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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mosfet mit µC ansteuern und Vorwiderstand


Autor: Michael T. (michelback)
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Hallo Zusamen,

ich möchte mit einem Mosfet eine Spannung von 3,3V und 12V schalten 
können. Wenn der Mosfet aus ist, liegen am Drain 12V an und der Mosfet 
soll diese Spannung sperren. Es sollen also keine 12V zur Source und zum 
Gate "durchkommen".
Dafür habe ich mir den FDB8832 rausgesucht. Jetzt ist allerdings die 
Frage, ob ich den Mosfet mit µC-Spannungspegeln direkt schalten kann. 
Mein µC gibt im schlechtesten Fall 2,8V (HIGH) heraus.
Reicht das aus? (Kenne mich mit Mosfets noch nicht so gut aus).
Die Schaltgeschwindigkeiten sollen relativ langsam sein (kHz-Bereich).

Was muss ich für einen Vorwiderstand am Gate anbringen? Ich nehme an, 
so, dass der maximale ausgangsstrom des Port-Pins nicht überschritten 
wird.
Falls der Mosfet defekt werden sollte, könnten unter umständen ja 12V 
anliegen. Wäre es da sinnvoll, den Vorwiderstand am Gate so zu wählen, 
dass der µC-Pin vor den 12V geschützt ist?

Grüße und Danke,
Michael

Autor: Peter Roth (gelb)
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Michael T. schrieb:
> Hallo Zusamen,
>
> ich möchte mit einem Mosfet eine Spannung von 3,3V und 12V schalten

Gleichzeitig??

> können. Wenn der Mosfet aus ist, liegen am Drain 12V an und der Mosfet
> soll diese Spannung sperren. Es sollen also keine 12V zur Source und zum
> Gate "durchkommen".

Liegt die Source an Masse?

> Dafür habe ich mir den FDB8832 rausgesucht. Jetzt ist allerdings die
> Frage, ob ich den Mosfet mit µC-Spannungspegeln direkt schalten kann.
> Mein µC gibt im schlechtesten Fall 2,8V (HIGH) heraus.

Im Datenblatt sind 5V angegeben, in irgendeiner Kurve auch mal 3V. Bei 
wenig Drainstrom (5A) mag das gehen mit 2,7V.

> Was muss ich für einen Vorwiderstand am Gate anbringen? Ich nehme an,
> so, dass der maximale ausgangsstrom des Port-Pins nicht überschritten
> wird.

so etwa 47 Ohm. Strom begrenzt auf etwa 50mA beim Umladen der 
Gate-Kapazität.

> Falls der Mosfet defekt werden sollte, könnten unter umständen ja 12V
> anliegen. Wäre es da sinnvoll, den Vorwiderstand am Gate so zu wählen,
> dass der µC-Pin vor den 12V geschützt ist?

Nein.

Grüße,  Peter

Autor: Michael T. (michelback)
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Hallo Peter,
vielen Dank für die schnelle Antwort.

Die 3,3V und 12V solen nicht gleichzeitig geschalten werden. Im prinzip 
suche ich lediglich 2 Schalter, die ich mögllichst stromsparend mit 
einem µC ansteuern kann. Beide Schalter müssen eine Spannung von 12V 
nach GND "blockieren" können. Vergiss erstmal die 3,3V. Der maximale 
Stromfluss wird bei ca 4A liegen.
Wenn du einen besseren Schalter parat hast, dann gerne her damit ;)
Problem ist eben, dass ich den Schalter mit Logic-Pegel (2,7V) 
angesprochen werden soll. Ich bin mir auch nicht sicher, ob der Mosfet 
da die richtige wahl ist. Aber da ich gelesen habe, dass Mosfets eine 
Leistungsarme Ansteuerung gewährleisten und ich Strom sparen möchte, 
habe ich nach MOsfets gesucht.
Woran erkenne ich eigentlich ab welcher Spannung der MOSGET schaltet? 
Das ist schon die Spannung UGS, oder?
Das mit dem Vorwiderstand am Gate habe ich noch nicht verstanden. Wie 
kommst du auf die 47Ohm und wie hängt das mit der Kapazität zusammen? 
kann der Widerstand auch größer sein?
Sorry wegen der vielen Fragen, aber MOSFETS sind noch sehr neu für mich.

Grüße,
Michael

Autor: yalu (Gast)
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> Dafür habe ich mir den FDB8832 rausgesucht.

> Mein µC gibt im schlechtesten Fall 2,8V (HIGH) heraus.

Das UGSth des FDB8832 ist maximal 3V>2,8V. Wenn du ein schlechtes
Exemplar erwischt, wird der Mosfet also gar nicht einschalten. UGSth ist
die Gate-Source-Spannung, bei der der Mosfet beginnt, leitend zu werden.
Um ihn ordentlich durchzuschalten, muss UGS aber deutlich größer als
UGSth sein. Der IRF7455 und der IRF7463 haben bspw. beide ein UGSth von
max. 2V. Das maximale RDSon ist im Gegensatz zum FDB8832 nicht nur für
10V und 4,5V, sondern auch für 2,8V bzw. 2,7V spezifiziert (beidesmal
20mΩ). Das ist die Sorte von Mosfets, nach denen du suchst. Natürlich
gibt es ähnliche Mosfets auch von anderen Herstellern.

> Das mit dem Vorwiderstand am Gate habe ich noch nicht verstanden. Wie
> kommst du auf die 47Ohm und wie hängt das mit der Kapazität zusammen?
> kann der Widerstand auch größer sein?

Je größer der Widerstand, desto weniger wird der µC-Ausgang belastet.
Allerdings wird dadurch die Schaltzeit verlängert, da die Gate-Kapazität
des Mosfets langsamer umgeladen wird. Langsames Umschalten führt
wiederum zu einer höheren Verlustenergie pro Schaltvorgang, die vor
allem bei höheren Schaltfrequenzen den Mosfet erwärmt. Der Widerstand
richtet sich also immer nach den konkreten Randbedingungen.

Falls der Mosfet nur ein paarmal pro Sekunde geschaltet wird, ist der
Widerstandswert unkritisch. Bei höheren Freqeuenzen (z.B.bei
PWM-Anwendungen) ist u.U. schon der interne Ausgangswiderstand der
µC-Ausgänge zuviel, so dass eine Treiberschaltung zwischen µC und Gate
eingefügt werden muss.

Autor: Michael T. (michelback)
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Super! Vielen Dank yalu! Hast mir sehr geholfen, das waren genau die 
Antworten nach denen ich gesucht habe!
Grüße

Autor: Oliver R. (superberti)
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Hi,

Der IRLU 2905 ist auch keine schlechte Wahl. Gibt es für wenig Asche bei 
Tante Angelika...

Autor: neugieriger (Gast)
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Interessehalber : Wie sieht der Schaltplan aus.

Autor: Michael T. (michelback)
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Vielen Dank an alle,
@neugieriger:
der SChaltplan steht noch nicht. Ausserdem hat sich jetzt wieder eine 
Änderung ergeben, so dass ich evtl gar keinen Mosfet brauche, der bis 
12V sperren kann. Aber meine Fragen sind alle beantwortet, dank euch 
allen. Mosfets brauche ich trotzdem noch in anderen Anwendungen, und 
jetzt weiß ich mehr darüber.
Grüße,
Michael

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