Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik N-Fets als High Side Switch


von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Hi,
da meine Elektronikkenntnisse noch Lücken aufweisen, hier mal eine Frage 
FETs betreffend

Kann ich N-Kanal Fets als High Side Switch (siehe unten) verwenden?
Ich würde ungern P-Kanal-Fets einsetzen.
zu schaltender Strom wäre ca 2A.
1
      VCC        VCC        VCC
2
       +          +          +
3
       |          |          |
4
       |          |          |
5
    ||-+       ||-+       ||-+
6
    ||<-       ||<-       ||<-  IRLU2905 (haben noch Schotky-Diode
7
 R -||-+   G o-||-+   B o-||-+            zwischen Drain und Source)
8
       |          |          |
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       |          |          |
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       |          |          |
11
       V ->       V ->       V ->
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       -          -          -
13
       |          |          |
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       +----------+----------'
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       |
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       |
17
     | | | |
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     o_o_o_o
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    |  TLC5940
20
    | _ _ _
21
     o o o o
22
     | | | |
23
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Gruß
Vlad

: Verschoben durch Admin
von Floh (Gast)


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Geht, allerdings brauchst du für die Gateansteuerung entweder 
Ladungspumpen, Übertrager oder eine extra Versorgungsspannung. Du musst 
die GS-Kapazität halt auf vernünftige Werte aufladen können.

Ist halt aufwändig, und bei 2A braucht man m.E. nach keine 
N-Kanal-Mosfets.
Ich würd P-Kanal nehmen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Floh schrieb:
> Ich würd P-Kanal nehmen.
Ich auch: ein IRLML5203 für 20 Cent könnte da schon reichen...

Vlad Tepesch schrieb:
> Ich würde ungern P-Kanal-Fets einsetzen.
Warum?

von N.H. (Gast)


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wie bereits gesagt, musst Du halt eine Gate ansteuerung haben, die beim 
IRLU2905 ca 1-2V über USource liegt, USource ist eben wenn der FET ganz 
Durchschaltet nahezu identisch zu VCC, weshalb du zum durchsteuern eine 
Spannung brauchst die über VCC liegt.
Dafür gibts Gate-Treiber, aber die kannste Dir bei einem P-FET aber 
sparen.

Evtl. kannst Du dir die Schotky-Diode sparen, da der FET schon eine 
enthält, Außer die "Diode Forward Voltage" von 1.3V ist dir zu hoch

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Lothar Miller schrieb:
> Vlad Tepesch schrieb:
>> Ich würde ungern P-Kanal-Fets einsetzen.
> Warum?

Ich war der Meinung, dass man da dringend einen Mosfettreiber braucht.
Aber das gilt scheinbar nur, wenn VCC größer als der Ansteuerpegel ist.
Da hier aber beides 5V ist sollte es auch ohne Treiber gehen

N.H. schrieb:
> wie bereits gesagt, musst Du halt eine Gate ansteuerung haben, die beim
> IRLU2905 ca 1-2V über USource liegt, USource ist eben wenn der FET ganz
> Durchschaltet nahezu identisch zu VCC, weshalb du zum durchsteuern eine
> Spannung brauchst die über VCC liegt.

das verstehe ich nicht.
der ist doch ein Logic-Level-Fet und hat eine V_GS von 1-2V
VCC = V_Dist 5V und über den LEDs fällt maximal 3V ab.
dh V_S = 3V.
der High-Pegel der Ansteuerspannung sollte doch also ausreichen, oder 
nicht?

von Falk B. (falk)


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@  Vlad Tepesch (vlad_tepesch)

>Da hier aber beides 5V ist sollte es auch ohne Treiber gehen

Ja.


>der ist doch ein Logic-Level-Fet und hat eine V_GS von 1-2V

Und? Lies mal was zu dem Parameter, unter der Tabelle.

http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte

>VCC = V_Dist 5V und über den LEDs fällt maximal 3V ab.
>dh V_S = 3V.

Und wovon lebt dein TLC? Der will auch mindestens 1V sehen.

>der High-Pegel der Ansteuerspannung sollte doch also ausreichen, oder
>nicht?

Nicht. Du willst den FET SOLIDE durchsteuern, nicht nur funzelig ein 
paar mA durchlassen. Also muss V_GS eher 3,3-5V sein. Und da Source naha 
an 5V sitzt . . .

Nimm einen P-Kanal und gut, IRF7104 & Co.

MfG
Falk

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

du hast doch ganz richtig geschrieben Hi Side SWITCH - in einer solchen 
Schaltung werden die FETs voll durchgesteuert, sonst werden sie 
unangenehm heiss (nach deiner Beschreibung würden ja 2V am FET abfallen, 
korrekt angesteuert sind es mV).

Ausserdem braucht der TLC natürlich auch was zum arbeiten, damit er den 
Strom regeln kann, ist es schon richtig, ihn satt mit 5V zu verbinden. 
Und dazu sollte das Gate eben bei 8V oder mehr liegen.

Gruss Reinhard

von Bernd K. (bmk)


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Vlad Tepesch schrieb:
> das verstehe ich nicht.
> der ist doch ein Logic-Level-Fet und hat eine V_GS von 1-2V
> VCC = V_Dist 5V und über den LEDs fällt maximal 3V ab.
> dh V_S = 3V.
> der High-Pegel der Ansteuerspannung sollte doch also ausreichen, oder
> nicht?

Ist zwar schon durch Vorposter gesagt worden, aber ich versuche es noch 
mal.

Es genügt nicht, 5V an das Gate zu legen und zu meinen, er schaltet.
Nämlich dann nicht, wenn die 5V auf GND bezogen ist.

Der Highside-MOSFET interessiert sich nämlich nicht für eine Gate-
Spannung bezogen auf GND, sondern bezogen auf Source.

Und wenn er durchschaltet, liegt ja VCC am Drain und am Source an.
Ergo muss die Spannung am Gate VCC + 5V betragen also 5V höher
als die Versorgungsspannung. Und das muss man erstmal haben, entweder
als zusätzliche Versorgungsspannung oder als Ladungspumpe.

Hmmm, entweder trage ich jetzt Eulen nach Athen oder Vlad geht
ein Licht auf.

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Bernd K. schrieb:
> Hmmm, entweder trage ich jetzt Eulen nach Athen oder Vlad geht
> ein Licht auf.


Danke euch allen, ich denke ich habs jetzt  ;-)

Lothar Miller schrieb:
> ein IRLML5203 für 20 Cent könnte da schon reichen...

IRLM6401, IRLM6402 oder so sollten auch gehen, odeR?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Vlad Tepesch schrieb:
> IRLM6401, IRLM6402 oder so sollten auch gehen, odeR?
Meintest du den IRLM-L-6401 und den IRLML6402? Dann: Ja.

Du mußt allerdings berücksichtigen, dass der dann eingeschaltet ist, 
wenn oV am Gate anliegen. Sowas nennt man "low-aktiv"... ;-)

von Osche R. (Gast)


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Floh schrieb:

> Geht, allerdings brauchst du für die Gateansteuerung entweder
> Ladungspumpen, Übertrager oder eine extra Versorgungsspannung. Du musst
> die GS-Kapazität halt auf vernünftige Werte aufladen können.

Integrierte Highsidetreiber gibt's von Infineon oder STM für ein paar 
cent, und die haben gleich Strom- bzw Temperaturbegrenzung und Diagnose 
bzw Current Sense eingebaut. Da lohnt der Selbstbau nur in Sonderfällen 
oder aus akademischem Interesse.

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Lothar Miller schrieb:
>> IRLM6401, IRLM6402 oder so sollten auch gehen, odeR?
> Meintest du den IRLM-L-6401 und den IRLML6402? Dann: Ja.
>
ja sorry, da ist mir ein L abhanden gekommen

> Du mußt allerdings berücksichtigen, dass der dann eingeschaltet ist,
> wenn oV am Gate anliegen. Sowas nennt man "low-aktiv"... ;-)
das ist mir durchaus bewusst, aber danke

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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eine Frage noch allgemein zu Mosfets:
wozu sind die parallelen Dioden?
mal gibts keine, mal gibts eine normale Diode, mal ist es eine 
Schottky-Diode.
Wann braucht man was?

von Falk B. (falk)


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@  Vlad Tepesch (vlad_tepesch)

>wozu sind die parallelen Dioden?

Welche? Die im MOSFET? Die sind technologisch bedingt, aka parasitäre 
Diode, neudeutsch body diode.

>mal gibts keine, mal gibts eine normale Diode, mal ist es eine
>Schottky-Diode.

Es ist immer eine normale Diode, nix Schottky. Und sie ist in so gut wie 
allen MOSFETs vorhanden.

>Wann braucht man was?

Manchmal ganz praktisch als Freilaufdiode in Brückenschaltungen, 
manchmal nervend (MOSFET kann nicht invers sperren).

MfG
Falk

von Harald W. (wilhelms)


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Falk Brunner schrieb:

>>mal gibts keine, mal gibts eine normale Diode, mal ist es eine
>>Schottky-Diode.
>
> Es ist immer eine normale Diode, nix Schottky. Und sie ist in so gut wie
> allen MOSFETs vorhanden.

Da diese Bodydiode aber weder besonders schnell ist, noch einen
geringen Spannungsabfall hat, wird manchmal zusätzlich eine
Schottky-Diode parallel dazu ins Gehäuse gebaut.
Gruss
Harald

von Falk B. (falk)


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@  Harald Wilhelms (wilhelms)

>Da diese Bodydiode aber weder besonders schnell ist, noch einen
>geringen Spannungsabfall hat, wird manchmal zusätzlich eine
>Schottky-Diode parallel dazu ins Gehäuse gebaut.

Beispiel? Datenblatt?

Zusätzliche Schottkydioden sind mir bei MOSFETs nicht bekannt. Was es 
gibt, sind IGBTs, wahlweise mit oder ohne zusätzliche Diode im Gehäuse, 
das ist aber eine normale, schnelle oder ultraschnelle Siliziumdiode.

MfG
Falk

von Harald W. (wilhelms)


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Falk Brunner schrieb:
> @  Harald Wilhelms (wilhelms)
>
>>Da diese Bodydiode aber weder besonders schnell ist, noch einen
>>geringen Spannungsabfall hat, wird manchmal zusätzlich eine
>>Schottky-Diode parallel dazu ins Gehäuse gebaut.
>
> Beispiel? Datenblatt?

Tut mir leid, da müsste ich jetzt auch erst im INet suchen. Nach
meiner Erinnerung waren das spezielle Typen für sehr hohe Leistungen.
Gruss
Harald

von Vlad T. (vlad_tepesch)


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Ich dachte die zB im Datenblatt vom irlml6401 eingezeichnete Diode wäre 
eine Schottky-Diode, weil da solche Zacken dran sind.


Noch was anderes zur Ansteuerng:
ob der Pullup vor oder nach (vom µC aus gesehen) dem Serienwiderstand am 
Gate ist, sollte egal sein, oder?

von Anon Y. (avion23)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> @  Harald Wilhelms (wilhelms)
>>
>>>Da diese Bodydiode aber weder besonders schnell ist, noch einen
>>>geringen Spannungsabfall hat, wird manchmal zusätzlich eine
>>>Schottky-Diode parallel dazu ins Gehäuse gebaut.
>>
>> Beispiel? Datenblatt?

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/FDS6690S.pdf
fairchild hat eine ganzes Rudel davon. Enden alle auf *S.

Sonst einfach auf das syncfet o.ä. im Namen achten.

von Jens G. (jensig)


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>Noch was anderes zur Ansteuerng:
>ob der Pullup vor oder nach (vom µC aus gesehen) dem Serienwiderstand am
>Gate ist, sollte egal sein, oder?

Nicht ganz. Wenn der Pullup nach dem Serien-R ist, bilden beide einen 
Spannungsteiler, welcher die effektive Gatespannung verringert. Wie 
sehr, daß hängt vom Teilerverhältnis ab. Wenn Pullup rel. hoch, und 
Serien-R rel. niedrig, stört es aber nicht weiter.

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