N-Ch Mosfet als High-Side Swich bei 24 V - Ist das möglich?

[Thomas (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe ein 24-V Batteriesystem und möchte die Last gerne mit einem 
N-Ch Mosfet als High-Side Switch realisieren.

So wie ich die Skizze skizziert habe weiß ich, dass es nicht 
funktioniert, da der Mosfet nie richtig durchschaltet. (Ugs muss ja 
höher sein als die Systemspannung) Deshalb benötige ich für einen N-Ch 
High Side Switch immer eine Ladungspumpe o.ä. um eine höhere Spannung an 
Ugs zu erreichen. (Wenn ich das richtig verstanden habe)

Nun die Frage: Fast alle Mosfets haben eine maximal zulässige Ugs 
Spannung von 20 V. D.h. wenn meine Systemspannung schon 24 V ist, kann 
ich ja nicht eine noch höhere Spannung an Ugs anlegen.

Heißt das, dass ich mit einem solchen N-Ch Mosfet niemals Spannungen 
über 20 V schalten kann? Es gib schon ein paar mit Ugs(max) von 30 V, 
aber ich bin davon ausgegangen, dass man mit einem Mosfet locker auch 
höhere Spannungen schalten kann.

Oder was ist mein Denkfehler, welche Möglichkeiten gibts hier noch?

Danke für Hilfe, Gruß Thomas

[Harald W. (wilhelms)]

Thomas schrieb:

> ich habe ein 24-V Batteriesystem und möchte die Last gerne mit einem
> N-Ch Mosfet als High-Side Switch realisieren.

Kein Problem, wenn Du dem Fet eine GS-Spannung passender Größe
(typisch 5...10V) zur Verfügung stellst. Auf Deine 24V-Masse
bezogen brauchst Du also ca 30...35V. :-)
Gruss
Harald

[Εrnst B. (ernst)]

Tipp: Schau dich bei den "Smart HighSide Swiches"/PROFETs um, BTS555, 
BTS432, BTS462 & co.

Da ist die Ladungspumpe schon drinnen, zusammen mit jeder Menge 
Zusatzfunktionen, Schutzbeschaltungen usw.

Zu deiner Frage:

Thomas schrieb:
> Heißt das, dass ich mit einem solchen N-Ch Mosfet niemals Spannungen
> über 20 V schalten kann? Es gib schon ein paar mit Ugs(max) von 30 V,
> aber ich bin davon ausgegangen, dass man mit einem Mosfet locker auch
> höhere Spannungen schalten kann.


Den Mosfet interressiert nur die Spannungsdifferenz an seinen Beinchen.
Wo du im Schaltplan dein "GND"-Symbol hingemalt hast, kann der nicht 
lesen.
Deshalb kann man mit dem Mosfet auch viel höhere Spannungen schalten, 
solange die Spannungsdifferenz zwischen "G" und "S" im erlaubten Bereich 
bleibt.

[Thomas (Gast)]

Harald Wilhelms schrieb:
> wenn Du dem Fet eine GS-Spannung passender Größe
> (typisch 5...10V) zur Verfügung stellst

@Harald Wilhelms:
Muss diese Ugs-Spannung dann galvanisch getrennt sein? Denn sonst hab 
ich doch das Problem, dass mein Mosfet nie richtig durchschaltent oder?
Ich bin davon ausgegangen, dass Ugs immer höher sein muss als die 
Systemspannung...

Siehe Skizze, das Problem ist hier beschrieben:
http://frankheit.de/2009/08/13/high-side-switch-vs-low-side-switch-simulation/

[Harald W. (wilhelms)]

Thomas schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> wenn Du dem Fet eine GS-Spannung passender Größe
>> (typisch 5...10V) zur Verfügung stellst
>
> @Harald Wilhelms:
> Muss diese Ugs-Spannung dann galvanisch getrennt sein? Denn sonst hab
> ich doch das Problem, dass mein Mosfet nie richtig durchschaltent oder?
> Ich bin davon ausgegangen, dass Ugs immer höher sein muss als die
> Systemspannung...

So ist es.

> Siehe Skizze, das Problem ist hier beschrieben:
> http://frankheit.de/2009/08/13/high-side-switch-vs-low-side-switch-simulation/

So funktioniert es leider nicht. Da Du aber nicht der erste mit
diesem Problem bist, gibts da ne Menge Lösungen. Siehe auch Beitrag
von Ernst.
Gruss
Harald

[Thomas (Gast)]

Ok dann bin ich schonmal ein Stück weiter, vielen Dank!!!
Gruß Thomas

[Michael K. (Gast)]

Thomas schrieb:
> Nun die Frage: Fast alle Mosfets haben eine maximal zulässige Ugs
> Spannung von 20 V. D.h. wenn meine Systemspannung schon 24 V ist, kann
> ich ja nicht eine noch höhere Spannung an Ugs anlegen.

Relevant hierfür sind zweierlei Angaben:
Vds = das ist quasi die maximale Spannung, die er sperren kann
Vgs = das ist die maximale Spannung, die zwischen G & S anliegen darf


Thomas schrieb:
> Muss diese Ugs-Spannung dann galvanisch getrennt sein? Denn sonst hab
> ich doch das Problem, dass mein Mosfet nie richtig durchschaltent oder?
> Ich bin davon ausgegangen, dass Ugs immer höher sein muss als die
> Systemspannung...

Galvanische Trennung ist nicht nötig.


Je nachdem wie viele Teile du brauchst: von oben erwähnten BTS432 hätte 
ich noch ein paar über.

[Michael K. (Gast)]

Michael K. schrieb:
> Galvanische Trennung ist nicht nötig.
... und nicht möglich, da du diese ja mit S verbinden musst.

[Falk B. (falk)]

@ Thomas (Gast)

>So wie ich die Skizze skizziert habe weiß ich, dass es nicht
>funktioniert, da der Mosfet nie richtig durchschaltet. (Ugs muss ja
>höher sein als die Systemspannung) Deshalb benötige ich für einen N-Ch
>High Side Switch immer eine Ladungspumpe o.ä. um eine höhere Spannung an
>Ugs zu erreichen. (Wenn ich das richtig verstanden habe)

Ja.

>Nun die Frage: Fast alle Mosfets haben eine maximal zulässige Ugs
>Spannung von 20 V. D.h. wenn meine Systemspannung schon 24 V ist, kann
>ich ja nicht eine noch höhere Spannung an Ugs anlegen.

Jain. Deine Gatespannung muss "schwimmend" sein, d.g. immer bezogen auf 
Source. Die Differenz Gate-Source darf +/-20V nicht überschreiten. Das 
kann man sich so vorstellen, dass man eine Batterie mit 20V an Source 
anklemmt und mittels Schalter mit Gate verbindet. Dann ist es egal, 
welches Potential Source hat. Die Ansteuerung muss das berücksichtigen. 
Alles integrierten MOSFET-Treiber oder Intelligenten FETs tun das.

>aber ich bin davon ausgegangen, dass man mit einem Mosfet locker auch
>höhere Spannungen schalten kann.

Kann man auch.