MIC5021 - Mosfet Schalter

Klar, geht das. Die 10R Gatewiderstände können raus, denke ich mal.
den 100µF Elko am Eingang würde ich gegen was Keramisches in 
10µF(Bf.1210)50V Größenordnung ersetzen.
Ich gehe davon aus, dass Du einfach nur die Batterie hinzuschalten 
möchtest.
Ich würde sogar 2x2 FETs nehmen. (Auf zwei kleine Kühlkörperchen zum 
erhöhen der Wärmekapazität geschraubt). Du schaltest "2x am Tag", da 
macht es nichts, wenn die Fets statt in 100ns, eben in 2µs oder 10µs 
einschalten.
Pass lieber auf, dass Du die restlichen Verbindungen solide auslegst. 
8er Schraubklemme/Kabelschuh, 35mm² Kabel usw.

Hey Mathias,

danke für deine Antwort. Na klar ist es über ein dickes herkömmliches 
Relais das einfachste und am Ende warscheinlich auch das deutlich 
günstigere Weg aber man will ja mal was "neues" lernen ;)

Die von dir gezeigte Schaltung Trennt zwar die beiden Spannungsquellen 
aber verhindert nicht das Entladen beider Batterien wenn am Außgang eine 
Last angeschlossen ist. (Body-Diode)

Eventuell habe ich mich ein wenig undeutlich ausgedrückt. Im Prinzip 
möchte ich ein Trennrelais wie man es aus dem KFZ Bereich kennt durch 
Mosfet's ersetzen. Wenn die Lichtmaschine läuft sollen die Mosfet's die 
Batterien zum Aufladen verbinden. Bei abgestelltem Fahrzeug soll nur die 
Zusatzbatterie belastet werden durch verschiedene verbraucher UND es 
muss verhindert werden das beim Starten des Motors ein Teil des 
Anlassstromes über die Body-Diode der Mosfet's zurück zur Hauptbatterie 
fließt.

Mittels 6 dicken P-Kanal Fet's habe ich dieses auch schon erfolgreich 
umgesetzt aber die Verluste sind angesichts der relativ hohen Rds_on 
Werte sehr hoch! (>10mOhm)

Vielen Dank für Eure Hilfe :)

Erst mal würde ich die Strommeß-Funktion nicht weglassen - Du kannst Dir 
bei Bedarf einfach den Shunt auf die 50mV anpassen, und so eine 
Überstrom-Sicherung (Kurzschluß) implementieren. Freie Wahl des 
Stromwertes halt.

Zweit mal sehe ich 100A continuous FETs als minimal unterdimensioniert 
an, z.B. 2 davon parallel oder etwas dickeres sorgte für geringeren 
Spannungsfall - Kühlkörper sind bei solchen Packages ja eher schwierig 
zu montieren...

(Kann mom. keine pdfs laden. Hab sie also nicht berechnet, die P(tot), 
ist nur ein Gedanke. Entstanden daraus, daß ich für meinen Teil gerne 
FETs benutze, welche ein Rating 2fach oder noch weit mehr des 
Nennstromes haben. Und wenn die Sache einenKurzschluß überstehen soll, 
wäre es auch dafür praktisch, weil evtl. die ÜS-Abschaltung nicht schon 
nach ns kommt - und die FETs ein bißchen leiden könnten. Etc.)

Und drittens: Man kann praktisch jeden integrierten Treiber mit einer 
simplen NPN+PNP Gegentaktstufe (sogar mit 2 versch. Widerständen 
möglich, ein und aus verschieden flott) auf die gewünschte Schaltzeit 
hin verändern / verstärken. Damit das Ein- aber wichtiger das 
Aus-Schalten verschnellern (passierte dann in jedem Fall, doch bei 
Überstrom wäre es halt besonders wünschenswert - weil beim schnelleren 
Schalten der ÜS weniger hoch steigen kann - also wieder mal alles aus 
"Schutz-Gründen"). Man muß es ja nicht gerade in den einstelligen 
Nanosekunden-Bereich schieben, aber ein bissel, ein wenig schneller 
halt...

Mathias H. schrieb:
> Aha Fahrzeugtechnik.
> Google mal nach "Trenn-MOSFET".

Ja, da könnte was nützliches stehen.

Danke für die super Feedbacks!

Okay sollte ich dann eurer Meinung nach mit dem einen Treiber mehrere 
Fets ansteuern oder lieber auf mehrere Treiber/Fet Stränge gehen?
Habe im Anhang mal eine Version mit nur einem Treiber gezeichnet wäre 
das so denkbar okay? Auch mit dem Messshunt?

Ich denke wenn ich das ganze mit 3*2 Mosfets machen sollte habe ich ein 
gesamt Rds_on = 1,2mOhm.
Das ganze dann bei 100A = I²*R => 100²*0,0012Ohm = 12W aufgeteilt auf 
die 6 Mosfet's (2W pro Mosfet) ich denke das sollte so passen. (lt. 
Datenblatt 3,8W wenn ich das richtig deute.)

(Gezeichnet sind bis jetzt nur 2 Stränge würde dann noch einen Strang 
dazu zeichnen!)

Vielen Dank für Eure super Hilfe :)

Um das Thema nochmal aufzugreifen...

Ich habe die im Anhang gezeigte Schaltung mal aufgebaut und kann absolut 
nicht nachvollziehen warum die MOSFET's scheinbar nicht 100% 
durchsteuern!?

Kann mir eventuell jemand einen Tipp geben warum ich einen sol hohen 
Spannungsabfall über die MOSFET's messe?

Theoretisch sollte ein MOSFET ca. 4mOhm haben also 2 MOSFET's 8mOhm.

I = 2,44A (gemessen) passt exakt zu I = 13,8V / 5,65Ohm.

Daher ist folglich die Mosfet-Strecke mit R = 0,2V / 2,44A = 0,082Ohm
viel zu hoch! (82mOhm!!!)

Die Spannung von 0,2V Teilt sich fast exakt zu gleichen Teilen auf die 
Mosfet's auf also pro FET ca. 0,1V

Vielen Dank für Eure Hilfe :)

Distanz schrieb:
> I = 2,44A (gemessen) passt exakt zu I = 13,8V / 5,65Ohm.

Das heißt, du hast den Strom gemessen? Dann denk daran, dass dabei auch 
am Multimeter ein bisschen Spannung hängen bleibt. 200mV ist dafür nicht 
völlig unrealistisch.

Distanz schrieb:
> Die Spannung von 0,2V Teilt sich fast exakt zu gleichen Teilen auf die
> Mosfet's auf also pro FET ca. 0,1V

Ok, das klingt danach, dass du den Spannungsabfall an den FETs gemessen 
hast.

Hattest du die Messspitzen dabei direkt an den Pins des FET? Und ist 
U_GS direkt am FET gemessen wirklich bei den erwarteten -14V? Falls ja 
ist tatsächlich was mit deinen FETs faul.
- Hast du sie aus einer seriösen Quelle gekauft? (es gibt nichts, was 
nicht gefälscht wird).
- Bist du sicher, dass sie nicht vorgeschädigt sind? (deine 14V sind 
schon recht nahe an dem max rating von 16V).

Falls du den Spannungsabfall zuvor nicht direkt am FET-Pin gemessen 
hast: schau mal, ob der Spannungsabfall nicht vielleicht am Drumherum 
erfolgt (Kontaktwiderstände, Leiterbahnen, Strippen).

Die propagierten 4mOhm gelten für (-) 80A. Bei deinen 2.xxA sind da 
andere Regionen anzusetzen. Deine Messungen bestätigen das ja.

Auf jeden Fall die IPP-Typen nehmen (TO220) und die auf n kleinen KK 
schrauben. Es werden wohl so 20-30 bis 50Ampere fliessen.
50x50x0.005=12-13Watt, verteilt auf zwei deiner Transistoren. eher etwas 
mehr. Kühlen musst Du das so oder so. Achte auch auf das Derating bei 
hohen Temperaturen...
Du musst aber den Strom auch irgenwie heranführen, an deine Schaltung. 
Selbst hier geht nochmal was flöten. Das passt schon so.

Bernd K. schrieb:
> Ein MOSFET benötigt eine Spannung am Gate bezogen auf Source.
>
> Deiner bekommt aber eine Spannung am Gate bezogen auf GND.
>
> GND kennt der aber nicht.

Bekommt er doch. Source liegt auf (ca.)14Volt. Die Spannung am Gate 
liegt gegenüber Source bei -14V. alles richtig bis hierhin. Kann man 
sich von überzeugen, wenn man direkt an den Beinchen des Fets misst.

Bei Q2 übernimmt ersteinmal die Body-Diode. Hier sieht Source etwas 
weniger Spannung im "ersten Moment". Der Spannungsabfalla am 
Lastwiderstand sorgt dann aber dafür, das auch hier mindestens 12-12.5V 
am Source-Pin anliegen. Somit ist die Bedingnung (-)U_gs>10V auch wieder 
erfüllt. Im normalen Anwendungsfall würde hier dier zweite Akku mit 
ebenso 14V angeschlossen werden. Da sind die Verhälnisse wieder etwas 
klarer.

Äxl (geloescht) schrieb:
> Die propagierten 4mOhm gelten für (-) 80A. Bei deinen 2.xxA sind da
> andere Regionen anzusetzen. Deine Messungen bestätigen das ja.

wobei in der anderen Region der R_DS_on aber höchstens niedriger sein 
dürfte, nicht größer als bei den -80A. Siehe z.B. Abb. 8 im Datenblatt
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-I100P03P3L_04-DS-v01_01-en.pdf?folderId=db3a304314dca3890114ef902baa05f9&fileId=db3a304314dca3890114ef9264a905fa&ack=t

Bernd K. schrieb:
> Ein MOSFET benötigt eine Spannung am Gate bezogen auf Source.
>
> Deiner bekommt aber eine Spannung am Gate bezogen auf GND.
>
> GND kennt der aber nicht.

er ist ja inzwischen auf pFETs umgestiegen. Wie Äxl geschrieben hat 
passt die Ansteuerung schon.

Okay ich werde nachher oder spätestens morgen mal eine Last von ca. 10A 
oder sogar 20A anschließen und die Messungen wiederholen.
Mal sehen was uns dann erwartet. Irgendwie kommen mir die R_ds_on Werte 
nur sehr hoch vor oder ist das durchaus im normalen Bereich angesichts 
des kleinen Stroms von 2,xxx A? Ein-/ und Ausschalten klappt ja 
soweit...

Achso, also die MOSFET‘s sind naja nicht gerade aus einer seriösen 
Quelle.
(AliExpress)
Leider habe ich als privat Person keine andere Quelle finden können. 
Habt Ihr sonst einen vergleichbaren Mosfet- Typen den ich bei einem 
seriösen Händler als Privatmann bekomme?

Außerdem wollte ich noch sagen das alle Werte direkt an den Mosfetbeinen 
gemessen wurden. Insgesamt sind nachher 3 Mosfet-Paare geplant also 
insgesamt 6 Mosfet‘s.

Dürfen sich dann später in der „Mitte“ die Drain Anschlüsse treffen oder 
müssen alle 3 Mosfet-Paare strikt getrennt sein und nur Source ist an 
den Enden verbunden?

Danke für Eure Hilfe :)
Schönen Abend noch!

Ich habe mal mit dem Schaltplan gespielt.

Ist das technischer Fortschritt, wenn man nichts mehr erkennt?

Was möchtest Du mir damit sagen?
Trägt die Antwort zur Lösung des Problemes bei oder möchtest Du mir 
einfach sagen das der Schalplan etwas unübersichtlich ist und Du ihn 
gerne nochmal in ordentlich sehen würdest?
Dann kann man das auch gerne direkt sagen oder es sich einfach klemmen. 
;)

Distanz schrieb:
> Achso, also die MOSFET‘s sind naja nicht gerade aus einer seriösen
> Quelle.
> (AliExpress)
> Leider habe ich als privat Person keine andere Quelle finden können.
> Habt Ihr sonst einen vergleichbaren Mosfet- Typen den ich bei einem
> seriösen Händler als Privatmann bekomme?
>
> Außerdem wollte ich noch sagen das alle Werte direkt an den Mosfetbeinen
> gemessen wurden.

Wenn U_GS und U_DS direkt am Pin gemessen wurden glaube ich tatsächlich 
am ehesten, dass in dem Baustein nicht das drin ist, was außen drauf 
gelabelt wurde (sondern ein "kleinerer" pFET mit schlechteren 
Parametern).

Zu deiner Schaltung: vor dem realen Einsatz im KFZ würde ich die 
dringend um eine Schutzbeschaltung für die Gates ergänzen. Der 
ipb100p03p3l verträgt als U_GS laut maximum ratings nur +5V/-16V. Schon 
die -16V wären mir für den KFZ-Einsatz zu knapp.

Aber auch die Beschränkung in positiver Richtung kann die Teile killen: 
wenn du im endgültigen Aufbau mal auf einer Seite die Batterie abklemmst 
(oder wenn du deinen Switch einbaust und die Batterien nacheinander 
anklemmst) dann sieht der sperrende FET zwischenzeitlich ein positives 
U_GS in Höhe von Batteriespannung - 0,7V. Und das ist viel mehr als die 
+5V, ab denen das Gate durchschlagen darf.

Achim S. schrieb:
> wenn du im endgültigen Aufbau mal auf einer Seite die Batterie abklemmst
> (oder wenn du deinen Switch einbaust und die Batterien nacheinander
> anklemmst) dann sieht der sperrende FET zwischenzeitlich ein positives
> U_GS in Höhe von Batteriespannung - 0,7V.

Hm: diese Aussage nehme ich hiermit zurück: da hatte ich in Gedanken 
Drain und Source vertauscht. (ein wenig begünstigt war das durch das 
ungewöhnliche Schaltsymbol, bei dem das Gate auf der Drainseite 
rauskommt statt auf der Sourceseite).

Den Schutz vor zu großem U_GS würde ich aber trotzdem vorsehen, damit 
nicht jede Transiente von ein paar V Höhe im KFZ-Netz gleich das Gate 
durchhauen kann.

Moin Leute,

echt cool das Ihr euch so viel mit meinem Thema beschäftigt! :) Danke 
dafür!
So ich habe heute das Problem mal weiter untersucht. Leider hat sich die 
Vermutung das es sich um gefälschte MOSFET's handeln muss stark 
verstärkt.

Folgende Messungen habe ich heute durchgeführt:

Netzteil (11,5V - 11,8V / 18A)

1:) R_Last = 1,8Ohm, U_Last = 11,2V, U_Mosfet = 0,6V, I = 6,24A
    => R_ds_on = 0,6V / 6,2A = 0,0967Ohm


2:) R_Last = 1,3Ohm, U_Last = 10,8V, U_Mosfet = 0,81V, I = 8,3A
    => R_ds_on = 0,81V / 8,3A = 0,0975hm


3:) R_Last = 0,66Ohm, U_Last = 10,1V, U_Mosfet = 1,4V, I = 15,3A
    => R_ds_on = 1,4V / 15,3A = 0,0915Ohm

Ich habe dem Händler diesbezüglich mal auf die Tatsachen angeschrieben. 
Mal sehen was da kommen wird. Ich denke mal das ich die Teile in die 
Tonne treten kann und dann neue bestellen muss. Ich würde gerne bei den 
von mir verwendeten MOSFET's bleiben da diese von den Daten her passen 
und auch die Bauform gut zu verarbeiten/ kühlen ist.
Wenn jemand doch einen vergleichbaren oder besseren P-Kanal Mosfet in 
einem TO-220 Gehäuse kennt, den ich bei einem seriösen Anbieter erwerben 
kann als privat Person, wäre ich natürlich gerne bereit diesen zu 
verwenden! :)

Achim S. schrieb:
> Zu deiner Schaltung: vor dem realen Einsatz im KFZ würde ich die
> dringend um eine Schutzbeschaltung für die Gates ergänzen. Der
> ipb100p03p3l verträgt als U_GS laut maximum ratings nur +5V/-16V.

Danke Achim für den Hinweis da werde ich mich drum kümmern! :)

Hast Du die Möglichkeit (mehrere Stück der aktuellen FETs, sowie am
besten auch noch einige Standard-Marken-FETs vorhanden) für einen
richtigen Parameter- und evtl. auch Vergleichstest?

FETs nacheinander mit DS an Stromquelle (evtl. 1A, machbar aus
Spannungsquelle möglichst hoher Spannung + Vorwiderstand mit Wert
im Bereich der Höhe in Volt?), dann jeweils z.B. 9V-Block ans Gate
(von Standard-FETs - keine Logik-Level oder gar GaN), und daraufhin
die Spannung über DS messen und vergleichen.

Sind die Werte nicht halbwegs plausibel, Kriegserklärung senden...

hlp schrieb:
> FETs nacheinander mit DS an Stromquelle

Vorsicht vor Ausgangskondensator von Labornetzteilen. Auch diese
besser als Spannungsquelle mit Vorwiderstand.

Und wie empfindlich die Gates bei statischer Entladung oder sonstig
Spannung oberhalb max. sind, sollte jedem klar sein, der mit Teilen
wie diesen hantiert.

So ich melde mich nochmal zurück! Ich habe heute die Messungen nochmal 
mit 2 x IRF4905 P-Kanal FET‘s nachgeholt und siehe da die Messwerte 
stimmen mit den Angaben aus dem Datenblatt exakt überein! Daher ich 
werde zusehen ordentliche MOSFET‘s aus seriöser Quelle zu bekommen und 
dann wird das ganze klappen denke ich! Vielen Dank für Eure super Hilfe 
:)

Schönen Abend noch!