MOSFET Ansteuerung

um die Gate-Kapazität schnell laden und entladen zu können

https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=Gegentaktendstufe

Peter K. schrieb:

...um die Gate-Kapazität schnell laden und entladen zu können.

Hier mal ein Beispiel für so eine Push-Pull-Treiberstufe.

Florian L. schrieb:

Kann mir jemand erklären, was das bedeuten soll, bzw was ich mir darunter für die Ansteuerung von Leistungsmosfets vorstellen kann?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Ausgangsstufen_Logik-ICs

Push-Pull ist die englische Bezeichnung für Gegentaktendstufe.

Was ist hier zu berücksichtigen

Nimm einen fertigen MOSFET-Treiber, so wie der Rest der Welt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber

und warum Gegentaktendstufe?

Damit man schnell und mit viel Strom nach HIGH und auch LOW schalten kann.

Florian L. schrieb:

Wow, danke, das macht natürlich Sinn.

MOSFET-Treiber scheinen für dich Neuland (tm) zu sein . . .

Ist es eigentlich so, dass es dadurch nur schneller geht oder ist es

Was heißt nur? In den allermeisten Anwendungen will und MUSS man schell schalten, damit die Schaltverluste minimiert werden und der MOSFET nicht abraucht.

überhaupt nur mit so einer Gegentaktendstufe möglich (sprich, wenn ich keine Gegentaktendstufe verwende, dauert dann die Umladung nur länger, weil ein kleinerer Strom in gleicher Zeit fließen kann,

Rein prinziell kann man MOSFETs auch schnarchlangsam schalten. Auch mit der vergurktesten Ansteuerung. Ist aber selten sinnvoll und praktikabel.

oder ist es ohne Gegentaktstufe gar nicht möglich, weil die hohen Umschaltströme einen alternativen Ausgang, der diese Ströme nicht kann, zerstören würde)?

Nein, das ist nicht das Problem.

Florian L. schrieb:

eine Frage ist noch offen: Warum ist es mit der Gegentaktendstufe schneller als z.B. mit einem normalen digitalen Ausgang?

Zwei Dinge stehen dem entgegen:

• zum Einen kann ein digitaler Ausgang z.B. an einem ATMEGA 328 maximal 40 mA schalten. Ein Gatetreiber kurzzzeitig aber Umladeströme von 1 Ampere handeln. Der Gatetreiber ist also wesentlich niederohmiger.
• zweitens schaltet ein Digitalausgang mit 5V oder bei 3,3V Versorgung logischerweise eben auch nur mit 3,3V Pegel. Die "dicken Brummer" an Mosfets geben sich mit Logic Level Pegel aber nicht zufrieden, sondern wollen am Gate 12 oder 15V sehen, um nicht nur ein bisschen, sondern richtig aufzumachen.

Florian L. schrieb:

D.h. mit einem Gate Treiber bzw einer PushPull Gegentaktendstufe kann ich in kürzerer Zeit meine Gatekapazität umladen, weil sie einen höheren Stromfluss ermöglicht und damit in kürzerer Zeit mehr Ladung transportiert wird, korrekt?

Genau. Und mit dem Gatetreiber eben noch schneller, als mit einem einfachen Digitalausgang

Die Alternative zur Gegentaktendstufe heißt Open Drain/Kollektor mit Arbeitswiderstand, in Analogbereich auch als Klasse A Verstärker bekannt. Der hat aber massive Nachteile.

• Bei LOW fliesst immer Strom
• Die Schaltflanke von LOW nach HIGH ist relativ langsam, weil sie nur durch den meist recht grossen Pull-Up Widerstand gezogen wird (RC-Ladekurve)

Ein schwacher MOSFET-Treiber hat vielleicht 10 Ohm Ausgangswiderstand. Das schafft man mit einem Open Drain praktisch nicht, denn dann würde bei LOW dauerhaft 1,2A bei 12V Versorgungsspannung fließen. Gegentaktendstufen brauchen im Ruhezustand sehr wenig Strom, meist unter 1mA. Nur beim Umschalten fließt viel Strom in/aus der Lastkapazität (MOSFET-Gate).

Du beschäftigst Dich offenbar mit der Ansteuerung dicker Leistungs-Mosfets, ohne die Grundeigenschaften derer und auch die Unterschiede zu Bipolartransistoren zu kennen.

Leistungsfähige Mosfet-TREIBER (um schnell/steilflankig sowie dann auch mit annähernd selber Ein- wie Ausschalt- Zeit zu schalten) kann man aus Bipolartransistoren (BJTs, Bipolar Junction Transistors) in Gegentaktschaltung bauen.

Solch selbstgebaute Gegentaktendstufen aus BJTs betreibt man i.A. mitsamt stromlimitierendem R_Gate(vor) zwischen Gegentakt-Ausgang ("High/Low Switching Node") und Gate.

Die meisten Gate-Treiber (nicht alle), auch die meisten µC-Ausgänge, haben als Endstufen CMOS, also P+N Mosfets. Auch das sind Gegentakt Endstufen, allerdings haben die Gate-Treiber zu 99% auch so nützliche Dinge wie Unter- spannungserkennung der Treiber-Versorgung (und folgend Deaktivierung des Treiber-Ausgangs, was den Mosfet vor zu niedriger Ansteuerspannung/die Gesamtschaltung vor Defekt des Mosfets und weiterer Anteile... schützt) wie auch Schmitt-Trigger-Eingänge (Rechteckformung) schon mit integriert - Falk ist da nicht grundlos "ein Fan".

µC-Ausgänge sind aber (im Gegensatz zu Gate-Treibern wo erst der dazwischengeschaltete R_Gate(vor) dafür sorgt) "selbst stark stromlimitierend", weil ziemlich hochohmig

• vor allem weil /diese/ CMOS Endstufen winzigst sind.

(Was übrigens die mögl. max. Schaltgeschwindigkeit bzw. Flankensteilheit, und damit auch Schaltfrequenz, recht stark beschränkt - je mehr, je höher die Gatekapazität/ -ladung, also kurz: Je "dicker" der Mosfet.)

Gate-Treiber hingegen bestehen zwar wie gesagt meist aus CMOS Technologie, auch die Endstufen. Hierbei allerdings so niederohmig, daß ebenfalls ein R_Gate(vor) nötig, weil sie selbst nicht ansatzweise ausreichend den Gate-Umlade- Strompeak dämpfen (zum eigenen Schutz, und um den Mosfet definiert, nicht schneller als nötig, zu schalten).

Zwar wäre eine Stromlimitierung mit integrierbar, aber ... es ist halt am einfachsten, den R_Gate(vor) auf den jew. Mosfet und die jew. Anwendung anzupassen.

Dies erst mal nur ergänzend zu den schon von den anderen Usern getätigten Aussagen - allerdings rate ich Dir, Dich zuallererst mal in die Bauteilkunde zu stürzen, bevor Du Schaltungstechnik (z.B. Treiber) anzugehen versuchst.