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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messaufbau für MOSFET (N) als Schalter


Autor: gast3 (Gast)
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Tag,

ich möchte gerne messen, welchen minimal Strom der MOSFET braucht um 
vernünftig/suaber durchzuschalten, auch bei Spannungsschwankungen (U = 
128...160...190). Wie baue ich dafür am besten den Messaufbau auf?

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Ja wie, was???

Genau welchen Strom willst Du denn messen?
Den ins Gate? Oder den durch Drain o. Source?

Wenn Dir das Prinzip vom MOSFET klar sein sollte, und Dich der Strom ins 
Gate interessiert, so sollte Du ja wissen, daß bei Ansteuerung mit DC 
(aka Gleichspannung) nur ein extrem geringer Leckstrom fließt.
Anders sieht das dann bei dynamischen Signalen, z.B. bei Schaltflanken, 
aus. Hier kommt das kapazitive Verhalten des Gates zum Tragen.

Ein MOSFET ist eben ein spannungsgesteuerter Schalter und kein 
stromgesteuerter wie beim BJT.
Sobald sich die Spannung am Gate ändert, gilt es einen Kondensator 
um-/aufzuladen, und dabei fließt dann ein resultierender Strom. Der 
sollte vom Treiber, egal wie simpel oder komplex auch immer der aussehen 
mag, geliefert wwerden können. Je schneller der MOSFET also schalten 
soll, desto mehr Strom wird benötigt um den Kondensator auch schneller 
um-/aufladen zu können.
Diese dynamischen Ströme zu messen wird kein Zuckerschlecken, da hier 
teilweise schon der Prüfaufbau mit seinen parasitären Kapazitäten und 
Induktivitäten das Meßsignal stark verfälschen können.

Irgendwo gab es mal einen Thread, den ich auf die schnelle nicht 
gefunden habe, wo jemand Paramtermessungen an einem MOSFET gemacht hat. 
Er könnte Dir davon 'ein Lied singen', wie schwierig das werden kann.

Sobald Du also genau weißt welchen Strom Du unter welchen Bedingungen 
messen möchtest, kann man Dir sicher besser weiterhelfen.

Bis dahin, Tschau mit au.

Autor: gast3 (Gast)
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Ja natürlcih. Ich wollte den Strom zw. Drain und SOurce messen. Ich will 
halt wissen welchen mindest Strom ich am Gate anlegen muss, damit der 
MOSFET richtig schaltet. Dafür muss ich ja den Strom zwi. D und S. 
messen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Die Testschaltung ist eigentlich in jedem Datenblatt zu finden, wie z.B. 
hier auf Seite 5, Fig 10a, oder auch auf Seite 6, Fig13b.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf540n.pdf

Nun brauchst du nur noch einen Impulsgenerator und einen passenden 
Mosfettreiber.

Bei den schnellen Schaltzeiten ist die Messung des Stromes aber alles 
andere als unkritisch:
Beitrag "Abschaltverhalten von Mosfets und IGBTs messen"

Autor: Michael (Gast)
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Hm, also eigentlich ist das "saubere" Durchschalten weniger vom Strom Id 
abhängig als vielmehr von der Spannung Ugs. Zumindest wenn es um kleine 
Ströme geht. In den Anhang hab ich mal Beispielhaft das Diagram Rds über 
Id vom BS270 aus dem Datenblatt von Fairchild gepackt. Ich nehm doch mal 
an, dass mit "sauber durchschalten" das Verhalten von Rds gemeint war. 
However, in den Diagramm kann man sehr schön sehen, dass bei großen Ugs 
keine Unterschiede bei Rds und kleinen Ids zu sehen ist, da ist Rds dann 
quasi konstant.

Autor: Michael (Gast)
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»Nun brauchst du nur noch einen Impulsgenerator und einen passenden
»Mosfettreiber.

Wieso das? Der TE will messen ab welchem minimalen Ids der Mosfet 
"sauber durchschaltet" und nicht wie schnell der Mosfet schalten kann. 
Dem TE geht es hier also um einen Großsignalparameter. Zumindest hab ich 
es so verstanden. Oder geht es auch darum, wie schnell der minimale 
Strom geschaltet wird? fragend zum TE gugg

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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(U =128...160...190) macht meiner Meinung nach wenig Sinn, wenn es darum 
geht welche Spannung man für einen bestimmten Strom anlegen muss. Die 
Spannungen beeinflussen aber vor allem die Schaltzeiten. Außerdem 
schreibt er ja, er möchte den notwendigen Strom für richtiges 
(=schnelles?) Schalten wissen. Im Statischen Betrieb ist kein Strom 
notwendig.

Autor: Anon Ymous (avion23)
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>Ich will
>halt wissen welchen mindest Strom ich am Gate anlegen muss, damit der
>MOSFET richtig schaltet.
Hat sich damit nicht jede Diskussion erledigt?

Autor: gast3 (Gast)
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Dieser MOSFET ist in einem Netzteil integriert, daher die möglichen 
Spannungssschwankungen. Ob der MOSFET schnell schalten muss ist 
ersteinmal nicht so wichtig. Das wichtigste ist, dass er eben sicher 
schaltet, trotz SPannungsschwankungen am Gate.

Autor: Michael (Gast)
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Wenn etwas unklar ist sollte man gegenfragen und nicht mit Killerphrasen 
kommen, das finde ich nicht "nett". Klar, einen Strom legt man nicht an 
aber vielleicht hat sich der TE nur verschrieben, ihm schwirrte Strom 
und Spannung im Kopf rum und er wollte eigentlich Spannung schreiben. 
Und obige Werte für die Spannung, da schätze ich mal, das waren 
08/15-Werte, also nur als Bleistift gedacht.

Autor: Jens G. (jensig)
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Tja, der TE hat zweimal vom Strom ins Gate gesprochen, erst beim letzten 
mal sprach er von Spannungschwankungen am Gate. Wobei er erst von 
Spannungsschwankungen ((U = 128...160...190) sprach - also eher wieder 
die am Drain - oder? Was denn nu ... Manche TE's bringen es einfach 
nicht so richtig zustande, mal eine ordentliche Problembeschreibung zu 
formulieren, was mir aber auch so den Hinweis gibt, die wissen gar 
nicht, was ein Mosfet überhaupt so richtig ist ...

Aber mal grundsätzlich, so wie ich die Frage verstanden habe: ob ein 
Mosfet richtig (im statischen Sinne) durchschaltet, hängt in allererster 
Linie von der Gatespannung ab (bezogen auf Source - also Ugs). Die 
Drainspannung (also Uds) hat da praktisch nicht viel zu sagen (Du kannst 
also auch Uds=1V sicher mit derselben Ugs schalten, wie 230V). Ugs 
beeinflußt in erster Linie den Rdson, also Einschaltwiderstand (im 
Schalterbetrieb). Sinnvolle Ugs für sinnvolles Durchschalten liegt bei 
08/15-Power-Mosis bei 3-4V. Wenn Rdson möglichst niedrig werden soll, 
dann sollte man Ugs an den für den jeweiligen Mosi spezifizierten Ugsmax 
heranbewegen (mit etwas Sicherheitsabstand).
Was so all diese Abhängigkeiten bzw. Parameter für Werte haben, mußt Du 
im Datenblatt des jeweiligen Mosis nachschauen.
Über den Rdson und dem Drainstrom (also Id) kannst Du dann den 
Spannungsabfall berechnen, oder auch die Verlustleistung im Mosi.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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gast3 schrieb:
> Dieser MOSFET ist in einem Netzteil integriert, daher die möglichen
> Spannungssschwankungen. Ob der MOSFET schnell schalten muss ist
> ersteinmal nicht so wichtig. Das wichtigste ist, dass er eben sicher
> schaltet, trotz SPannungsschwankungen am Gate.

Ob er 'schaltet' oder nicht hängt vom Arbeitspunkt ab. Der wiederrum ist 
abhängig vom Lastwiderstand und der Gate-to-Source-Spannung (Ugs) - dazu 
ist nur ein kurzer Blick in ein Datenblatt, und dort speziell auf das 
Diagramm wo der Drainstrom (Id) über die Ugs aufgetragen ist, nötig. 
Meistens sind dort mehrere Kennlinien eingezeichnet, die sich lediglich 
in der Temperatur unterscheiden.
Ermittle einfach den max. möglichen Laststrom, trage diesen Wert als 
gedachte horizontale Linie in das Diagramm ein, und am Schnittpunkt mit 
der Kennlinie gehe nach unten zur X-Achse und lese die dafür min. 
notwendige Ugs ab.
Bei Unterschreitung dieser Ugs arbeitet der MOSFET dann nicht mehr als 
Schalter, sondern als regelbarer Widerstand.
Das war's dann schon.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Gast3,

Du mußt nicht den Strom am Gate einstellen, sondern die Spannung 
zwischen Gate und Source. Das ist etwas ganz Unterschiedliches. Ich 
glaube, Du verwechselst Bipolar- und Feldeffekttransistoren (FET).

Es geht also um U_Gs. Wie groß U_Gs sein muß, steht im Datenblatt.

Ganz grob gesehen gibt es FET, die mit U_Gs=5V auskommen (damit sie mit 
Logikschaltungen betreibbar sind) und es gibt FET, die mit 
typischerweise 12V beschaltet werden. Mehr Spannung schadet in der Regel 
nicht, solange der Transistor nicht kaputt geht.

Mach bitte genauere Angaben zu Deiner Anwendung. Möglicherweise ist die 
beste Lösung für Dein Problem ja gar kein FET, sondern vielleicht ein 
Bipolartransistor, ein Relais, ein Schalt-IC oder ein integrierter 
Schaltregler.


Gruß,
  Michael

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