz und gut ist das.

Da einen Gatetreiber zu setzen ist übertrieben. Höchstens einen 74HC14 
lass ich mir noch einreden.

E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Normalerweise nimmt
> man 200Hz und gut ist das.

Naja, 200 Hz hinterlässt beim schnellen Vorbeischauen einzelne Punkte 
auf der Netzhaut, mich stört das.

Generell finde ich es auch vorteilhaft die PWM Frequenz in den nicht 
hörbaren Bereich zu setzen, d.h. >18 kHz. Ist auch noch mehr als 
beherrschbar.

mech schrieb:
> E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
>> Normalerweise nimmt
>> man 200Hz und gut ist das.
>
> Naja, 200 Hz hinterlässt beim schnellen Vorbeischauen einzelne Punkte
> auf der Netzhaut, mich stört das.
>
> Generell finde ich es auch vorteilhaft die PWM Frequenz in den nicht
> hörbaren Bereich zu setzen, d.h. >18 kHz. Ist auch noch mehr als
> beherrschbar.

Je nachdem.
Wenn der LED-Strom von einem Schaltregler erzeugt wird (LM3402 als 
Beispiel) ist eine 18kHz-PWM keine Option. Das führt dann schon zu 
größeren Abweichungen.

Wer sich and den Punkten stört, sollte über einen "analog" dimmbaren 
Regler nachdenken.

Normalerweise hört man LED auch nicht. Hören tut man Magnetostriktion 
oder den Piezoeffekt, also im Normalfall nur Spulen und Kondensatoren. 
Ein String aus Kabeln, Steckern und Halbleitern sollte keine Geräusche 
produzieren.

E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Wenn der LED-Strom von einem Schaltregler erzeugt wird (LM3402 als
> Beispiel) ist eine 18kHz-PWM keine Option. Das führt dann schon zu
> größeren Abweichungen.

Ja, ich hab jetzt einfachste LED-Streifen mit 12V Betriebsspannung und 
Vorwiderstand angenommen, da geht das.

E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Wer sich and den Punkten stört, sollte über einen "analog" dimmbaren
> Regler nachdenken.

Damit habe ich keine Erfahrung, für mich hats eine höhere Frequenz immer 
getan.

E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
> Ein String aus Kabeln, Steckern und Halbleitern sollte keine Geräusche
> produzieren.

Nein, aber der Strom muss ja irgendwo herkommen und oft kommt er aus 
Schaltreglern. Deren Schaltfrequenz ist hoch genug, aber mit einer mit 
wenigen kHz geschalteten Last fangen sie zu Singen an.

mech schrieb:
> Nein, aber der Strom muss ja irgendwo herkommen und oft kommt er aus
> Schaltreglern. Deren Schaltfrequenz ist hoch genug, aber mit einer mit
> wenigen kHz geschalteten Last fangen sie zu Singen an.

Dann hast du ein Schaltungsproblem.
Deine Schaltregler bekommt durch die PWM des LED-Bandes Stromsprünge und 
quittiert das mit Spannungsspitzen und Spannungseinbrüchen. Das ist es 
meistens, was man dann hört. Besonders laut ist das, wenn man von 
CCM->DCM und zurück springt (also wenn der Regler durch die PWM aus dem 
Stromsparmodus geholt wird).

Das ist nicht nur ein akustisches Problem, sondern kann alle möglichen 
Probleme verursachen, bis hin zu Bauteilausfällen und reduzierte 
Lebensdauer.
Schau dir die Spannung mal mit einem Oszilloskop an.

Plakativ gesagt:
--> Die Schaltregler singen nicht, sie schreien vor Schmerzen

Das kann man z.B. mit Low-ESR-Elkos in der Versorgung nahe am LED-Band 
lösen. Je nach Strombedarf der LED-Bänder reichen manchmal schon 220µF.
Ich kenne das Probelm von meinen IO-Boards, wo diverse LED-Beleuchtungen 
von Drittherstellern dranhängen. Die sparen auch gern bei den 
Kondensatoren. Die Probleme hat man dann im Audiobereich...

Εrnst B. schrieb:
> M.A. S. schrieb:
>> Was tut denn hier der Durchschnittsstrom zur Sache?
>
> Genau der ist relevant, zumindest bei CMOS-Endstufen.
>
> -> Treiber: Treiberleistung
>
> du willst die Verlustleistung im AVR / µC auf die pro Pin&Package
> erlaubten Werte begrenzen.

Ja, das willst du selbstverständlich auch. Aber nicht nur.

Hauptsächlich willst du die Verluste im FET begrenzen, und die können 
sich bei 30nC schon ganz schön anwachsen.
Denn der µC ist eine Push-Pull-Stufe mit einem recht hohen 
Serienwiderstand (>50 Ohm), wodurch ein FET mit großem Qg langsam 
schaltet -> hohe Schaltverluste.

Mit 30nC-FET schaltet man heute Ströme von 20A (oder noch mehr), da 
willst du schon schnell schalten, insbesondere bei  zweistelligen 
Spannungswerten ;-)

Bei 1nC ist das im Normalfall kein Thema, da hast du vielleicht 1A zu 
schalten, und die Flanken sind trotz 50 Ohm noch schön steif.

Plakativ gesagt: Bei 30nC dauert halt 30mal so lange, bei 20mal so viel 
Strom. Das merkt man.

Εrnst B. schrieb:
> und, weil die Frage jetzt ganz bestimmt kommt: die 40mA "Absolute max"
> im AVR-Datenblatt beziehen sich auf Dauerstrom. Die Umschalt-Peaks
> begrenzt der AVR, wie alle CMOS, schon selber.

Lis mal genau nach, was absolute maximum Ratings sind.
Wir wollen in den "recommended operating conditions bleiben".

Εrnst B. schrieb:
> E-Mail (wird nicht angezeigt): schrieb:
>> Lis mal genau nach, was absolute maximum Ratings sind.
>> Wir wollen in den "recommended operating conditions bleiben".
>
> ich behaupte einfach mal, dass 1mA beim AVR sowohl innerhalb der
> "recommended conditions" als auch unterhalb der "maximum" Ratings liegt.
>
> Klar, kann man anders sehen.

Du hast mich missverstanden.

Mir ging es um die Behauptung, "Innerhalb der Maximum Ratings" = 
"erlaubter Betriebsfall".

Das ist falsch. Nur wenn der Strom unterhalb der "recommended Operating 
conditions" liegt, ist er in Ordnung.

Ich zitiere mal:
Microchip schreibt zu den Maximum Ratings folgendes:
"....This is a stress rating only and functional operation of the device 
at these or other conditions beyond those indicated in the *operational 
sections* of this specification is not implied. ..."
(Hervorhebung von mir).

Auf gut deutsch: Auch innerhalb der maximum Ratings ist die Funktion 
nicht garantiert.

Desweiteren:
"...Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods 
may affect device reliability..."

Auf gut deutsch: "Es ist schlecht für das Device".

Quelle:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc2467.pdf

Will heißen:
Eine Auslegung nach "maximum Ratings" wie dein Beitrag impliziert ist 
falsch. Darum ging es mir!
Weil das leider ein häufiger Fehler ist, muss man das immer betonen.

Εrnst B. schrieb:
> Der Zusatz mit den 40mA war für die (meist Arduino-)Spezialisten
> gedacht, die bei solchen Threads mit den Absolute Max Ratings ankommen,
> und dann abstruse Rechnungen aufmachen wie "Mein Breadboard hat 25 pF
> Kapazität, ohne Strombegrenzung fließen beim Umschalten eine
> Fantastilliarde Megaampere, deswegen darf man AVRs nicht in Steckbretter
> stecken. Sagt das Datenblatt!!1"

Das vernachlässigt halt den Innenwiderstand, was Blödsinn ist. Im µC 
sind winzige FET, mit RDSon im zweistelligen Ohm-Bereich.

Trotzdem ist der Einwand nicht komplett unsinnig: Beim Umschalten eines 
Gates wird seh kurz der Kurzschlussstrom des Ports fließen, und der ist 
beispielsweise 70-165 mA (Annahme: Innenwiderstand Port um die 20-50Ohm, 
3,3V). Was weit jenseits der Maximum Ratings liegt.

So wahnsinnig eindeutig wie einige glauben, ist die Sache also nicht. 
Auch klar ist: Kleine Kapazitäten muss der Port überleben. Ich gehe 
normalerweise davon aus, dass einige mW Belastbarkeit mit thermischen 
Zeitkonstanten im ms-Bereich. Hat mir so auch ein Hersteller bestätigt. 
Also kann man 30nC-FET durchaus verwenden- je nach Frequenz.

Probleme sehe ich eher beim FET. Denn will man z.B: einen mit 10nC 
Miller-Ladung und 2V Treshold schalten, liefert ein 50Ohm-Port gerade 
noch 26mA. Da ist man bei hunderten ns Umschaltzeit, das ist dann 
fallweise problematisch (Schaltverluste).