Hallo allerseits, In einer Schaltung muss ich gezwungenermassen 10...50V (wird extern eingespiesen) und bis zu 12A high-seitig schalten. Die Einschaltzeit beträgt 100ms...x Stunden. Variante A ist ein P-MOSFET. V_GS bis -50V verträgt kaum ein FET. Von daher müsste ich eine Schaltung bauen, die diese Spannung begrenzt, z.B. mit einer Zener-Diode, parallel zu einem Gate-pull-up Widerstand. Zum Einschalten würde ich das Gate mit einem geregelten Stom nach unten ziehen, so die Idee, wegen des grossen Spannungsbereichs. Variante B wäre ein N-MOSFET. Das wäre mir lieber, wegen des im allgemeinen kleineren R_DS_on. Dazu gibts dann fertige bootstrap Treiber - doch durch das Entladen des Kondensators ist die Einschaltdauer begrenzt. Die Lösung mit Trafos scheint mir auch nicht so elegant... Gibts da noch andere Möglichkeiten (macht Variante A sinn?) und wie wird das am besten gelöst? Danke & Gruss, Tobias
Bei den angegebenen Schaltzeiten könnte man auch auf Relais zurückgreifen. Da ist dann aber die Frage, wie viele Schaltzyklen das Bauteil überleben muß. Ansonsten, wenn die zu schaltende Eingangsspannung nicht deine Betriebsspannung ist, könntest du deine Schaltung auch "floaten". Deine Schaltung arbeitet dann immer zB. 12V unter bzw. über deiner zu schaltenden Leitung.
Eine Hilfsspannung 3-10V mit kleinem Strom auf den 10..50V erzeugen und dann einen N-FET damit ansteuern. Erzeugen Z.B. aus Rechteksignal 3-10V und 2 Kondensatoren/Dioden. Treiber einfachste Variante: Widerstand von 33K (0.1W bei 60V) zwischen Hilfsspannung und Gate, das an Kollektor von NPN der 60V kann als Treiber. Schaltet recht langsam (10-100 us) ein aber recht schnell aus. Basiswiderstand des NPN Treibers nicht zu klein oder Evtl. noch Serienwiderstand zum Gate falls es langsamer ausschalten soll.
Danke Dogbert, das klingt interessant. Mit einer Ladungspumpe also - aber mir ist noch nicht klar, wie ich die auf die 10...50V drauf setz. Ausserdem müsste die Spannung ja im ausgeschalteten Zustand nur ca. 10V betragen (bei V_GS_max=10V, zum Beispiel) und dann erst beim Einschalten mit der Source zusammen hochkommen, oder? Vielleicht versteh' ich das auch falsch. Eine Skizze wäre toll!
Du kannst die Hilfsspannung auch über einen winzigen DC/DC- oder AC/DC-Wandler erzeugen. Viele davon sind Potentialgetrennt.
Eine weitere Möglichkeit ist: Ein einfacher 555, zappeln lassen; möglichst mit 12V; Ausgang entkoppeln über Kondensator und mittels Diode gleichrichten. Macht Usup + ca. 12V. Bringt genug Leistung um einen FET dauerhaft durchzuschalten.
Danke - aber eben, bei einem N-FET muss ja die Spannung mit der Source hochgehen. Da könnte ich mir nur den winzigen DC-DC converter vorstellen, potentialgetrennt. Leider aber hab' ich insgesamt vier FETs (in der gleichen Konfiguration) die ich getrennt schalten muss - und dann bräuchte ich für jeden einen Wandler, oder?
Wenn die Teile nicht zu sehr elektrisch voneinander getrennt sind: Nein. Wandler haben meist eine Leistung von einem Watt und mehr. Schaltest Du EINE Spannung, so reicht auch eine Schaltspannung. Bei der 555-Variante reichen in diesem Falle ein Zappler (bis 200 mA) und 4 Kondensatoren mit Diode.
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Leider versteh' ich das immer noch nicht ganz. Im ausgeschalteten Zustand sollen am Gate 0V anliegen, das ist klar. Beim Einschalten aber muss das Gate doch einen Sprung von - sagen wir - 10V nach 10V + U_supp machen, um ein konstantes U_GS hinzukriegen (siehe Bild). Wie würde das mit einem DC-DC converter ausschauen? Danke vielmal!
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Wenn das Teil potentialgetrennt ist, ist das Ganze recht einfach.
Wahrscheinlich ist Lösung A mit nach Bedarf 1..n zusätzlichen parallelen P-Mosfets weniger Aufwand als DC-DC-Wandler, Ladungspumpe etc. EDIT: Nach kurzem Nachrechnen nehme ich diese Aussage zurück.
Tom K. schrieb: > Wahrscheinlich ist Lösung A mit nach Bedarf 1..n zusätzlichen parallelen > P-Mosfets weniger Aufwand als DC-DC-Wandler, Ladungspumpe etc. Ich denke, wenn man mehrere FETs an der gleichen Spannung schalten will, ist ein einzelner DCDC-Wandler die billigere und einfachere Lösung. Schaltplan siehe Amateur. Gruss Harald
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Danke, Amateur. Dann hätte ich aber beim Einschalten eine V_GS von beispielsweise 60V und auch bei den grössten Distris finde ich keinen FET, der das verträgt. Das ist, wieso ich meinte, dass ein solcher DC-DC an die Source angehängt werden müsste, damit er beispielsweise immer V_source + 10V macht. Dann bräuchte ich einen DC-DC pro FET. Okay.., eine weitere Möglichkeit wäre, diese "aufgesetzte" Spannung über eine Stromregelung in die Gates einzuspeisen, das wäre gar nicht schlecht, oder? (siehe Bild)
Die größte VGS war mal 40V bei ich glaube VN0600D vor 30 Jahren. Heutige MOSFETs halten wesentlich weniger aus. Nimm doch einfach einen irgendwie Taktgenerator und dahinter einen Treiber z.B.: CMOS-Inverter, danach einen Übertrager und danach einen Brückengleichrichter. Damit steuerst du das Gate direkt an, minus an S. Vermeidet alle Probleme mit Transienten. Falk hat mal was gepostet inkl. aktiver Ladungshaltung entsprechend der IRF-AppNote.
Danke für den Tipp, aber Übertrager und Brückengleichrichter sind recht teuer, in vierfacher Ausführung; Das würd' ich dann doch lieber so wie vorhin skizziert umsetzen - wenn ich einen günstigen DC-DC finde... Als Stromregler würde ich diese hier einsetzen: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSSI2021SAY.pdf das sollte doch funktionieren, oder?
Mit einem NE555 und einigen Kondensatoren läßt sich ein Spannungsvervielfacher aufbauen, der auch die 60V liefert. Es sind ggf. mehrere Stufen notwendig. einfach ausprobieren. Die Ansteurung geht mit einem NE555, jedem anderen Rechteckgenerator, einem Mikrocontroller u.s.w. Natürlich auch mit einem Sinus. Joe
Danke, Joe. Aber ich denke, damit ists noch nicht getan. Zum Einschalten der N-FETs darf ich ja nicht die 60V ans Gate legen - und ausserdem ist hier die Speisung des Leistungsteils ja variabel, von 10...60V.
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Irgendwie habe ich vergessen die Schaltung mit dem 555 beizufügen. Vergiss bitte die Dimensionierung. Es geht darum eine Spannung oberhalb von V1 zur Verfügung zu stellen. Durch weitere Kondensatoren (C1) und zugehörige Dioden (D1+D2) können auch weitere, durch Kondensatoren getrennte, "Überspannungen" erzeugt werden. Stehen als Zweitspannung nur 5V zur Verfügung, so kann dieses Konzept auch mit einer Spannungsverdopplung verwendet werden. Moderne FETs brauchen aber oft weniger Steuerspannung.
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Danke, ich verstehe. Das ist eine Ladungspumpe, die etwas auf die andere Spannung "oben drauf schiebt". Ich persönlich würde am "out" des 555 noch einen entsprechend Strom- und spannungsfesten FET als Treiber anhängen, auch wenn der 555 recht viel treiben kann. Das Prinzip bleibt ja dasselbe. Nachfolgend würde ich aber immer noch meine Schaltung, wie nochmals angehängt verwenden, oder gäb's da auch was besseres?
Hier eine Auswahl: http://www.infineon.com/cms/en/product/switches:-high-side,-low-side/profet-tm-smart-high-side-switches/channel.html?channel=db3a30433e0d3017013e11bbf3e10a2f
Warum eigentlich nicht...? Danke - ich bin grade beim BTS555 gelandet, den's nicht mehr gibt und dann eben auch bei Infinion... Muss mich da mal umschauen. Sind wohl etwas teurer, aber durchaus eine "plug&play"-Alternative, wenn ich da was passendes finnde...
Hmm.., ab 50 Volt und 10A gibts da nur noch den BTS50085 - und der ist schon ziemlich teuer. Muss mal bei den Konkurrenten gucken, ob sie da was passenderes haben, denn die 50A brauche ich nicht...
Du hast wenig Ahnung und machst gerne die Vorschläge alter Hasen madig. Nee! Schau dir erstmal intensivst die Ideen anderer an.
Hi Abdul, Danke für deinen Beitrag. Welche meiner Einwände stimmen denn nicht? Ich will wirklich niemanden kritisieren, sondern einfach eine machbare und gute Lösung finden. Du schreibst das grade auf meine Antwort zu den smart high side drivers hin. Hab' ich da was übersehen, gibt es noch andere Typen als den BTS50085, die zu meinen Anforderungen passen?
Es gibt solche Schalter von diversen Herstellern. NXP wurde noch nicht genannt. Toshiba hat glaube ich auch welche. Mußt halt selber suchen. Was mich stört ist deine Preisvorstellung. Was soll an einem Brückengleichrichter teuer sein? Und ein Übertrager z.B. als Ethernet-Übertrager beschafft, ist auch nicht wirklich teuer wenn man betrachtet das du 50A bei irgendwas 50V schalten willst. Es ist nunmal so: Wer es superbillig haben will, produziert in Großserie und hat dann auch die technischen Resourcen eine optimale Lösung selbst zu entwickeln. Da kommt sofort der Beigeschmack einer Wissens-Abzocke durch ein mieses Unternehmen auf bzw. die andere Möglichkeit: Totale Unerfahrenheit, Überheblichkeit und Naivität eines Fragenden. Ordne dich selber ein.
Danke, Kalus. Danke auch an Abdul. Ich bin eine 1-Mann Firma. Die Übertrager und Gleichrichter etc. würd' ich dann 4-fach benötigen und das schien mir teuer - oder vielleicht besser gesagt, ein Stück teurer als z.B. ein einzelner DC-DC-Converter, der die Gate-Spannung für alle FETs erzeugt. Du schreibst von 50A, aber das will ich gar nicht schalten, sondern nur 12A. Reg' dich bitte nicht auf, darüber. :-) Ich hab' mich eben eingeordnet.
Alle realen Möglichkeiten für kleinere Stückzahlen wurden genannt. Die teuren wie PVI, Piezotransformer usw. willst du ja nicht. Der Rest ist einfach abwägen und Excel-Tabelle für die Preise. Viel Spaß.
Mitm Optokoppler das Gate auf Source ziehen, zum Abschalten. Für den ON-Zustand einen Pull-Up-Widerstand zum Drain, 10V-Zener ans Gate gegen Überspannung, feddsch.
>Für den ON-Zustand einen Pull-Up-Widerstand zum Drain
?!?!
Wie hoch ist die D-S Spannung im eingeschalteten Zustand ?
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