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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet Treiberspannung


Autor: Michael L. (Gast)
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Hallo,

ich hab einen "High-Side" Mosfet der einen Motor anschaltet. Es ist 
leider nicht möglich den Mosfet auf der "Low"-Seite einzudrahteln geht 
leider nicht (ist noch ein Schalter und noch mehr Elektronik 
dazwischen).

Mein Problem, ich brauch eine Spannung die höher ist als die 
Versorgungsspannung um den Fet einzuschalten. Hab im Anhang mal etwas 
aufgezeichnet. Überzeugt mich aber nicht so ganz. Denn wie bekomm ich 
den Fett denn wieder ordentlich gesperrt?

Habt Ihr einen guten Vorschlag?

Grüße,
Michael

Autor: RDSon (Gast)
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wie wärs mit einem P-Kanal FET?

Autor: Jens G. (jensig)
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aber dabei die max. Gatespannungen beachten - 30V dürften etwas viel 
sein für die meisten FET's.
Auserdem haste einen satten Kurzschluß zw. Q4/Q5 - da können ja die 30V 
ungehemmt über die miteinander verbundenen Basen Kontakt mit Masse 
aufnehmen ...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Habt Ihr einen guten Vorschlag?

So geht das mit einem P-Kanal.
Statt der angegebenen 24V nimmst du halt einfach 30V.


Falls du allerdings einen N-Kanal nehmen wilslt/musst, dann kommst du um 
eine Hilfsspannung von 30V + ca12V nicht drumherum!


PS: Über den Motor gehört eine Freilaufdiode.

Autor: Klaus (Gast)
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Hi  Matthias,

bei 30V Ub und "H" am Eingang stirb der FET!
Bis ca. 25V ist die Schaltung ok.

H (5V) am Eingang ->  am Emitter von Q3 liegen ca 4,3V an
                  ->  + Uceq3 (0,1V) an dem Basenpaar = 4,4V

bei 30V Ub hat der FET dann eine Ugs von (30-4,4)V - 0,7V (Ube Q2)

= 24,9V

Ich glaub das kann er nicht! :)

Autor: Klaus (Gast)
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Matthias wrote:

>PS: Über den Motor gehört eine Freilaufdiode.

besser über den FET!

Gruß Klaus

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Klaus wrote:

>>PS: Über den Motor gehört eine Freilaufdiode.
>
> besser über den FET!

Quatsch. Über dem Motor ist schon richtig.

Autor: Klaus (Gast)
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-------------------
           |       |  |
           -       |  |
       (R)| |  (S)|-  ^
           -    |-|   -
           |----|-|-  |
           | P-FET |--
           _       |
       (R)| |      |
           -
           |
          /
          \  (NPN)
           |
           |
           -

Warum nicht so?

hat ne weile gedauert :))

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Klaus wrote:
> Matthias wrote:
>>PS: Über den Motor gehört eine Freilaufdiode.
> besser über den FET!
Das versaut dir die Versorgungsspannung aber ganz hübsch... :-o

Autor: Klaus (Gast)
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>Das versaut dir die Versorgungsspannung aber ganz hübsch... :-o

hatte ich das Problem, wäre mir die 30V Schiene egal :) Klaus

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Klaus wrote:

> Warum nicht so?

Das ist ein einfacher Spannungsteiler. Bei sich ändernder 
Betriebsspannung ändert sich die Gatespannung.

Die Schaltung von lippy verwendet dagegen eine Stromquelle. Der 
Spannungsabfall am Gatewiderstand und somit die Gatespannung ist daher 
unabhängig von der Betriebsspannung.
Wenn die Spannung konstant ist, funktioniert deine Schaltung natürlich 
auch.
Die zusätzliche Transistorstufe benötigt man nur bei PWM oder ähnlichem, 
wenn der Mosfet schnell schalten muss.
Die die Bauteilanzahl bei beiden Versionen gleich ist, gibt es 
eigentlich keinen Grund nicht die Stromquellenversion zu verwenden (wenn 
man mal den zusätzlichen Spannungsabfall von etwa 5V (bei einem 5V 
Ansteuersignal) vernachlässigt).

Lothar Miller wrote:
> Das versaut dir die Versorgungsspannung aber ganz hübsch... :-o

Eigentlich nicht. Es zerschießt nur den Mosfet. Davon abgesehen ist die 
Freilaufdiode (die keine Freilaufdiode ist, wenn sie nur über dem Mosfet 
angeordnet ist) sinnlos, denn der hat intern bereits eine Diode.

Autor: Klaus (Gast)
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Hi Benedikt,

sach ich doch, der Spannungabfall an R2 ist (nahezu) const.
bei steigender Bertiebsspannung steigt Ugs des FETs bis es kracht!

Autor: Michael (Gast)
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>Die Schaltung von lippy verwendet dagegen eine Stromquelle. Der
>Spannungsabfall am Gatewiderstand und somit die Gatespannung ist daher
>unabhängig von der Betriebsspannung.

Wohl wahr, da es sich aber um einen P-Kanal handelt ändert sich mit der 
Betriebsspannung auch Ugs...den Vorteil von Lippys Vorschlag seh ich 
eigentlich im fixen Umladen der Gate-Source-Kapazität.

Autor: Klaus (Gast)
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.. bei einem Eingangspegel von 5V?

Autor: Klaus (Gast)
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quatsch!

nehm den letzten Post zurück

>Autor: Klaus (Gast)
>Datum: 02.03.2009 19:05

erst lesen dann schreiben!

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>sach ich doch, der Spannungabfall an R2 ist (nahezu) const.
>bei steigender Bertiebsspannung steigt Ugs des FETs bis es kracht!

Nein.


>Wohl wahr, da es sich aber um einen P-Kanal handelt ändert sich mit der
>Betriebsspannung auch Ugs...

Ach nein. Ugs, nochmal: Spannung zwischen Gate und Source!

>Hi  Matthias,
>bei 30V Ub und "H" am Eingang stirb der FET!
>Bis ca. 25V ist die Schaltung ok.
>H (5V) am Eingang ->  am Emitter von Q3 liegen ca 4,3V an
>                  ->  + Uceq3 (0,1V) an dem Basenpaar = 4,4V
>bei 30V Ub hat der FET dann eine Ugs von (30-4,4)V - 0,7V (Ube Q2)
>= 24,9V
>Ich glaub das kann er nicht! :)

Schaltungsanalyse sechs. Setzen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@ Benedikt K.
> Lothar Miller wrote:
>> Das versaut dir die Versorgungsspannung aber ganz hübsch... :-o
> Eigentlich nicht. Es zerschießt nur den Mosfet.
Ja schon, aber der geht nur kaputt, weil die Versorgung versaut ist.
Und was ist, wenn nicht der FET das schwächste Glied ist, wenn der also 
z.B. 200V abkann?

> denn der (Mosfet) hat intern bereits eine Diode.
Die ist aber meist grottenlangsam.
Bevor die leitet, legiert dir u.U. schon das Gate durch :-o


Wie auch immer, es stimmt, was du zum Thema Freilaufdiode sagtest:
>>>  Über dem Motor ist schon richtig.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Lothar Miller wrote:
>> Eigentlich nicht. Es zerschießt nur den Mosfet.
> Ja schon, aber der geht nur kaputt, weil die Versorgung versaut ist.

Nein.
Ersetz mal den Motor durch eine Spule.
Wenn der Mosfet aus ist, ist der Mosfet hochohmig, daher fließt kein 
Strom. Wenn kein Strom fließt, kann nix die Versorgungsspannung stören.

> Und was ist, wenn nicht der FET das schwächste Glied ist, wenn der also
> z.B. 200V abkann?

Da die Spule aber den Stromfluss aufrecht erhalten möchte, haut diese 
die Spannung hoch. An Drain baut sich daher eine hohe Spannung von 
einigen 100V auf, die eigentlich nur durch die Drainkapazität und die 
parasitäre Kapazität der Spule begrenzt wird (falls der Mosfet nicht 
durchbricht). Wenn der Mosfet das ab kann passiert nichts weiter, die 
Energie pendelt ein paarmal zwischen Spule und Drainkapazität hin und 
her wird dabei irgendwo verheizt.

Im Vergleich zu den pulsförmigen Strömen der PWM und durch die Störungen 
vom Motor selbst, dürften die Störungen der Betriebsspannung minimal 
sein.

> Die ist aber meist grottenlangsam.
> Bevor die leitet, legiert dir u.U. schon das Gate durch :-o

Naja, z.B. 180ns beim IRF540 würde ich jetzt nicht unbedingt als 
grottenlangsam bezeichnen. Eine normale Schottky ist zwar schneller, 
aber im Vergleich zu einer 1N4007 mit ein paar µs ist die blitzschnell.
Die Diode ist aber uninteressant, denn die wird hierbei nie leitend.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Es geht um diese Schaltung:
Beitrag "Re: Mosfet Treiberspannung"
Benedikt K. wrote:
> An Drain baut sich daher eine hohe Spannung von einigen 100V auf
Sind das nicht minus einige 100V am Drain?
Und deshalb leitet die Diode nicht (egal ob intern oder dazugelötet).

>Im Vergleich zu den pulsförmigen Strömen der PWM und durch die Störungen
>vom Motor selbst, dürften die Störungen der Betriebsspannung minimal sein.
Ja, jetzt seh ichs auch :-/

> Naja, z.B. 180ns beim IRF540 würde ich jetzt nicht unbedingt als
> grottenlangsam bezeichnen. Eine normale Schottky ist zwar schneller,
> aber im Vergleich zu einer 1N4007 mit ein paar µs ist die blitzschnell.
Die 1N4007 ist zur Gleichrichtung von Netzfrequenzen gut geeignet, da 
spart man sich glatt den Kondensator parallel zur Diode. Aber z.B. eine 
1N4148 kann immerhin 4ns (gut, zwar nur mit 100mA, aber immerhin).

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Sind das nicht minus einige 100V am Drain?
>Und deshalb leitet die Diode nicht (egal ob intern oder dazugelötet).


Bei induktiver Last ist das korrekt, deshalb ja die Freilaufdiode über 
der Last.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Lothar Miller wrote:
>> An Drain baut sich daher eine hohe Spannung von einigen 100V auf
> Sind das nicht minus einige 100V am Drain?
> Und deshalb leitet die Diode nicht (egal ob intern oder dazugelötet).

Ja. Stimmt. Ich war in Gedanken bei einem Lowside Mosfet + Spule in der 
klassischen StepUp Konfiguration.
Bei einem P-Kanal mit Spule an Masse ist das Vorzeichen natürlich genau 
umgekehrt.

Autor: Michael L. (Gast)
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Hi,

merci fürs mitdenken.

P-Kanal wäre wirklich die Lösung. Mir ist nur noch keiner untergekommen 
der 130A könnte. (blöderweise hat eagle da nen Typ eingetragen, den ich 
übersehen hab zu löschen, sorry) Ich bräucht dann was vergleichbares zum 
IRL1004.

Gatespannung hab ich im Auge. Würde die per Z-Diode auf 15V begrenzen.

Eine dicke und schnelle Freilaufdiode ist über dem Motor. Hab sie nur 
nicht eingezeichnet. Da ist noch eine ganze Menge mehr vor dem Motor... 
Schalter, Mosfets für ne PWM und so (nee kann da nicht eingreifen, ist 
vergossen).

Hab gute Erfahrungen mit der Freilaufdiode UF600G oder oder MUR1620 
gemacht. Falls jemand nach einer sucht....

Grüße,
Michael

Autor: Jens G. (jensig)
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Bei Conrad gab's wohl einen p-Kanal, der wohl irgendwas um die 70A 
mitmacht - ein paar parallel schalten (nicht nur 2, sondern eher 4 von 
denen), und die 130A sind kein größeres Problem mehr.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der IRF4905 dürfte in etwa dem IRL1004 entsprechen.
Das Problem ist halt, dass P-Kanal Mosfets immer um den Faktor 3 
schlechter sind als gleich aufgebaute N-Kanal Mosfets.

3x IRF4905 parallel haben genau soviel RDSon wie ein IRL1004.

Falls du den Motor nur schalten willst (also ohne PWM), dann könntest du 
auch einen Highside Switch mit integrierter Ladungspumpe nehmen.
Sowas wie den BTS555. Ich weiß, der ist vielleicht etwas oversized, aber 
mit 7,7€ noch einigermaßen bezahlbar. Und er ist nahezu unzerstörbar.

Autor: Michael L. (Gast)
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Für mehrere Fets ist eigentlich kein Platz :(

BTS555...was für ein geiles Teil. Muss ich mir mal in Ruhe genau 
anschauen.
Wenn ich dafür dann keinen Controller und das ganze drumrum mehr brauch 
ist der ne echte Alternative.

Ich muss die Temperatur des Motors messen und wenn der zu heiß wird 
abschalten. Genauso wie bei kurzen Übrströmen (~100A/5 Sekunden).

Autor: Jens G. (jensig)
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>Für mehrere Fets ist eigentlich kein Platz :(

Um was für Strömchen geht es denn hier überhaupt. Wenn es hier wirklich 
an die 100A o. darüber gehen sollte, dann wird dir aber nicht wirklich 
zu helfen sein, denn auch wenn der Chip für die 130A spezifiziert ist - 
das TO220 Gehäuse ist i.d.R. nicht wirklich dafür geeignet (zumal im 
Bereich von 130A ohnehin mit einem Verlust im Bereich von Ptot zu 
rechnen ist). Also auch den IRL1004 wirste nur gruppenweise gebrauchen 
können dabei ....

Autor: Urs (Gast)
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> Sowas wie den BTS555. Ich weiß, der ist vielleicht etwas oversized, aber
> mit 7,7€ noch einigermaßen bezahlbar.
Oder LT1161, 4x Hi-Side, optionale Strombegrenzung, 5,60€

Autor: Michael L. (Gast)
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Es geht um Ströme im Bereich 80-100A für max. 5 Sekunden die 
abgeschaltet werden müssen.

Mir gehts eigentlich um eine trickreiche Schaltung, wie ich mir die 
Gatespannung erzeugen kann...

Autor: Urs (Gast)
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Ja aber warum diskret? Dafür gibt's doch ICs, da hast Du dann keinen 
Stress mit.

Autor: Michael L. (Gast)
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Gerne auch per IC. Ist mir viel lieber. Ich hatte nur keinen passenden 
gefunden. Der Tip mit dem LT1161 war super! Danke. Hab mir nun den 
LTC1255 und LTC1910 zum testen bestellt. Der kostet rund 2 Euro.

Merci!

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Es geht nur darum, den Motor bei Übertemperatur abzuschalten?
Warum dann kein Relais? Dafür wird es doch schnell genug sein.
Hat wenig Spannungsabfall und klackert schön.

Autor: Michael L. (Gast)
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Naja, relais machen sich in einem Akkuschrauber nicht so gut. Hab auch 
nur ca. 20x40mm platz. Sollte auch 50.000 Schaltzyklen halten...

Soll eine Kombination aus Temperatur und Überstrom werden.

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