Hallo, ich möchte FETs an meinen µC anschließen. Die FETs werden per PWM angesteuert. Normalerweise braucht man ja keinen Gate-Vorwiderstand. Da aber wie gesagt PWM zum Einsatz kommt, frag ich mich, ob mir die Gs/gd-Kapazitäten evtl. in den Weg kommen. In der Artikelsammlung (http://www.mikrocontroller.net/articles/Snippets#Wie_schlie.C3.9Fe_ich_einen_MOSFET_an_einen_Mikrocontroller_an.3F) steht, dass man bei Frequenzen ab 10kHz einen Vorwiderstand zum Umladen verwendet, ein typischer Wert sei 50-100 Ohm, aber leider steht nicht drin, wie man den berechnet. Auf den maximal zulässigen Portpin-Strom? Oder eher so, dass das Gate schnell entladen werden kann und der Portpin den Stoßstrom (hoffentlich) mitmacht? Wie "kritisch" muss man das betrachten? Der µC hat eine Betriebsspannung von 3.3V, die Last (LED) hängt an 5V, daher schalte ich den Pin open-drain (falls das wichtig ist). Ich verwende P- und N-Kanal FETs. Da die Ports nach dem Einschalten hochohmig sind, verpasse ich den N/P-FETs jeweils Pull-Ups bzw. Pull-Downs am Gate, damit sie nicht unkontrolliert durchschalten. Ralf
Wenn der µC nur mit 3.3 V betreiben wird, reicht der Spannungshub für die meisten MOSFETs nicht aus. Der Widerstand vor dem Gate ist im Wesentliche dazu da die Geschwindigkeit zu begrenzen für weniger Funkstörungen und damit man sich beim Layout keine großen Gedanken um Leitungsinduktivitäten, Wellenwiderstände und Induktive Kopplungen machen muß für Frequenzn im 100 MHz Bereich. Bei Treibern mit bipolaren Transistoren dient der Widerstand auch zu Strombegrenzung. Auch wenn man das in vielen Hobbyschaltungen so findet sollte man auf den Gate Widerstand nicht verzichten, vor allem dann nicht, wenn man nicht genau weiss wozu der da ist. Die LED nach 5 V zu schalten kann gerade noch gut gehen, wenn die Duchlaßspannung über etwa 1.8 V ist, also keine IR oder dunkelrote LED. Der Spannungshub am Ausgang vergrößert sich aber dadurch nicht.
Hi, ein kleiner Tip. Schau ins Datenblatt der MOSFETs und schau was der Hersteller bei Conditions für den Gate-Vorwiderstand angibt. Mach deinen eigenen Widerstand auf keinen Fall kleiner. Hier ein guter Artikel: http://imperia.mi-verlag.de/imperia/md/upload/article/416pdf_ansteuern_von_igbt_s.pdf Ich hätte aber auch ne Frage an dich. Was genau heist es wenn ein µC einen PWM-Kanal hat, was kann ich damit machen und wie greife ich softwaremäßig auf diesen Kanal zu?? Ich hab das noch nicht ganz kapiert und tappe da noch im dunkeln. Danke für eine Antwort. Jo
@Ulrich: Danke für deine Antwort, ich geh die Datenblätter der FETs nochmal durch. > Die LED nach 5 V zu schalten kann gerade noch gut gehen, wenn die > Duchlaßspannung über etwa 1.8 V ist, also keine IR oder dunkelrote LED. > Der Spannungshub am Ausgang vergrößert sich aber dadurch nicht. Es sind RGB-LEDs, deren Durchlassspannungen mit typ. 2.1V für rot, bzw. 3.2V für grün/blau angegeben sind. Das Minimum beim 20mA wird mit 1.9V/2.9V/2.9V angegeben, d.h. ich komm da evtl. schon in den Bereich rein mit der roten LED. Woher kommen die von dir erwähnten 1.8V? Ich hab die LEDs nach 5V geschaltet, weil als Maximum bei 20mA 2.5V/3.7V/3.7V angegeben wird. @Josef: Danke für den Link, werd ich mir durchlesen. > Ich hätte aber auch ne Frage an dich. Was genau heist es wenn ein µC > einen PWM-Kanal hat, was kann ich damit machen und wie greife ich > softwaremäßig auf diesen Kanal zu?? Ich hab das noch nicht ganz kapiert > und tappe da noch im dunkeln. Eine PWM ist ein (Rechteck)-Signal mit fester Frequenz, aber das Tastverhältnis ist variierbar, d.h. die Dauer von High/Low kann unterschiedlich sein. Mit PWMs kannst du z.B. LEDs dimmen, oder bei Motoren die Drehzahl regeln. Wie du auf den PWM-Kanal zugreifst, ist in erster Linie von deinem µC abhängig. Entweder er stellt eine Hardware-PWM zur Verfügung, oder du machst es mit einem Timer. In der Artikelsammlung findest du einige Artikel: http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_PWM http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation http://www.mikrocontroller.net/articles/PWM_foxlight http://www.mikrocontroller.net/articles/Soft-PWM Bei LEDs kannst du wie gesagt dimmen. Wenn du die PWM dann noch mit entsprechenden Optik-Algorithmen ansteuerst, kannst du z.B. lineare Farbverfläufe etc. realisieren. Hier im Forum gibts seeehr viele PWM/LED-Beiträge, einfach mal die SuFu draufhetzen. Ralf
Das minimum mit der LED Spannung ergibt sich dadurch, das bei 3.3 V Vcc die Spannung am Port nicht höher als 3.6, vielleicht 3.7 V sein darf. Damit hat man dann noch 1.3 bis 1.4 V and der LED wenn sie aus sein soll. für den "Aus" zustand muß man wenigsten etwa 200..300 mV unter normalen Flußspannung sein (-> Reststrom im µA Bereich). Bei Rot könnte es knapp werden. Als Abhilfe ggf. eine normale Si Diode in Reihe, dann sollte es sicher reichen.
> Das minimum mit der LED Spannung ergibt sich dadurch, das bei 3.3 V Vcc > die Spannung am Port nicht höher als 3.6, vielleicht 3.7 V sein darf. > Damit hat man dann noch 1.3 bis 1.4 V and der LED wenn sie aus sein > soll. für den "Aus" zustand muß man wenigsten etwa 200..300 mV unter > normalen Flußspannung sein (-> Reststrom im µA Bereich). Bei Rot könnte > es knapp werden. Als Abhilfe ggf. eine normale Si Diode in Reihe, dann > sollte es sicher reichen. Die Portpins sind 5V tolerant. Würde das o.g. überhaupt eine Rolle spielen, da ich ja den Portpin zum Ausschalten nicht auf High lege, sondern hochohmig schalte? Ralf
Hallo, der Gate-Vorwiderstand ist sowas, worum sich viele Gerüchte ranken. Prinzipiell macht er das Ein- und Ausschalten immer langsamer weswegen man ihn eigentlich überhaupt nicht mag (es sei denn aus EMV-Gründen) weil dadurch mehr Verluste entstehen. (MosFet bleibt während des Umschaltens länger im linearen Bereich.) Zum Schutz der Portpins ist er auch nicht wirklich nötig weil die CMOS Treiber ihren Strom schon selber begrenzen und bei der kleinen Gate-Source Kapazität an ihnen auch keine gefährlichen (thermischen) Verluste abfallen. Wenn man sehr hohe Leistungen schaltet kann es eine Rückwirkung durch die Drain-Gate Kapazität geben die u.U. dem Portpin schaden könnten. Bei solchen Leistungen verwendet man aber idR. sowieso einen dedizierten Gatetreiber. Der einzig wirkliche Grund liegt darin, dass es unter bestimmten Bedingungen bei bestimmten MosFets durch die Gate-Drain Kapazität am Gate zu einer (Eingangs-) Impedanz mit negativem Realanteil kommen kann. Die parasitären Elemente (Zuleitungsinduktivität, GS-Kapazität usw.) bilden einen Schwingkreis (bzw. mehrere verkoppelte) der dann zum Aufschwingen angeregt wird. Das will man vornehmlich aus EMV-Gründen (aber auch wegen der Rückwirkung und evt. Fehlfunktionen des MosFets) vermeiden. Daher fügt man einen kleinen Widerstand ein der den negativen Realanteil kompensiert und somit die Schwingungen der parasitären Impedanzen abklingt (denn durch die Schaltflanken werden sie immer angeregt) und nicht immer größer wird. Da das aber offensichtlich viele nicht wissen und viele die es wissen zu faul sind auszurechnen ob dieser Fall eintritt oder nicht, hat es sich eingebürgert immer einen Vorwiderstand zu verwenden. (Ja - manchmal fehlen einem auch die korrekten Daten um es auszurechnen) Weil man aber eben nicht rechnen will oder kann muss man sich auf Erfahrungwerte stützen. Und so kommen oft Werte um die 10 Ohm heraus. Viele Grüße, Martin L.
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