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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet-Schaltung


Autor: df01 (Gast)
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Hallo,
ich habe das Problem, dass ich mich bei einer MOSFET-Schaltung (IRF7403) 
vertan habe.
Das ganze sollte ein digitaler Ausgang für höhere Spannungen als die vom 
Mikrocontroller verwendete (5 V [die grüne Leitung die aus dem Bild 
führt, geht zum Mikrocontroller]) werden. Die 300 Ohm sollen den Strom 
durch den MOSFET begrenzen (falls mal ein angehängtes Bauteil einen zu 
geringen Eingangswiderstand hat). Es funktioniert aber leider nicht wie 
gedacht und mit switchercad ausprobiert. Ich bekomme zwar ein high an 
den (in der Schaltung) rot dargestellten Ausgangspin, das entspricht 
aber nur 3,1 V obwohl ich als Logiklevel 4,5V (gemessen) dran angelegt 
habe. Außerdem sinkt die Spannung nur extrem langsam, wenn ich den Pin 
am Mikrocontroller auf 0 setze. Woran kann das liegen? Switchercad 
zeigte mir keine solchen Entladekurven für den Mosfet an. Wie kann ich 
meine Schaltung, wenn nötig mit Fädeldrähten mit möglichst wenig 
Bauteilaufwand noch zum Funktionieren überreden?

Lg Sebastian

Autor: Tim (Gast)
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Hallo!
Die Schaltung sieht so etwas komisch aus. Das Gate eines MOSFETs wirkt 
wie ein Kondensator, er schaltet durch, wenn sich ein entsprechendes 
Feld aufgebaut hat. Damit der Strom, der vom Gate kurzfristig gezogen 
wird, nicht zu hoch wird, musst du ihn mit einem Widerstand begrenzen. 
Nimm mal 100 Ohm. Damit dieses Feld auch wieder abgebaut werden kann, 
musst du zusätzlich einen Widerstand von Gate nach Masse legen. Nimm 
dafür mal 10kOhm. Wenn du jetzt Spannung ans Gate gegen Masse anlegst, 
läuft die Karre. Wenn du die Spannung wegnimmst, wird das Feld zügig 
abgebaut und der FET sperrt.

Wenn du noch Fragen hast, nutze mal die Suchfunktion hier im Forum. 
Dieses Thema wurde schon extrem oft behandelt.

Grüße!

Autor: Klausy (Gast)
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>Wie kann ich
>meine Schaltung, wenn nötig mit Fädeldrähten mit möglichst wenig
>Bauteilaufwand noch zum Funktionieren überreden?

zb. mal nen Strom fließen lassen...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Um positive Spannungen durchzuschalten nimmt man idR. P-Kanal Mosfets.
Der IRF7403 braucht zwischen Source und Gate mindestens 1 V um überhaupt 
zu leiten. Wenn du jetzt am Gate 4,5V anlegst, wird an der Source 
höchstens 4,5V-1V = 3,5V herauskommen.
Dass es bei dir noch weniger ist, liegt daran, dass der IRF7403 erst ab 
4V Ugs überhaupt sinnvoll spezifiziert ist. Sowas steht üblicherweise im 
Datenblatt.
D.h. du solltest dich eigentlich eher wundern, dass du überhaupt noch 
3,1V herausbekommst ;-)

Autor: Tim (Gast)
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Ach ja, was sollen eigentlich die vielen grünen Punkte?! Wofür man sie 
in Eagle nutzt, weiß ich wohl, aber warum nutzt du so viele?

Klausy hat schon Recht mit seiner Aussage. Du kannst nicht einfach nur 
eine Spannung ans Gate legen. Du brauchst auch eine Masse. In diesem 
Fall musst du die Spannung zwischen Gate und Source anlegen.

Autor: df01 (Gast)
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Danke für die vielen schnellen Antworten :D
Okay, ich werde das nachher gleich mal probieren mit dem Widerstand 
gegen Masse und den 100 Ohm Strombegrenzung.
@Tim: Danke für den hilfreichen Beitrag :) Ich habe da so viele grüne 
Punkte weil das ein SO-8 Gehäuse ist und ich alle Pins (die bei diesem 
Schaltbild "sinnvollerweise" alle übereinander liegen verbunden habe).

Was den Strom betrifft werd ich mal testweise eine LED dranhängen.

Lg und nochmals danke,
Sebastian
PS: Ich hab jetzt nochmal die MOSFETS durchgeguckt... der IRF7413 hat 
eine geringere Ugs von 3V und ist hoffentlich pin-kompatibel... schaltet 
der mir dann die volle Spannung und nicht nur einen Bruchteil?
--

Autor: CaH (Gast)
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@tim: Weil es wahrscheinlich ein 6 Pin Gehäuse ist.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> der IRF7413 hat eine geringere Ugs von 3V und ist hoffentlich
> pin-kompatibel... schaltet der mir dann die volle Spannung
Nein, auch hier wird das Gate laut Datenblatt bis zu 3V positiver sein 
als die Source. Also zur Wiederholung:
Gate hat 4,5V --> Source = (4,5V-3V)= 1,5V werden laut Datenblatt 
garantiert.
Natürlich wird im Durchschnittsfall mehr an der Source ankommen, aber 
wenn du einen grenzwertigen Mosfet erwischst, oder den Mostfet mehr an 
den Grenzwerten betreibst mußt du damit rechnen.

Fazit: das ist der falsche Weg.

Autor: df01 (Gast)
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Soo... ich hab jetzt eine LED zum testen dran gehängt. Die leuchtet 
schonmal aber geht eben nicht wieder aus. Schliesse ich nun den 10kOhm 
Widerstand gegen Masse an Gate geht die LED aus und bleibt auch aus...
Das mit dem Strom begrenzenden Widerstand hab ich probiert... es ändert 
sich nichts... (in zukünftigen Layouts werde ich den mit vorsehen, aber 
auf der aktuellen Platine hält sich der Platz in Grenzen.)
Hat jemand noch eine Idee was ich falsch mache?

LG Sebastian... :(

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Hat jemand noch eine Idee was ich falsch mache?
Ja, ich...
Nur, um mich selbst zu zitieren:
>> Um positive Spannungen durchzuschalten nimmt man idR. P-Kanal Mosfets.
Aber irgendwie scheinst du meine Posts gar nicht zu lesen ;-)


Fazit:
Du mußt einen P-Kanal-(Logik-)Mosfet nehmen, wenn du +5V durchschalten willst.
Alternativ einen PNP-Transistor. Und die mit invertierter Logik 
ansteuern ('0' = Strom fliesst, '1' = kein Strom). So geht das.

Autor: BMK (Gast)
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Geheimtipp: IRF7416 (aber nicht weitersagen)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Schliesse ich nun den 10kOhm Widerstand gegen Masse an Gate
> geht die LED aus und bleibt auch aus...
Welchen uC verwendest du, und wie programmierst du die Ports?

> Geheimtipp: IRF7416 (aber nicht weitersagen)
Ja, der sollte für eine LED reichen ;-)

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
> Schliesse ich nun den 10kOhm Widerstand gegen Masse an Gate
> geht die LED aus und bleibt auch aus...

Kann es sein das du das Port mal auf Ausgang setzen solltest? Vermutlich 
schaltest du nur den Pullup ein/aus.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Jens G. (jensig)
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> Schliesse ich nun den 10kOhm Widerstand gegen Masse an Gate
> geht die LED aus und bleibt auch aus...

Oder die Masse des Mosfets-Kreises und die Masse des µC sind nicht 
(richtig) miteinander verbunden. Mit p- oder n-Kanal hat dieser Effekt 
jedenfalls erstmal nix zu tun.

Autor: df01 (Gast)
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Hallo :)
Erstmal Große Danke an Dich Uwe... sowas Peinliches, da war der PORT von 
dem Mega2560 wirklich noch auf Eingang programmiert... Jetzt geht die 
LED gut an und aus.
Da ja aber die Spannung nicht stimmt, werd ich ein paar IRF7416 kaufen. 
Dazu hab ich jetzt nochmal nen kleinen Schaltplan gemacht. Sagt ihr mir 
bitte, ob das so funktionieren kann oder ob ich immernoch einen 
Denkfehler habe?

Zur Schaltung:
Bei IN1 kommt der Logikpegel vom Mikrocontroller an.
OUT1 soll den Ausgang repräsentieren.

@Lothar Miller:
Ich hab deinen Post schon gelesen, nur hatte ich keinen p-Kanal MOSFET 
hier... :) Hab mich jetzt entschlossen einen kaufen zu gehen.

@BMK:
Vielen Dank fürs Raussuchen! Der ist ja sogar noch pingleich! :D

Autor: jack (Gast)
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>Zur Schaltung:
>Bei IN1 kommt der Logikpegel vom Mikrocontroller an.
>OUT1 soll den Ausgang repräsentieren

Die Schaltung ist leider völlig unsinnig.
Mach Dich erstmal mit den Grundlagen vertraut, z.B. hier:

http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html

Autor: df01 (Gast)
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Hallo,
ich hab die Schaltung nochmal durchdacht... die 15 Volt hatte ich falsch 
herum angeschlossen, weil im Datenblatt die -30 Volt ziemlich 
irritierend waren.
Sollte es mit der jetzigen Schaltungen klappen?

Lg Sebastian

Autor: jack (Gast)
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>Sollte es mit der jetzigen Schaltungen klappen?

Leider nein.
Der Mosfet ist dauernd eingeschaltet, daran ändert auch ein
eventueller 5V-Pegel vom Controller nichts.
Du hast die Grundlagen nicht durchgearbeitet.

Autor: df01 (Gast)
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Soo, ich hab mir jetzt die Grundlagen nochmal angesehen und alles was 
ich dachte bisher an Wissen zu haben über Board geworfen... Jetzt sieht 
es dem bei Sprut sehr ähnlich und es werden auch die Spannungen angelegt 
wie beschrieben. Geht das jetzt in die richtige Richtung oder bin ich 
schon wieder auf einem Holzweg? Danke für die schnelle Antwort jack :)

Lg Sebastian

Autor: jack (Gast)
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>Geht das jetzt in die richtige Richtung oder bin ich
>schon wieder auf einem Holzweg?

Das war leider ganz falsch, geh nochmal zu Deiner vorherigen Schaltung 
zurück. Du mußt Dir folgende Fragen beantworten: Wie muß das Gate
angesteuert werden, damit der P-FET sperrt? Wie schaltet er durch?

Autor: Sebastian Bergt (Gast)
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So, ich hab jetzt dummerweise keinen p-channel wie den 7416 zur Hand. 
Ich hab eine Schaltung angehängt, von der ich wiedermal denke, dass sie 
funktionieren könnte. Seid ihr da auch meiner Meinung?

Lg Sebastian

Autor: kurt (Gast)
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Wenn der µC-Ausgang auf High liegt, schaltet der N-Fet durch und legt
Out auf GND.

Liegt der µ-Ausgang auf Low, sperrt der FET und OUT liegt über 10k an 
5V.

Der Ausgang Deines Mikros wird also nur invertiert. Gewonnen hast Du 
sonst
nichts (an Strom oder Spannung).

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