Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik N-MOS sperrt nicht nach erstmaligem einschalten


von Pascal P. (pionraylz)


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Hi zusammen,

kann mir bitte jemand auf die Sprünge helfen, was ich übersehe?
Ich verwende einen NMOS als Schalter - Schaltplan anbei.
Die Last ist zu Testzwecken eine Glühbirne (12V 21W, was man halt so bei 
den KFZ-Birnchen findet...)

V+ beträgt 7.6V (reicht dem Lämpchen...). Ich schalte eigentlich per µC 
(PWM, da der Strom des Verbrauchers regulierbar sein soll) - zwecks 
Fehlersuche ist der µC derzeit entfernt und ich Brücke den "freien" Pin 
direkt per Jumper an +5V bzw. GND.

Initial sperrt der MOSFET. 5V an die Gate-Leitung (jenseits von R4) ---> 
MOSFET leitet. Soweit alles top.

5V wieder weg / GND an die Gate-Leitung --> MOSFET leitet immer noch :-(
Selbst ein direktes Kurzschließen von SOURCE und GATE bringt das Teil 
nicht zum Sperren.
Was fehlt? Korrekter Schaltungsaufbau gem. Schaltplan darf angenommen 
werden - das wurde hinreichend überprüft...

Danke.

(Dass die Ein-/Ausschaltzeit durch die recht hohen Widerstände / C3 ein 
paar Sekunden lang ist, ist übrigens erwünscht)

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Die Frage ist, was hält der MosFet aus und wie hoch ist der Strom
durch die Lampe...


Bei Deiner Dimensionierung kann ich mir gut vorstellen, dass Du den
FET abgeheizt hast...

von tau (Gast)


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Hast du mal überlegt wie lange es dauert mit dem µC-Pin C3 und die 
Gate-Kapazität umzuladen? Bei den Widerstandswerten?

Was machen C3 und R4 überhaupt dort? Normalerweise will man bei FETs 
durch Treiber-Schaltungen die Gate-Umladung so kurz wie möglich halten. 
Ein Tiefpass und extreme Vorwiderstände gefährden nur das Bauteil.

von Pascal P. (pionraylz)


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Mani W. schrieb:
> Die Frage ist, was hält der MosFet aus und wie hoch ist der Strom
> durch die Lampe...
>
> Bei Deiner Dimensionierung kann ich mir gut vorstellen, dass Du den
> FET abgeheizt hast...

Der Mosfet kann 5A. Da das derzeit verwendete Netzteil nur 1,5A liefert, 
sollte er das schon schaffen... warm wird er trotzdem ;-)

Falls er denn "abgeheizt" sein sollte - müsste er dann nicht auch beim 
Aus-/Wiedereinschalten der Schaltung (Gate 0V) schon leiten?

tau schrieb:
> Hast du mal überlegt wie lange es dauert mit dem µC-Pin C3 und die
> Gate-Kapazität umzuladen? Bei den Widerstandswerten?

Überlegt und simuliert. Mit dem letzten Satz meines Postings hatte ich 
gehofft, das nicht weiter diskutieren zu müssen.
Siehe auch:
> Selbst ein direktes Kurzschließen von SOURCE und GATE bringt das Teil
> nicht zum Sperren.

von Örd (Gast)


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Du willst doch sicher nicht die Lampe über den Transistor "dimmen" 
sondern über die PWM...
C3 hat da deshalb mal überhaupt nichts zu suchen. Deshalb ->

C3 und R4 rausnehmen, damit du dein Transistor direkt ansteuern kannst 
musst du R3 auf ca 300-600 Ohm setzen (die Stromspitzen unter 20mA 
halten)..

Da der Transistor bei 300-600 Ohm nicht allzu schnell komplett 
durchschaltet, solltest du die PWM Frequenz nicht zu hoch wählen.

von Pascal P. (pionraylz)


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Örd schrieb:
> Du willst doch sicher nicht die Lampe über den Transistor "dimmen"
> sondern über die PWM...

Doch, über den Transistor, im linearen Bereich. Die Lampe ist mein 
Testverbaucher, Ziel ist ein Peltierelement. Daher nicht über die PWM.

Sollte ja für das Sperren irrelevant sein, wie er vorher betrieben 
wird...

von Örd (Gast)


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dann nimmst du entweder einen geeigneten Transistor (Stichwort: Maximum 
Power Dissipation) oder guckst hier: 
http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#down und überlegst dir 
wie du das auf deine Schaltung überträgst

von Michael B. (laberkopp)


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Pascal P. schrieb:
> Schaltplan anbei.

Was willst du mit der abstrusen Schaltung ?
Was machen die ganzen Bauteile da ?

Pascal P. schrieb:
> 12V 21W

0.48 Ohm im Kaltzustand, gerade mit 4-Leiter Milliohmmeter gemessen, 
also 25A Einschaltstrom, meinst du echt, den hält ein MOSFET der 6.3A 
schalten kann wenn er optimal geschaltet wäre (was bei dir nicht der 
Fall ist) aus ?

Pascal P. schrieb:
> (Dass die Ein-/Ausschaltzeit durch die recht hohen Widerstände / C3 ein
> paar Sekunden lang ist, ist übrigens erwünscht)

Du möchtest also eine Verlustleistung von 5.25 Watt von  dem SOT23 
Gehäuse verbraten lassen ?

Das ist doch vorne und hinten nicht überlegt.


Erst mal besorgst du dir einen MOSFET, der bei 4.5V Gate-Spannung auch 
25A schalten kann.
Dann hängst du den direkt an den uC; mit 10k an Masse.
Zum langsamen (hier in 120ms) Einschalten schaltest du dann dein 
uC-Ausgang :
1ms ein
10ms aus
2ms ein
9ms aus
3ms ein
8ms aus
4ms ein
7ms aus
5ms ein
6ms aus
6ms ein
5ms aus
7ms ein
4ms aus
8ms ein
3ms aus
9ms ein
2ms aus
10ms ein
1ms aus
dauernd ein

Wenn du lieber 1.2sec aufdimmen willst, eben in 0.1ms Schritten.

von Michael B. (laberkopp)


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Pascal P. schrieb:
> Ziel ist ein Peltierelement

Na toll, das kommt dann als blödeste Variante nachgereicht.

Wenn das Peltier 12V aushält, ist es viel träger, das ein- und 
ausschalten darf also deutlich lahmarschiger erfolgen, und Peltiers 
brauchen keinen erhöhten Einschaltstrom sondern es wird nur so viel 
fliessen, wie sonst an 12V dauernd fliesst.

von Jens G. (jensig)


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>5V wieder weg / GND an die Gate-Leitung --> MOSFET leitet immer noch :-(
>Selbst ein direktes Kurzschließen von SOURCE und GATE bringt das Teil
>nicht zum Sperren.

Du hast keinen Mosfet verbaut, sondern einen Thyristor ...

von Pascal P. (pionraylz)


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Ouh, die 6W verträgt er dann wohl doch nicht.... Danke für den Hinweis 
@Örd.
Ich werde morgen mal schauen, was die MOSFET-Schublade noch hergibt und 
nachberichten :-)

Jens G. schrieb:
> Du hast keinen Mosfet verbaut, sondern einen Thyristor ...

Ja, und die Widerstände falschrum. Danke für derartig hellseherische 
Thesen.

von Georg (Gast)


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Michael B. schrieb:
> 0.48 Ohm im Kaltzustand, gerade mit 4-Leiter Milliohmmeter gemessen,
> also 25A Einschaltstrom

Und das im SOT23-Package, das ist echt mutig.

Georg

von Pascal P. (pionraylz)


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Georg schrieb:
> Und das im SOT23-Package, das ist echt mutig.

Ja, war schon immer ein Abenteurer.

von Jens G. (jensig)


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> Und das im SOT23-Package, das ist echt mutig.

Ja, vor allem, wenn er weder ganz an oder ganz aus sein soll, sondern 
zwischendrin benutzt wird ...

von Jens G. (jensig)


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@Pascal P. (pionraylz)

>Jens G. schrieb:
>> Du hast keinen Mosfet verbaut, sondern einen Thyristor ...

>Ja, und die Widerstände falschrum. Danke für derartig hellseherische
>Thesen.

Na entweder heizt Dein Mosfet wirklich kurz vorm Tod herum, oder Dein 
Schaltplan gibt nicht wirklich das wider, was Du auf Deinem Steckbrett 
verdrahtet hast. Oder schließt nicht Gate und Source kurz, sondern Drain 
und Gate ...

von Mani W. (e-doc)


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Das mit dem Wiedereinschalten bei neuer Spannungsversorgung und dem
zünden danach, dem nicht mehr Ausschalten lassen, käme man auf einen
Thyristor wohl hin...

Ausser es wäre ein wirklich einmaliges Ereignis, nicht mehr rücksetzbar,
dann wäre es ein Fet und damit dahin...

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Michael B. schrieb:

> also 25A Einschaltstrom, meinst du echt, den hält ein
> MOSFET der 6.3A schalten kann [...] aus ?

Ja.

Der IRLML6244 hält 6.3A DAUERSTROM aus. Schalten kann er
angeblich (lt. DaBla) 32A.

Das nur für's Protokoll.

von Michael B. (laberkopp)


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Possetitjel schrieb:
> Der IRLML6244 hält 6.3A DAUERSTROM aus. Schalten kann er
> angeblich (lt. DaBla) 32A.

Die 32A des Datenblatts sind aber sehr kurz
gegenüber den 25A die die Glühlampe deutlich länger braucht.

von Jens G. (jensig)


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>Die 32A des Datenblatts sind aber sehr kurz
>gegenüber den 25A die die Glühlampe deutlich länger braucht.

Wer sagt denn, daß die Lampe so viel braucht?
21W bei 12V sind nichtmal 2A, also kalt eher unter 20A (wenn man einfach 
das 10-fache nimmt).
Und da er nur 7,6V als Ub hat, geht nochmal ein Drittel weg - also eher 
unter 13A. Sollte als Kurzzeitstrom "handlebar" sein für den Mosfet ...

von MaWin (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Wer sagt denn, daß die Lampe so viel braucht?

Klügere Menschen als du.

> 21W bei 12V sind nichtmal 2A, also kalt eher unter 20A (wenn man einfach
> das 10-fache nimmt).

Denn die haben nachgemessen, und bauen ihr Weltbild nicht auf groben 
Schätzungen auf.

von Wolfgang (Gast)


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Pascal P. schrieb:
> Ich werde morgen mal schauen, was die MOSFET-Schublade noch hergibt und
> nachberichten :-)

Bei der Gelegenheit solltest du gleich R3 gegen eine Widerstand mit 
hundert mal kleinerem Wert ersetzen.

Dann bleibt von deiner Schaltung eigentlich gar nichts mehr übrig und 
das ist ach gut so.

Wenn du das Peltier nicht zu sehr quälen und die Lebensdauer in die Knie 
zwingen willst, schaltest du es nicht hart ein und aus. Eine regelbare 
Konstantstromquelle wäre für einen schonenden Betrieb wesentlich besser 
geeignet. Dann könntest du es ohne Temperaturschocks betreiben.

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


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Pascal P. schrieb:
> Der Mosfet kann 5A.
Schalten kann er diesen Strom. Hart schalten...
Du eierst mit diesem 470uF-Kondensator so abartig langsam durch den 
verbotenen Bereich der SOA, dass der Fet eher früher als später sterben 
wird.

> Da das derzeit verwendete Netzteil nur 1,5A liefert,
> sollte er das schon schaffen... warm wird er trotzdem ;-)
Und wenn dieses winzige und gut isolierte Gehäuse aussen mal warm 
wird, dann war es im Mosfet schon richtig heiß.

Possetitjel schrieb:
> Der IRLML6244 hält 6.3A DAUERSTROM aus. Schalten kann er angeblich (lt.
> DaBla) 32A. Das nur für's Protokoll.
Diese mickrigen Anschlussdrähte sind sowohl für den einen wie auch für 
den anderen Strom unterdimensioniert. Das ist das, was die Praxis 
lehrt...

von Planlos (Gast)


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Örd schrieb:
> C3 und R4 rausnehmen, damit du dein Transistor direkt ansteuern kannst
> musst du R3 auf ca 300-600 Ohm setzen (die Stromspitzen unter 20mA
> halten)..

Lieber 12 Ohm (kleinster Wert aus der Bastelkiste) nehmen, und mit mehr 
als 20mA umladen.
Die AVR-IOs sind (wie alle CMOS-Chips seit ca. einem halben Jahrhundert) 
so ausgelegt, dass man direkt CMOS-Ausgang mit CMOS-Eingang koppeln 
kann. Also zum schnellen Umladen von Gate-Kapazitäten.
Wieviel man dem AVR so direkt zumuten kann, hängt von PWM-Frequenz und 
Gate-Kapazität ab. Wenn es zuviel wird, macht man nicht den 
Gatewiderstand größer, sondern setzt einen Treiber dazwischen.

Die Diskussion hatten wir hier schon oft, bei Interesse an den Details, 
Hintergründen, dem wahren Grund für Gatewiderstände, und Info was die 
20mA im AVR-Datenblatt bedeuten -> Suchen.

von Mani W. (e-doc)


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Lothar M. schrieb:
> Diese mickrigen Anschlussdrähte sind sowohl für den einen wie auch für
> den anderen Strom unterdimensioniert. Das ist das, was die Praxis
> lehrt...

Auch eine Auslegung der Leiterbahnen, wenn die Verlustwärme schnell
genug abtransportiert wird...


Der Entwickler muss sich darum scheren, dass die Wärme abtransporiert
wird...

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Warum beschäftigt ihr euch immer mit den 20A und mehr Einschaltstrom der 
Lampe?
Ganz oben zu finden:

Pascal P. schrieb:
> Da das derzeit verwendete Netzteil nur 1,5A liefert,

Wenn er den µC auch von dem Netzteil versorgt und dessen Spannung 
zusammenbricht, könnten eine Reihe seltsamer Effekte auftreten.

von Mani W. (e-doc)


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Naja, er durchläuft eben den Horrorbereich...


Da braucht es dann ja auch nicht unbedingt 20A, weil er vorher
schon abgeheizt ist, bevor - und wenn überhaupt - man etwas Wärme
am Gehäuse fühlt...


Jedenfalls ist die Idee, eine PWM zu nutzen schon mal ein Anfang,
aber die PWM dann noch integrieren und schön glätten ist schon ein
grenzwertiger Gedankengang...


Mani

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