Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sparsamer Logic-Level-Mosfet


von Matze (Gast)


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Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem sparsamen Mosfet der mit 3.3V bis 8V 
arbeitet.

Das Problem ist, ich habe noch nie zuvor mit Mosfets gearbeitet, stimmt 
die obige erste Schaltung (schaltung1.png)?
Wenn der Schalter geschlossen wird, soll die Last mit Spannung und Strom 
versorgt werden (VCC1 kann, aber muss nicht dieselbe Spannungsquelle wie 
VCC2 sein).

Zur zweiten Schaltung (schaltung2.png), ist die korrekt, wenn ich einen 
Eingang habe, der mit 3.3V High 'versorgt' werden muss?

Als MOSFETS habe ich mir bereits IRF3708 oder IRLIZ34N rausgesucht.
Könnt ihr mir noch andere empfehlen, auch in SMD-Bauweise?

Viele Grüße und vielen Dank,
Matze

von Udo S. (urschmitt)


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Mosfets sind immer sparsam, weil durch ihr Gate keine Strom fliesst. 
Strom fliesst nur dann wenn die Gate Kapazität umgeladen werden muss.
Mit deinem 100M Widerstand wird das Gate beim Ausschalten nur sehr 
langsam entladen und damit wird der Mosfet lange im linearen Bereich 
sein, was bei größeren Strömen zu seiner Überhitzung und zum Tod führen 
kann.
Besser wäre statt des Einschalters ein Umschalter, der das Gate beim 
Ausschalten auf Source Potential legt.
Oder ein Treiber.

: Bearbeitet durch User
von Matze (Gast)


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Hallo Udo,
danke für die Antwort.
Welche Größenordnung für den Widerstand wäre denn besser, 10MOhm? Oder 
gibt es evtl. auch Mosfets, bei denen das Entladen schon integriert ist, 
sobald am Gate keine Spannung mehr anliegt?

Die Schaltungen sonst sind so korrekt?

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Matze schrieb:
> Welche Größenordnung für den Widerstand wäre denn besser, 10MOhm? Oder
> gibt es evtl. auch Mosfets, bei denen das Entladen schon integriert ist,
> sobald am Gate keine Spannung mehr anliegt?

Schau ins Datenblatt unter Gate Charge. Damit kannst du ausrechnen, wie 
groß die Zeitkonstante des Gateentladevorgangs ist und wie groß damit 
die Verlustleistung / Zulässigkeit deiner Schaltung ist.

Für Rgs nehme ich meistens für seltenes Schalten (handbetätigt) ~100 kΩ.

von Udo S. (urschmitt)


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Wie gesagt: ein Umschalter oder (Totem Pole) Treiber.

Matze schrieb:
> Die Schaltungen sonst sind so korrekt?
Nein
In deinem 1. Bild schaltet du übrigens nicht die Last, sondern machst 
einen Kurzschluss.
Im 2. Bild versuchst du mit einem N Kanal Mosfet High Side zu schalten. 
Das funktioniert so nicht, du musst die Masse der Last schalten

Du solltest dir erst mal die Grundlagen von Mosfets anschauen
Siehe
Transistor
Mosfet-Übersicht

von Operator S. (smkr)


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Matze schrieb:

> Die Schaltungen sonst sind so korrekt?

Leider nein. Was viel schwerwiegender als der zu grosse Widerstand ist, 
ist deine Beschaltung eines N-Mosfets als highside driver.

Entweder musst du einen p-mos nehmen, oder die Spannung am Gate muss 
höher als die Spannung an Source. So wie du schalten möchstest, liegt 
aber an Source dieselbe Spannung an, wie an Gate, womit er nicht sauber 
durchschaltet.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Bei schaltung2 sperrt T1 "feste", wenn S1 offen ist (Ugs < 0), und 
immernoch, wenn S1 geschlossen ist (Ugs = 0).
Bei schaltung(1) hat er sich glaube ich nur verhaspelt mit den 
Supply-Symbolen. Am Drain kommt natürlich nicht die Versorgung, sondern 
Last- ; Last+ hängt an der Versorgung.

Wenn S1 wirklich ein Schalter ist (also handbetrieb), dann braucht man 
da keinen Treiber. Das wäre kompletter Overkill.

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Matze schrieb:
> Die Schaltungen sonst sind so korrekt?

Nein.

Bei Schaltung 1 schließt der T1 die VCC_2 kurz (die GNDs der beiden VCC 
müssen ja verbunden sein, sonst hast Du keinen Stromkreis für den 
Laststrom).

Bei Schaltung 2 schaltet T1 nicht vollständig durch, und zwar ist die 
Source um die Gate-Source-Spannung niedriger als VCC_1.

D1 ist unnötig (und im T1 bereits vorhanden). Falls Du eine induktive 
Last hast brauchst Du eine Freilaufdiode parallel zur Last.

Gruß Dietrich

von Udo S. (urschmitt)


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Marian B. schrieb:
> Wenn S1 wirklich ein Schalter ist (also handbetrieb), dann braucht man
> da keinen Treiber. Das wäre kompletter Overkill.

Ich hatte ja gesagt ein Umschalter ODER ein Treiber.
Die Überschrift "Sparsam" impliziert für mich daß er keinen 
Entladewiderstand im KOhm Bereich will.

von Matze (Gast)


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Hallo miteinander,

danke für die Antworten, ich hab die Schaltung nochmal überarbeitet und 
einen Treiber verwendet (ICL7667).
K1 und K2 sind Klemmen an die die Last angeschlossen wird (darf nicht 
verpolt werden).
Beide VCC_1 sind die gleiche Quelle.


Die Schaltung mit Mosfet ist nötig, weil die Schalter die ich benutze 
leider nur 50mA verkraften und sie schon eine Indikator-LED schalten 
(hab sie mal mit eingezeichnet).

Viele Grüße,
Matthias

von Easylife (Gast)


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Den Treiber kannst du dir komplett sparen.
Nimm statt dessen einfach einen 100 Ohm Widerstand (zwischen Schalter 
und Gate). An das Gate legst du dann noch einen 10-100K Widerstand zu 
GND.
Fertig.

von Takao K. (takao_k) Benutzerseite


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Es kann u.U. Sinn machen einen Mikrocontroller zu verwenden, z.B. 16F5x, 
mit sehr langsamem Takt, z.B. 32 KHz crystal.

Damit koennen mehr als ein MOSFET angesteuert werden. Wiederstand 
braucht es dann nicht.

SMD MOSFETs z.B. 2n7002 oder BSS138.

Im thread keine Angabe ueber den Strom (Amperes).

von Matze (Gast)


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Hallo,
danke für die Antworten.

Das mit dem 100-Ohm-Widerstand find ich nicht so toll, da werden fast 80 
mA verbraten, das ist zu viel. Oder ich such mir einen Mosfet der bei 
1.2V schaltet und setz den hinter die LED.

Mikrokontroller ist zu sehr Overkill.

Den BSS138 guck ich mir mal an, danke, der sieht passend aus!

Stimmt denn jetzt meine Schaltung?

Viele Grüße,
Matze

von Mike (Gast)


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Matze schrieb:
> Das mit dem 100-Ohm-Widerstand find ich nicht so toll, da werden fast 80
> mA verbraten, das ist zu viel.

Der 100Ω-Widerstand soll zwischen Schalter und Gate. Wie kann da so viel 
Strom fließen. Hast du die MOSFET-Grundlagen immer noch nicht gelesen.

Udo Schmitt schrieb:
> Du solltest dir erst mal die Grundlagen von Mosfets anschauen

von Easylife (Gast)


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Mike schrieb:
> Matze schrieb:
>> Das mit dem 100-Ohm-Widerstand find ich nicht so toll, da werden fast 80
>> mA verbraten, das ist zu viel.
>
> Der 100Ω-Widerstand soll zwischen Schalter und Gate. Wie kann da so viel
> Strom fließen. Hast du die MOSFET-Grundlagen immer noch nicht gelesen.
>

Jenau. Der einzige Strom der da - sehr kurzzeitig aber heftig - fließt 
ist der, der das Gate auflädt. Den Widerstand empfehle ich dir, um das 
Gate und den Schalter zu entlasten.

von Axel (Gast)


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Der Arme Schalter...
Der Widerstand soll parasitäre Schwingungen im UKW Bereich verhindern.

von Marius S. (lupin) Benutzerseite


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Takao K. schrieb:
> Es kann u.U. Sinn machen einen Mikrocontroller zu verwenden, z.B. 16F5x,
> mit sehr langsamem Takt, z.B. 32 KHz crystal.
>
> Damit koennen mehr als ein MOSFET angesteuert werden. Wiederstand
> braucht es dann nicht.

Ja, da muss ein PIC rein, sonst geht das nicht.

Versuch es bloß nicht mit einem AVR, mit dem schwingt deine Schaltung 
nur und der FET raucht ab.

Ich würde einen dsPIC empfehlen. Das Signal des Schalter kann man dann 
über einen FIR Filter mit ~2000facher Ordnung filtern um Störungen und 
Prellen zu vermeiden.

Natürlich sollte man auch ein Display und eine FFT zur Anzeige des 
Schalter-Spektrums vorsehen.

SCNR

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