Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet antiseriell Ansteuerung


von Julian U. (julian_n)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Moin,
Ich bastel gerade an einer Möglichkeit antiseriell verschaltete Mosfets 
anzusteuern. Herausgekommen ist der Schaltplan im Anhang. Nachdem 
LTSpice das Okay gab, habe ich das Ganze auch ausprobiert und scheint 
einwandfrei zu funktionieren.

Da es so gut funktioniert, wundert es mich, dass man über diese relativ 
einfache Methode nichts im Internet findet! Was ich gefunden habe, waren 
meistens Schaltungen mit DC-DC Wandler, Photomos oder Photorelais (bin 
mir nicht ganz sicher wie die genau hießen).

Selbstverständlich kann ich mit dieser Methode kein PWM schalten (Nach 
Spice braucht er 15ms zum Abschalten), ist aber auch nicht geplant.

Daher die Frage: Übersehe ich hier irgendwas Grundlegendes, das mir der 
Mosfet demnächst in Magic Smoke verschwindet?

von Michael K. (Gast)


Lesenswert?

Warum überhaupt antiserielle Verschaltung bei DC ?
Zudem treibst Du immer eine Body Diode mit selbst wenn die Ansteuerung 
korrekt wäre.
Momentan treibst Du nur den oberen P-Fet und der untere arbeite als 
recht schlechte Diode.
Das schnachlangsam off ist liegt an Deinem 1M, dafür wird der brutal 
aufgeprügelt mit ohne R am Gate beim Einschalten.

Die Genialität dabei will mir gerade nicht recht einleuchten.

von Joe (Gast)


Lesenswert?

Warum so umständlich, wenn's auch einfacher geht?

Ein MOSFET reicht dafür aus.

Und dann das Gate von M6 über 10kOhm an +12V.

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

Michael K. schrieb:
> Warum überhaupt antiserielle Verschaltung bei DC ?

Ich habe der Übersichtlichkeit den Teil weggelassen, der danach kommt. 
Tatsächlich betreibe ich zwei dieser Einheiten parallel. Beide werden 
von zwei verschiedenen Batterien gespeist. Mit den Schalter kann ich 
dann auswählen, welche Batterie aktuell genutzt werden soll. Durch 
unterschiedliche Ladezustände würde ansonsten die vollere eingeschaltete 
Batterie die leere Batterie über die Body Diode laden und das ist nicht 
gewollt.

> Zudem treibst Du immer eine Body Diode mit selbst wenn die Ansteuerung
> korrekt wäre.
> Momentan treibst Du nur den oberen P-Fet und der untere arbeite als
> recht schlechte Diode.

Wie kommst du darauf, das der untere nicht öffnet? Beide haben genau die 
gleiche Gate-Source-Spannung (da parallel geschaltet) und schalten beide 
auf. Nach Spice ist die Spannung hinter beiden Fets 11,97V, ich 
bezweifle, dass das eine Diode hinbekommt.

> Das schnachlangsam off ist liegt an Deinem 1M, dafür wird der brutal
> aufgeprügelt mit ohne R am Gate beim Einschalten.

Das ist korrekt, könnte man in der Tat kleiner machen. Gatewiderstand 
ist auch korrekt.

> Die Genialität dabei will mir gerade nicht recht einleuchten.

Vielleicht jetzt :D

von Peter (Gast)


Lesenswert?

Michael K. schrieb:
> Momentan treibst Du nur den oberen P-Fet und der untere arbeite als
> recht schlechte Diode.

Quatsch, natürlich werden beide FETs aufgesteuert.  Und die Bodydiode 
von M7 hat die Kathode nach oben, wird also in dieser Anordnung nie 
leiten.

von temp (Gast)


Lesenswert?

Das liegt daran dass die Welt nicht immer so einfach ist. Klar 
funktioniert deine Schaltung erst mal. Allerdings hättest du dafür den 
oberen FET auch gleich kurzschließen können. Es stellt sich die Frage 
warum die Antiserialschaltung an dieser Stelle verwendet werden soll. 
Meistens macht man das um den Stromfluss in beide Richtungen 
unterbrechen zu können. Mit anderen Worten, du solltest schon etwas 
annähernd reales Simulieren, dann merkst du auch woran es klemmt. Der 2. 
Punkt könnte sein, dass auch in Highside-Schaltern gern n-Kanal Fets 
verwendet werden, da es die häufiger mit besseren Daten zum gleichen 
Preis als p-Kanal Typen gibt. Dann käme noch die Spannung hinzu. Bei 
deiner Variante ist bei 12-15V Schluss. Wenn das ganze dann noch schnell 
werden soll, werden aus dem 1M Widerstand an den Gates schnell 1k u.s.w.
Geh bitte nicht davon aus, dass das was du da simuliert hast 
nobelpreisverdächtig wäre.

von voltwide (Gast)


Lesenswert?

Ja, diese Schaltung verwende ich als AC-Schalter. Und ja, der untere 
PFET wird auch durchgesteuert. Nichts Mystisches dabei...

von voltwide (Gast)


Lesenswert?

Julian U. schrieb:
> Da es so gut funktioniert, wundert es mich, dass man über diese relativ
> einfache Methode nichts im Internet findet!

Tja, manchmal ist das Internet eben ein bisschen doof!

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


Lesenswert?

Julian U. schrieb:
> Da es so gut funktioniert, wundert es mich, dass man über diese relativ
> einfache Methode nichts im Internet findet!
Das ist ein alter Hut. Nur eben wegen der beiden Mosfets teurer...
Beitrag "Re: Verpolungs- und Überspannungsschutz mit P-MOSFET"
http://www.edaboard.de/nochmal-mosfet-als-schalter-t5977.html

von temp (Gast)


Lesenswert?

Julian U. schrieb:
> Ich habe der Übersichtlichkeit den Teil weggelassen, der danach kommt.
> Tatsächlich betreibe ich zwei dieser Einheiten parallel. Beide werden
> von zwei verschiedenen Batterien gespeist. Mit den Schalter kann ich
> dann auswählen, welche Batterie aktuell genutzt werden soll. Durch
> unterschiedliche Ladezustände würde ansonsten die vollere eingeschaltete
> Batterie die leere Batterie über die Body Diode laden und das ist nicht
> gewollt.

So was sollte man schon mit dazu Schreiben, das erspart einiges an 
komischen Kommentaren. Der Punkt auch bei dieser Anwendung in der Regel 
der Preis. Wenn es um wirklich große Ströme geht ist es am Ende 
preiswerter etwas mehr Aufwand in die Ansteuerung zu stecken und dafür 
bei den dicken Fets zu sparen. Aber wenn wir von dir nichts genaues 
erfahren können wir auch nur spekulieren.

voltwide schrieb:
> Ja, diese Schaltung verwende ich als AC-Schalter. Und ja, der untere
> PFET wird auch durchgesteuert. Nichts Mystisches dabei...

Wenn du V6 in der Simulation mit 12V AC anstelle von 12V DC 
konfigurierst und es funktioniert mit beiden Halbwellen... dann ist 
schon etwas Mystisches dabei!

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Das liegt daran dass die Welt nicht immer so einfach ist. Klar
> funktioniert deine Schaltung erst mal. Allerdings hättest du dafür den
> oberen FET auch gleich kurzschließen können.

Nein, wie ich oben schrieb, kann die Spannung die unten am Fet anliegt 
höher sein, als von der Quelle oben. Allerdings hielt ich das nicht für 
notwendig zu zeichnen, da es mir lediglich um die Ansteuerung ging!


> Der 2. Punkt könnte sein, dass auch in Highside-Schaltern gern n-Kanal Fets
> verwendet werden, da es die häufiger mit besseren Daten zum gleichen
> Preis als p-Kanal Typen gibt.

Wo sollte das Problem mit N-Fets liegen? Funktioniert bei mir ebenfalls. 
Selbstverständlich muss man dafür mit dem Transistor 12V schalten und 
nicht Masse.

> Dann käme noch die Spannung hinzu. Bei deiner Variante ist bei 12-15V
> Schluss. Wenn das ganze dann noch schnell
> werden soll, werden aus dem 1M Widerstand an den Gates schnell 1k u.s.w.

Wieso sollte bei 12-15V Schluss sein?

Wie gesagt, für PWM will ich es nicht nutzen und habe es auch nicht für 
durchdacht, daher will ich mich darüber gar nicht äußern. Ansonsten habe 
ich noch keinen Grund gefunden, der gegen diese Methode spricht...

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Julian U. schrieb:
> So was sollte man schon mit dazu Schreiben, das erspart einiges an
> komischen Kommentaren.

Entschuldige.

> Der Punkt auch bei dieser Anwendung in der Regel
> der Preis. Wenn es um wirklich große Ströme geht ist es am Ende
> preiswerter etwas mehr Aufwand in die Ansteuerung zu stecken und dafür
> bei den dicken Fets zu sparen. Aber wenn wir von dir nichts genaues
> erfahren können wir auch nur spekulieren.

Okay, das ist korrekt. Da ich nur ein paar Ampere schalten möchte, nimmt 
sich das nicht viel. Bzw. ich kann sogar Platz sparen, durch weniger 
Bauteile.

> Wenn du V6 in der Simulation mit 12V AC anstelle von 12V DC
> konfigurierst und es funktioniert mit beiden Halbwellen... dann ist
> schon etwas Mystisches dabei!

Stimmt. Dazu müsste der Transistor mindestens auf das Minimum vom AC 
kommen...

Brauche ich glücklicherweise nicht :)

von temp (Gast)


Lesenswert?

Julian U. schrieb:
> Nein, wie ich oben schrieb, kann die Spannung die unten am Fet anliegt
> höher sein, als von der Quelle oben. Allerdings hielt ich das nicht für
> notwendig zu zeichnen, da es mir lediglich um die Ansteuerung ging!

Das fehlt aber damit die Antiseriellschaltung überhaupt einen Sinn 
ergibt.

Julian U. schrieb:
> Wo sollte das Problem mit N-Fets liegen? Funktioniert bei mir ebenfalls.
> Selbstverständlich muss man dafür mit dem Transistor 12V schalten und
> nicht Masse.

Aber nur wenn es dann auch ein Low-Side-Schalter werden soll. Das Gate 
muss bei n-Kanal wenigstens ca. 5V positiver sein als Source. Source 
soll aber im eingeschalteten Zustand auf 12 V liegen. Dämmert dir was?

Julian U. schrieb:
> Wieso sollte bei 12-15V Schluss sein?

Weil das Gate nicht mehr verträgt? Klar einfacher Spannungsteiler und 
gut. Aber merkst du was? Wir ändern an den Parametern und schon ergeben 
sich andere Bedingungen. Für deinen Fall reicht deine Schaltung. Die die 
für was ähnliches einen DC/DC Wandler einsetzen, sind aber nicht einfach 
zu blöd, sonder sie bewegen sich mit Sicherheit außerhalb dessen was mit 
deiner Schaltung geht.

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

temp schrieb:
> So was sollte man schon mit dazu Schreiben, das erspart einiges an
> komischen Kommentaren. Der Punkt auch bei dieser Anwendung in der Regel
> der Preis. Wenn es um wirklich große Ströme geht ist es am Ende
> preiswerter etwas mehr Aufwand in die Ansteuerung zu stecken und dafür
> bei den dicken Fets zu sparen.

Dies ist allerdings immer der Fall. Ob antiseriell oder nicht.

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

temp schrieb:

> Aber nur wenn es dann auch ein Low-Side-Schalter werden soll. Das Gate
> muss bei n-Kanal wenigstens ca. 5V positiver sein als Source. Source
> soll aber im eingeschalteten Zustand auf 12 V liegen. Dämmert dir was?

Das ist richtig, allerdings unabhängig davon, ob ich dieser Art der 
Ansteuerung verwende oder eine andere. Eine höhere Spannung brauche ich 
so oder so.

> Julian U. schrieb:
> Weil das Gate nicht mehr verträgt? Klar einfacher Spannungsteiler und
> gut. Aber merkst du was? Wir ändern an den Parametern und schon ergeben
> sich andere Bedingungen. Für deinen Fall reicht deine Schaltung. Die die
> für was ähnliches einen DC/DC Wandler einsetzen, sind aber nicht einfach
> zu blöd, sonder sie bewegen sich mit Sicherheit außerhalb dessen was mit
> deiner Schaltung geht.

Prinzipiell richtig. Allerdings, wie du selber schriebst, wäre das 
Problem mit einem Spannungsteiler gegessen. Sicherlich gibt es 
Anwendungen, bei denen diese Methode nicht funktioniert. Aber nutzbar 
für die anderen Anwendungsbereiche spricht nicht gegen diese Methode, 
oder?

von Peter (Gast)


Lesenswert?

Hi Julian,

laß' Dir nichts einreden, für Deinen Anwendungsfall, das Umschalten 
zwischen zwei Batterien ist die Schaltung schon genau das richtige.  Die 
genannten Randbedingungen (Abschalten ist langsam, Spannungsfestigkeit 
ist begrenzt, P-Kanäler sind teurer als N-Kanäler) sind Dir bekannt und 
für Deine Anwendung OK.

Falls Deine Last induktiv werden kann (z.B. auch durch lange 
Zuleitungen), könntest Du noch einen Schutz gegen Spannungsspitzen beim 
Abschalten einbauen.  Das wäre dann eine Zenerdiode vom Drain von M7 zum 
Gate.  Aber so langsam wie die Schaltung abschaltet...

von temp (Gast)


Lesenswert?

Nehmen wir mal an es geht um 300V und nicht um 12V und soll auch noch 
einigermaßen schnell sein. Sagen wir mal so dass der nötige 
Gatewiderstand auf 1k verkleinert werden muss. Da fließen dann 12mA bei 
12V Gatespannung. Bei 300V immerhin 3.6W Verlust. Spätestens jetzt sucht 
man sich Alternativen.

von Peter (Gast)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Nehmen wir mal an es geht um 300V und nicht um 12V und soll auch noch
> einigermaßen schnell sein.

Nehmen wir mal an, ich will Dich mit einer Rakete zum Mond schießen.  Da 
ist diese Mistschaltung aber komplett untauglich für.

von temp (Gast)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> laß' Dir nichts einreden, für Deinen Anwendungsfall, das Umschalten
> zwischen zwei Batterien ist die Schaltung schon genau das richtige.

Nicht dass du was falsch verstehst, es ging hier nicht darum ob die 
Schaltung für genau die Anwendung gut genug ist. (Was sie ist). Die 
Frage war warum irgendwer auf die Idee kommt mehr Aufwand in die 
Ansteuerung zu stecken. Und dass will ihn auch keiner einreden sondern 
erklären warum es nicht immer so einfach ist.

von temp (Gast)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> Nehmen wir mal an, ich will Dich mit einer Rakete zum Mond schießen.  Da
> ist diese Mistschaltung aber komplett untauglich für.

Würdest du dir mal die Mühe machen den Thread von vorn zu lesen? Dann 
würdest du nicht so einen Müll schreiben. Geh und spiel weiter mir 
deiner Rakete.

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> Hi Julian,
>
> laß' Dir nichts einreden, für Deinen Anwendungsfall, das Umschalten
> zwischen zwei Batterien ist die Schaltung schon genau das richtige.  Die
> genannten Randbedingungen (Abschalten ist langsam, Spannungsfestigkeit
> ist begrenzt, P-Kanäler sind teurer als N-Kanäler) sind Dir bekannt und
> für Deine Anwendung OK.
>
> Falls Deine Last induktiv werden kann (z.B. auch durch lange
> Zuleitungen), könntest Du noch einen Schutz gegen Spannungsspitzen beim
> Abschalten einbauen.  Das wäre dann eine Zenerdiode vom Drain von M7 zum
> Gate.  Aber so langsam wie die Schaltung abschaltet...

Danke Peter, genau das wollte ich wissen :) Wäre super ärgerlich, wenn 
ich das Ding so zusammengebastelt hätte und mir nach ein paar Tagen ein 
Fet abraucht o.ä.

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Würdest du dir mal die Mühe machen den Thread von vorn zu lesen? Dann
> würdest du nicht so einen Müll schreiben. Geh und spiel weiter mir
> deiner Rakete.

Ich denke, er hat von oben gelesen und meine ursprüngliche Fragestellung 
beantwortet :)

von Peter (Gast)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Nicht dass du was falsch verstehst, es ging hier nicht darum ob die
> Schaltung für genau die Anwendung gut genug ist.

Doch, es kann nur genau darum gehen, ob eine Schaltung für den 
angedachten Anwendungsfall geeignet ist.

Jede beliebige Schaltung der Welt ist für die allermeisten denkbaren 
Aufgabenstellungen vollständig ungeeignet.

von temp (Gast)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> Doch, es kann nur genau darum gehen, ob eine Schaltung für den
> angedachten Anwendungsfall geeignet ist.

Ich kann nur sagen du bist Lernresistent. Es ging hier am Anfang 
überhaupt nicht um einen Anwendung. Das mit den Akkus kam erst viel viel 
später.

Julian U. schrieb:
> Ich bastel gerade an einer Möglichkeit antiseriell verschaltete Mosfets
> anzusteuern. Herausgekommen ist der Schaltplan im Anhang. Nachdem
> LTSpice das Okay gab, habe ich das Ganze auch ausprobiert und scheint
> einwandfrei zu funktionieren.
>
> Da es so gut funktioniert, wundert es mich, dass man über diese relativ
> einfache Methode nichts im Internet findet! Was ich gefunden habe, waren
> meistens Schaltungen mit DC-DC Wandler, Photomos oder Photorelais (bin
> mir nicht ganz sicher wie die genau hießen).
>
> Selbstverständlich kann ich mit dieser Methode kein PWM schalten (Nach
> Spice braucht er 15ms zum Abschalten), ist aber auch nicht geplant.
>
> Daher die Frage: Übersehe ich hier irgendwas Grundlegendes, das mir der
> Mosfet demnächst in Magic Smoke verschwindet?

Hier nochmal die Fragestellung, nur für den Fall dass dein Browser nicht 
nach oben scrollen kann.

von Peter (Gast)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Es ging hier am Anfang überhaupt nicht um einen Anwendung.

Inzwischen sind wir aber weiter.

von ?!? (Gast)


Lesenswert?

temp schrieb:
> Ich kann nur sagen du bist Lernresistent. Es ging hier am Anfang
> überhaupt nicht um einen Anwendung. Das mit den Akkus kam erst viel viel
> später.

Ja, genau. Viel viel später. Erst beim zweiten Post!

Ich verstehe nicht, warum du mit aller Gewalt darauf rumhackst, daß eine 
Schaltung für sämtliche denkbare Anwendungsfälle geeignet sein muß. Laß 
gut sein. Die Schaltung ist für den Zweck gut geeignet, das reicht doch!

von Peter (Gast)


Lesenswert?

Übrigens Julian, Du hast gesehen, daß die maximale Gate-Source-Spannung 
von den IRF7204 nur 12V ist, ja?

von Julian U. (julian_n)


Lesenswert?

Peter schrieb:
> Übrigens Julian, Du hast gesehen, daß die maximale
> Gate-Source-Spannung von den IRF7204 nur 12V ist, ja?

Guter Punkt, ich denke ich wechsel auf den IRF4905.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.