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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Korrekte Ansteuerung P-Kanal Mosfet mit TTL-Pegeln


Autor: Sven L. (svenl)
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Hallo Forum,

ich habe schon im Forum über die korrekte Ansteuerung eines 
P-Kanal-Mosfet's mit TTL-Pegeln gesucht, jedoch immer wieder "nicht 
100%ig korrekte" Schaltungen gesehen.

Ich möchte die Mosfets (7 Stück) über einen BCD-zu-1-aus-8-Decoder 
(i8205/74HC138) ansteuern. Ausgang des Decoders sind TTL-kompatible 
Pegel mit max. 25 mA Strombelastbarkeit.

Ich möchte über die 7 FET's Zeitmultiplex mit einer Frequenz bis 500 Hz 
betreiben. Als P-Kanal-FETs habe ich mir den IRFR 5305 ausgeguckt, da 
der relativ niedrige RDSon für meine Anwendung wichtig ist. Der 
geschaltete Strom beträgt ca. 1-2 A, sollte also kein Problem für die 
FETs sein.

Die Source würde an die Versorgungsspannung (+5V legen), das Gate auf 
den entsprechenden Ausgangspin des Decoders. Zwischen Source und Gate 
würde ich einen Pullup-Widerstand in der Größenordnung 5-10k einsetzen. 
Die Last wird an den Drain des P-Kanal-FETs und GND angeschlossen.

Bei Active-Low des Decoderausgangs zieht dieser den Gate auf nahezu 0V 
und demzufolge Ugs des FETs auf < -4 V.

Sind meine Überlegungen soweit erst einmal richtig?

Bitte keine Hinweise, dass ich N-Kanal-FETs nehmen soll. Die Applikation 
funktioniert nur, wenn ich die High-Side schalte und das muss mit 
möglichst wenig Verlust funktionieren, deswegen auch dieser FET mit bis 
zu 31A Ids.

Viele Grüße!

Sven

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> und demzufolge Ugs des FETs auf < -4 V.
Das ist dann Vgsth. Und dort hast du laut DB dann schon mal einen 
garantierten Drainstrom von 250uA.

Sieh dir im DB mal das Bild Nummer 1 an. Das geht bei Vgs=-4,5V 
überhaupt erst los. Die "richtigen" Daten (z.B. Rds = 60mOhm) sind bei 
einer Vgs von -10V angegeben...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Sven L. (svenl)

>Ich möchte über die 7 FET's Zeitmultiplex mit einer Frequenz bis 500 Hz

Wer wil das heutzutage nicht? ;-)

>betreiben. Als P-Kanal-FETs habe ich mir den IRFR 5305 ausgeguckt, da
>der relativ niedrige RDSon für meine Anwendung wichtig ist. Der
>geschaltete Strom beträgt ca. 1-2 A, sollte also kein Problem für die
>FETs sein.

Gehts nicht noch ne Nummer größer? Das ist ein 30A FET. Und der will 
normalerweise mit 10V am Gate angesteuert werden.

>Die Source würde an die Versorgungsspannung (+5V legen), das Gate auf
>den entsprechenden Ausgangspin des Decoders. Zwischen Source und Gate
>würde ich einen Pullup-Widerstand in der Größenordnung 5-10k einsetzen.

Wozu? Der nützt nur was, wenn dein 8:1 Dekoder auch Tristate kann. Kann 
er das?
Meistens haben die Dinger ein Enable-Pin, das braucht einen Pull Up oder 
Down.

>Die Last wird an den Drain des P-Kanal-FETs und GND angeschlossen.

Passt.

>Bei Active-Low des Decoderausgangs zieht dieser den Gate auf nahezu 0V
>und demzufolge Ugs des FETs auf < -4 V.

>Sind meine Überlegungen soweit erst einmal richtig?

Fast.

>möglichst wenig Verlust funktionieren, deswegen auch dieser FET mit bis
>zu 31A Ids.

Klar, um 2A zu schalten, du fährst ja auch mit dem 40-Tonner zum Bäcker.
Man kann ihn nehmen, ist aber schon "ein wenig" Overkill.

Versuchs mal mit IRF7416, siehe MOSFET-Übersicht. Ist zwar SMD, aber SO8 
ist noch leicht lötbar. Der hat bei 2A weniger als 100mV 
Spannungsabfall, dein dicker IRF5305 aber gut 200mV.

MfG
Falk

Autor: Sven L. (svenl)
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Ja, Du hast recht.

Ich bin auf High-Side und 5V Spannung festgelegt.

Wenn ich die verlustarm schalten will, so komme ich wohl um eine 
negative Hilfsspannung nicht vorbei, oder? - Nehmen wir mal -5 V bezogen 
auf GND, so könnte man den Decoderausgang über einen Bipolartransistor 
die -5 V auf das Gate schalten lassen.

Ugs sollte sich dann bei -10 V + Uce des Bipolartransistors einstellen 
und den FET für die benötigte Strommenge ausreichend durchschalten, 
oder?

Sven

Autor: Sven L. (svenl)
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Super!

Der IRF7416 scheint ideal für meine Zwecke zu sein!

Reicht eine Ugs von -4,5 V für 2 A aus? - Laut Datenblatt hat er da 35 
mOhm, was bei 2 A Ids ja locker unter der Maximalverlustleistung von 2,5 
W liegt.

Dann könnte ich mir die negative Hilfsspannung sparen.

Tut mir leid, dass ich so nach den Grundlagen frage, aber FETs habe ich 
bisher nur in der Form BF245 oder BF981 in HF-Schaltungen eingesetzt. 
Mit Power-MosFETs hatte ich noch nicht so viel am Hut.

Gruß!

Sven

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Sven L. (svenl)

>Wenn ich die verlustarm schalten will, so komme ich wohl um eine
>negative Hilfsspannung nicht vorbei, oder?

Doch, das Zauberwort heisst Logic Level MOSFET.

>Der IRF7416 scheint ideal für meine Zwecke zu sein!

Hab ich ja nicht ganz ohne Grund geschrieben.

>Reicht eine Ugs von -4,5 V für 2 A aus?

Ja.

> - Laut Datenblatt hat er da 35
>mOhm, was bei 2 A Ids ja locker unter der Maximalverlustleistung von 2,5
>W liegt.

Ob die dabei entstehenden 140mW akzeptabel sind . . .? ;-)

>Tut mir leid, dass ich so nach den Grundlagen frage,

You'r welcome.

MfG
Falk

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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Sven L. schrieb:
> Bitte keine Hinweise, dass ich N-Kanal-FETs nehmen soll. Die Applikation
> funktioniert nur, wenn ich die High-Side schalte und das muss mit
> möglichst wenig Verlust funktionieren,

Ähhhm - nimm' 'nen N-Kanal MOSFET!   ;-))

Autor: Sven L. (svenl)
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Ich vergaß zu schreiben, dass die Schaltung nur über 5 V 
Versorgungsspannung verfügt. :)

Deswegen wollte ich ja nach Möglichkeit auf weitere Hilfsspannungen 
verzichten.

Trotzdem allen Antwortenden vielen Dank für die Infos!

Ich werde das mit dem IRF7416 ausprobieren...

Viele Grüße!

Sven

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