Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Daten zu MOSFET verstehen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,
versuche gerade mit dem Datenblatt vom Mosfet IRLZ44N zurecht zukommen, 
habe aber so meine Schwierigkeiten damit. Vielleicht könnt ihr mit 
weiterhelfen.

Ich benötige ca. 20V als Ausgang am Mosfet. Mir fehlt jetzt etwas der 
Überblick worauf ich genau achten muss.

Hier ist noch das Datenblatt:

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz44n.pdf

Wenn ich es richtig verstanden habe ist

V(BR)DSS die maximale Spannung die der Mosfet erzeugen kann.

VGS(th) die Spannung die nötig ist um den Mosfet zum laufen zu bringen. 
Das wären hier min 1V und max 2V

In den Diagrammen z.B Fig 1. stehen für VGS aber nur Werte von 2.5 bis 
15V.
Wie passt das zusammen?

Und wie müsste ich theoretisch vorgehen?
Also ich würde zuerst in Fig 1. für VDS= 20V den Strom ID ablesen. Dann 
mit dem Strom in Fig 3. gehen und den Wert für VGS ablesen.

Wäre dankbar für ein wenig Hilfe.

lg

von Aeh (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>V(BR)DSS die maximale Spannung die der Mosfet erzeugen kann.


Die maximal angelegte Spannung ueber Drain-Source.

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Carlton Banks (Gast)

>V(BR)DSS die maximale Spannung die der Mosfet erzeugen kann.

MOSFETs erzeugen keine Spannung, sie schalten sie.

>VGS(th) die Spannung die nötig ist um den Mosfet zum laufen zu bringen.
>Das wären hier min 1V und max 2V

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

>Also ich würde zuerst in Fig 1. für VDS= 20V den Strom ID ablesen.

Nein. Du legst 10-15V ans Gate, dann ist dein MOSFET SICHER 
durchgeschaltet.

von Leso Lego (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein MOSFET kann keine Spannung "erzeugen".

Ein MOSFET verhält sich grob gesagt wie ein ohmscher Widerstand, den man 
mit der Gate-Source-Spannung steuern kann.

Zusätzlich liegt noch eine "intrinsische Body-Diode" parallel zur 
Drain-Source-Strecke. Diese Body-Diode heißt deshalb "intrinsisch", weil 
sie automatisch durch den Aufbau des MOSFETS entsteht, ob man das nun 
will oder nicht.

Inwiefern der Widerstand der Drain-Source-Strecke von der Gatespannung 
abhängt, zeigen dir die verschiedenen Diagramme des Datenblatts. Man 
wird auf Grund dieser Diagramme feststellen, dass ein MOSFET bei kleiner 
Gate-Source-Spannung sehr unlinear ist, erst ab einer gewissen 
Schwellenspannung beginnt Drain-Source überhaupt erst zu leiten.

>VGS(th) die Spannung die nötig ist um den Mosfet zum laufen zu bringen.
>Das wären hier min 1V und max 2V

Das heißt, dass manche MOSFETs dieses Typs schon bei 1 Volt leiten und 
andere des selben Typs erst bei 2 Volt.

>In den Diagrammen z.B Fig 1. stehen für VGS aber nur Werte von 2.5 bis
>15V. Wie passt das zusammen?

Der Bereich von 2,5 - 15 Volt ist einfach der Bereich, in dem dieser 
MOSFET vernünftig arbeitet. Bei geringeren Gatespannungen kann es sein, 
dass er nicht durchschaltet, bei höheren Gatespannungen wird's 
gefährlich, weil das schon nahe an der Durchschlagsspannung der 
Gate-Isolation liegt.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Carlton Banks schrieb:

> versuche gerade mit dem Datenblatt vom Mosfet IRLZ44N zurecht zukommen,

> Wenn ich es richtig verstanden habe ist
> V(BR)DSS die maximale Spannung die der Mosfet erzeugen kann.

Ein MOSFET erzeugt keine Spannung. Er hält im gesperrten Zustand eine 
bestimmte Spannung aus, bevor er kaputt geht.

> VGS(th) die Spannung die nötig ist um den Mosfet zum laufen zu bringen.

Ein MOSFET läuft auch nicht. Er leitet den Strom zwischen Drain und 
Source nur unterschiedlich gut, je nachdem wieviel Spannung zwischen 
Gate und Source anliegt.

> Das wären hier min 1V und max 2V
> In den Diagrammen z.B Fig 1. stehen für VGS aber nur Werte von 2.5 bis
> 15V. Wie passt das zusammen?

Schau dir die Meßbedingung für VGS(th) an: VDS=VGS, ID=250µA. Mit dieser 
Spannung am Gate leitet der MOSFET also 250µA, wobei die Drainspannung 
dann genauso groß ist wie die Gatespannung. Hältst du das für einen 
praxisrelevanten Arbeitspunkt? Für einen derartig fetten MOSFET?

> Und wie müsste ich theoretisch vorgehen?

Kommt drauf an ob du den MOSFET als Schalter betreiben willst oder im 
Linearbetrieb.


XL

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für die Antworten.
Verwendet werden soll er um bei einer Regelung die Temperatur konstant 
zu halten, also die Spannung immer dementsprechend erhöhen oder 
verringern. Das wäre ja dann im Linearbetrieb.

Als LL FET müsste ich ja dann statt den 10-15V, 3-5V anlegen.

Da hörts dann aber auch schon wieder auf bei mir. Ich hab zwar 
inzwischen einiges über die Funktionsweise gelesen, aber wie ich jetzt 
beim betreiben vorgehe, da fehlt mir komplett der Zugang.

Den IRLZ44N habe ich ausgewählt weil er ein LL FET ist und ich damit die 
benötigen 20V schalten kann. Sollte der ungeeignet sein würde ich 
natürlich einen anderen auswählen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Carlton Banks schrieb:

> Verwendet werden soll er um bei einer Regelung die Temperatur konstant
> zu halten, also die Spannung immer dementsprechend erhöhen oder
> verringern. Das wäre ja dann im Linearbetrieb.

...

> Den IRLZ44N habe ich ausgewählt weil er ein LL FET ist und ich damit die
> benötigen 20V schalten kann.

Du bist verwirrt. Schalten oder linear regeln. Da mußt du dich schon 
entscheiden.

Allerdings sind Heizungen in der Regel träge, brauchen also keine 
besonders schnelle Regelung. Das heißt man kann per PWM regeln und den 
MOSFET als Schalter betreiben.


XL

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hehe ja war blöd ausgedrückt von mir.

Dann würde ich ihn als Schalter verwenden und per PWM regeln.

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Leso Lego schrieb:
> Das heißt, dass manche MOSFETs dieses Typs schon bei 1 Volt leiten und
> andere des selben Typs erst bei 2 Volt.

Eher: Manche MOSFETs sind unter 2V sicher gesperrt, andere erst unter 1V 
aber darüber leiten sienoch nicht, sondern fangen ganz langsam an zu 
leiten. Erst bei doppelt so hoher Gate-Spannung kann man von voll 
durchgeschaltet sprechen.
IR garantiert den Wert erst bei 4.5V (weil es ein LogicLevel Typ ist, 
normale erst bei 10V)

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Voll durchgeschaltet bedeutet dann das er bei angelegeten 4.5V die 55V 
schaltet?

von Roland .. (rowland)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau Dir das Diagramm "Fig1" im Datenblatt an. Es gibt jetzt zwar keine 
Kurve für eine Gatespannung von 4,5V, aber eine für 4V. Man sieht, dass 
der MOSFET sich bei 4V am Gate bis etwa 40A wie ein Widerstand verhält. 
Da die Kurve jedoch noch nicht deckend mit den anderen ist, ist der 
MOSFET also noch nicht ganz durchgeschaltet, aber nahezu. Zwischen 6V 
und den maximalen 15V am Gate ist im Diagramm quasi kein unterschied 
mehr, womit ab 6V der MOSFET praktisch voll durchgeschaltet ist.

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>@ Carlton Banks (Gast)

>Voll durchgeschaltet bedeutet dann das er bei angelegeten 4.5V die 55V
>schaltet?

Ja. Genauer, der Widerstand zwischen Drain und Source wird minimal, 
sowenig es der MOSFET halt kann (R_DS_ON).

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das heisst praktisch ich lege ca. 6V an den MOSFET, dadurch werden 55V 
geschalten, was dann dazu führen würde dass das Thermoelement eine zu 
hohe Temperatur misst (da um die 20V ausreichen um die Temperatur zu 
erreichen) und die Regelung per PWM dafür sorgt das die Spannung 
entsprechend angepasst wird.

von Badesalz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Carlton, ich glaube, bei dir fehlt es noch an viel mehr als bloss am 
MOSFET-Verständnis.

>Das heisst praktisch ich lege ca. 6V an den MOSFET, dadurch werden 55V
>geschalten,

Hat deine Spannungsquelle denn 55 Volt?

>was dann dazu führen würde dass das Thermoelement eine zu
>hohe Temperatur misst

Das Thermoelement wird wohl immer die Temperatur messen, die aktuell 
anliegt. Das hat doch nichts mit der Spannung zu tun.

>da um die 20V ausreichen um die Temperatur zu erreichen)

Woher weißt du das mit den 20 Volt? Wenn 20 Volt ausreichen, woher 
kommen dann die erwähnten 55 Volt?

>die Regelung per PWM dafür sorgt das die Spannung entsprechend
>angepasst wird.

Falsch. Die Regelung per PWM sorgt dafür, dass die LEISTUNG entsprechend 
angepasst wird.

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
E-technik ist nicht gerade meine Stärke wie man merkt ;)

Bisher habe ich noch gar keine Spannungsquelle.
Aber meinte ja auch wenn es etwas passenderes als den IRLZ44N gibt dann 
würde ich diesen auch nehmen bspw den IRLR8743.

Wieso hat das nichts mit der Spannung zu tun?
Die Temperatur ist doch direkt abhängig von der höhe der Spannung.

Ich bin auf einen Wert von 23W pro Heizdraht gekommen. Woraus sich dann 
die 20V ergeben haben.

von Badesalz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>E-technik ist nicht gerade meine Stärke wie man merkt ;)

Physik leider auch nicht.

>Bisher habe ich noch gar keine Spannungsquelle.

Wie kommst du dann auf deine 55 Volt?

>Die Temperatur ist doch direkt abhängig von der höhe der Spannung.

Die Temperatur an einem Heizelement wird sich bei Anlegen einer Spannung 
in Form einer asymptotischen Kurve an eine Gleichgewichtstemperatur 
annähern. Wie schnell diese Gleichgewichtstemperatur erreicht wird, 
hängt von der LEISTUNG ab, die an diesem Heizelement entsteht, und am 
Wärmewiderstand des Heizelements zur Umgebung.

Die Leistung berechnet sich wiederum durch Anwendung des Ohm'schen 
Gesetzes I = U/R sowie der einfachen Formel P = U*I

Du scheinst da die Vorstellung zu haben, dass sich beim Anlegen einer 
bestimmten Spannung quasi sofort eine dazu passende Temperatur 
einstellt, das ist schlicht und einfach falsch. Der Sachverhalt ist 
wesentlich komplizierter.

>Ich bin auf einen Wert von 23W pro Heizdraht gekommen.

Wie bist du auf diesen Wert gekommen?

>Woraus sich dann die 20V ergeben haben.

Dein Heizdraht hat also rund 17,39 Ohm?

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab die Gesamtenergie berechnet um 1g PLA zu schmelzen von 20°C auf 
230°C.

Daraus hab ich dann die Leistung berechnet um 0,035g Material pro 
Sekunde zu schmelzen.

Dafür kam ich auf P=13.3W

Dazu hab ich 10W Verlustleistung addiert und das ganze mit Faktor 2 als 
Regelreserve multipliziert.

P=47W

Der Draht hat R = 6.5 Ohms/foot

Um die Spannung zu senken schalte ich statt einem Draht zwei Drähte 
parallel.

So komme ich auf die 20V bzw genauer 18V

von Carlton Banks (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
in Reihe geschaltet meinte ich nicht parallel

von Badesalz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Ich hab die Gesamtenergie berechnet um 1g PLA zu schmelzen von 20°C auf
>230°C.

Was ist bitte "PLA"? Was hat die Schmelzwärme einer bestimmten 
Stoffmenge mit der erreichbaren Temperatur eines Heizdrahtes zu tun?

>Dazu hab ich 10W Verlustleistung addiert

Woher kommt jetzt diese Verlustleisung? Wie wurde die berechnet?

>Um die Spannung zu senken schalte ich statt einem Draht zwei Drähte
>parallel.

>So komme ich auf die 20V bzw genauer 18V

>>in Reihe geschaltet meinte ich nicht parallel

Also was jetzt? wenn du zwei Heizdrähte in Reihe schaltest, brauchst du 
ja wohl mehr Spannung und nicht weniger.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Badesalz schrieb:
>>Ich hab die Gesamtenergie berechnet um 1g PLA zu schmelzen von 20°C auf
>>230°C.
>
> Was ist bitte "PLA"? Was hat die Schmelzwärme einer bestimmten
> Stoffmenge mit der erreichbaren Temperatur eines Heizdrahtes zu tun?

Polymilchsäure (polylactic acid). Anscheinend will unser Freund einen 
Extruder für einen 3D-Drucker selber bauen. Bzw. die Heizung dafür.


XL

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.