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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOFET will nicht


Autor: walifogel (Gast)
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@All

Ich habe hier ein Analog Problem.

Es geht um das Schnelle abschalten von Hochstrom Leitungen mit MOSFET.

Da habe ich zum Beispiel eine 12V 20Amax Leitung, die normallerweise
mit ca. 1…3A betrieben wird. Ein MAX471 überwacht den strom und gibt
pro 1A 1V aus bei Überstrom kommt noch ein zusätzlicher Ausgang.

Mit einem einstellbarem Komperator vergleichen ich die Spannung und
schalte ab wenn der eingestellte Strom überschtitten ist.
Der Komparator arbeitet mit 15V und der D-FF auch. Die Stromleitung hat
12V die, andere, einstellbare geht sogar bis 30V

Mein Problem ist nun das ich den MOSFET (Experimente mit dem BUZ11)
nicht komplett aufgestuert bekomme. Da hat der ja seinen geringsten
Innenwiderstand von ca. 0,040Ohm

Hat jemand ein Rat, eine Schaltung oder eine Adresse die mir bei dem
Problem helfen könnte. Möglicherweise einen anderen Transistor??

Als Anlage eine Simulation!

Ich danke schon mal

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Na klar, Du benutzt N-Kanal-MOSFETs, da muß die Last gegen + liegen und
der Source auf Ground.

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Ergänzung: In Deiner Schaltung ist es ja durchaus so, dass die
Gatespannung im eingeschalteten Zustand +15V beträgt. Der Source hat zu
diesem Zeitpunkt aber schon +12V. Das macht eine Ugs von 3V. Da der
BUZ11 kein Logikpegel-MOSFET ist, langt's nicht zum "richtigen"
Durchschalten. Auch ein Logikpegel-MOSFET hat da wohl schon Probleme.

Autor: walifogel (Gast)
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@Christian
Hast du möglicherweise eine Typenbezeichnung für ein passenden FET.

Ich bin ein guter Sucher aber zu blöd zum finden :--))))

wf

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Der war gut...

In der aktuellen Beschaltung gibt es keinen passenden MOSFET. Wie
gesagt: Wenn Die Last auch an +12V liegen darf, dann tue das. Last
zwischen +12V und Drain, Source auf Masse, Gate bleibt da, wo es ist.
Und die BUZ11 zeigen dann auch, was sie können :-)

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hallo "walifogel",
wenn Du Deine Konfiguration so lassen musst, (Last an Masse R1,R2,R9)
dann hast Du/hättest Du die Möglichkeit
a) dafür zu sorgen, dass Deine Spannung am Gate immer um ca.10V höher
ist, als am Source Pin des Mosfets.
zB Taktgenerator mit 1x4093 und Spannungsverdoppler, welcher vom D-FF
ein und ausgeschaltet wird, 15V Z-diode zwischen G und D
b) einen P-Kanal MOSFET einsetzen zb. IRF5305
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf5305.pdf
Reichelt 0.58Euro

Der Eingang vom Komparator muss getauscht werden
(invertierend<->nichtinvertierend) RC Glied am Eingang nicht
vergessen.

Wesentlich einfacher gestaltet sich die Sache, wenn Du die Last in die
PlusLeitung legen könntest. Dann könntest Du Source vom MOSFET an Masse
legen. Im eingeschalteten Zusatnd bräuchtest Du nur die Spannung über
dem MOSFET messen (40mOhm RDS_on) und könntest von dort auf den
Komparator gehen und Dir den MAX 742 einsparen.

Gruß
AxelR.[DG1RTO]

PS schreibt man fogel nicht mit "V" ;-)?

Autor: zorio (Gast)
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Meine Freundin auch nicht.

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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GZSZ

Autor: walifogel (Gast)
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@Christian
Könnte man nicht mit einer Hilfsspannung??? und einem Transistor die
Gatespannung soweit erhöhen das sie immer für das sichere öffnen
reicht.
Das ist ein ATX - Schaltnetzteil
Bei den 3,3 und 5V reicht es ja. Es soll noch eine einstellbare
Spannung 3…30V dazukommen.

Es wird doch da ein Trick geben ???

wf

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Ich nehme an, die Last soll gegen Masse geschaltet werden. Bitte gib
hierauf eine Antwort.
Wenn es der Fall ist, dann tue exakt das, was Axel schreibt und zwar
die Geschichte mit dem P-Kanal-MOSFET und vertauschen der
Komparator-Eingänge. Der P-Kanal muss halt gegen Masse gezogen werden,
um einzuschalten.

Autor: walifogel (Gast)
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Bitte verzeiht mir das ich mich so ungenau ausgedrückt habe. Da seht man
das ich von Analog keine Ahnung habe.

Die Schaltung soll eine Schutzmaßnahme des Verbrauchers sin. Und sie
befindet sich noch im Netzteil Gehäuse. Da der FET innerhalb von
einigen hundert ns schalten kann soll er bei Überstrom den Verbraucher
Komplet abtrennen.

Gibt das eigentlich eine Spannungsspitze wenn der Strom von 10A auf 0A
zusammen bricht ??? Da sollte ich lieber noch Varistoren vorsehen ??.

walifogel

Das mit dem 'f' lasse ich jetzt, alle 50..60 Postings merkt das
einer.

Autor: Bernd Rüter (Gast)
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Also,
Strom mit einem uC an- und ausschalten ?

Sieh Dir mal die BTS... Reihe bei Infineon (richtig geschrieben?) an.
Das sind ProFET (Smart High Side Switch).
Die setzen wir jetzt auch ein um Ströme zu schalten.

Für ganz Dumme: TTL-Eingang und schaltet etliche Amperes. Bei
Kurzschluß oder ä. wird abgeschaltet und gemeldet. Echt für Dumme !
(KFZ-Industrie)

Autor: Dietmar (Gast)
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Was den BUZ11 angeht: Mit einer Ausgangsimpedanz des 4013 von etwa 1000
Ohm und R7 in Reihe mit 400 Ohm hast du eine Gesamttreiberimpedanz von
etwa 1400 Ohm.
Die Ausgangsimpedanz 1400 Ohm ergibt mit der Gatekapazität 2 * BUZ11 =
2 * ca. 1 nf etwa eine Schaltzeit in der Region 2,8 µs (RC-Glied:
R_Treiber * C_Gate). Zum Abschalten scheint das ausreichend, oder?

Die Schaltung sieht ansonsten gut funktionierend aus.

Was mir aber gerade zum Thema "Synchrones Design in Clock-Netzwerken"
ganz böse auffällt, ist die Parallelschaltung der Eingänge D und CLK am
D-FF 4013. Sicher erwartest du, daß das Clock-Signal (Pin 3 am 4013)
das gleichzeitig eintreffende D-Signal (Pin 5 am 4013) an des
D-Flipflops Ausgang /Q (Pin 2 am 4013) schaltet.
Dem ist nicht so:
Das D-Signal benötigt vor dem CLK-Signal eine Setup-Time von wenigen
ns, und es sind wirklich nur die paar ns, sonst schaltest du stets das
Signal, welches "vor" dem CLK-Impuls ansteht.
Abhilfe schaffen ein- oder mehrere Zeitverzögerungsglieder, z.B. aus
dem 4010, zwischen D- und CLK-Signal. Billiglösung anstatt einem Gatter
ist vielleicht ein einfaches RC-Glied (einige 10 ns) zwischen D- und
CLK- Eingang des 4013.

Vielleicht liegt hier der Hund begraben???

Wäre nett, mal wieder was von der (verbesserten) Anwendung zu hören.

Gruß

Dietmar

Autor: walifogel (Gast)
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Die verzögerung betägt jetzt ca.30 us zwichen CLK und D
Das Hauptproblem ist aber das die BUZ nicht ganz durchgesteuert werden
und bei 10A schon über 1V an ihnen abfält.
Die 10W müsten aber nicht sein denn die Haben ca. o,o4Ohm D-S
Widerstand.

Da weis ich noch kein Trick mit dem man das lösen könnte?.
Schlimmer wird es bei dem 30V ausgang.

wf

Autor: walifogel (Gast)
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Ich habe die Schaltung vergessen!

Autor: Schau Mal (Gast)
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Das mit dem 'f' lasse ich jetzt, alle 50..60 Postings merkt das
einer.

...ein Zeichen beneidenswerter Flexibilitaet.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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200 Ohm Gatewiderstand ist doch viel zu groß, kein Wunder, dass er nicht
richtig durchsteuert.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Der Ausgang des Komparators könntest Du an den SET-Eingang des 4013
anschliessen.
Die beiden Eingänge vom Komparator sind noch vertauscht.
Für den IRF5305 reichts nicht?
Willst Du nun Tipps haben, oder eine Schaltung zum nachbauen?
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-332505...

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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@Simon Küppers

Kannst Du Deine Ausführungen näher erläutern? Bedenke: Gate != Basis

Autor: walifogel (Gast)
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@Axel Rühl (AxelR)
Ich habe Deine Vorschläge nicht so richtig verstanden.
Warum soll ich stat eines N-Typen längsseits einen P-Typen nehmen.
Und das Problem mit der Totaldurchschaltung ist dadurch nicht
beseitigt, oder??

Nochmal zur Erinnerung, der FET ist eine Sicherheitsmaßnahme gegen zu
große Strome.
Sie kann, je nach Ausbaustufe bis zu 5x vorkommen, davon 4x bei
regelbarer Eingangsspannung.

Deshalb habe ich überlegt das ich mir eine Hilfsspannung mit so einen
Billig – Schaltwandler (sehen wie Festspannungsregler aus) erzeuge.
35V reicht für alle, aber mit den ’’R’’ Transistorstufen tue ich mich
noch schwer.
wf

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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walifogel

Du kommst so nicht weiter. Wenn Du den Sinn eines P-Kanal-MOSFETs nicht
verstehst, macht es keinen Sinn, Schaltungen mit MOSFETs zu bauen. Fange
einfacher an.
Bedenke: Du willst Dir ein Low-Budget-Labornetzteil bauen. Du verstehst
aber die Schaltung Deines Labornetzteils nicht. Dann besorge Dir doch
einfach nen Trafo und baue einen Linearregler mit Strombegrenzung (z.B.
L200) darum herum. So haben wir alle angefangen. Vergiss für den Anfang
diesen High-Tech-Kram.
Was würdest Du denn mit diesem Netzteil tun wollen? Testschaltungen
anklemmen? Dann wird Dir dieses Netzteil schon abschalten, wenn Du
einen Kondensator dranklemmst. Deine Antwort: Dann mach ich die
Schaltung halt träger. Meine Antwort: Ersetze doch Deine Schaltung
durch eine Schmelzsicherung. So eine Schaltung verstehen wir dann auch
beide.

Autor: walifogel (Gast)
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Dann Skizier doch bitte mal wie du das Meinst.
wf

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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x A, flink
               +-------+
+12V In o------+-------+--------o +12V Out
               +-------+


    Gnd o-----------------------o Gnd


Ja, so könnte es gehen :-)

Autor: walifogel (Gast)
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Schade das du das mit dem BUZ11 nicht hinbekommst.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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vom BUZ11 redet doch niemend mehr (ich zumindest nicht)

Autor: Profi (Gast)
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Schau Dir doch mal den HIP4081 an, der kann genau das, was Du brauchst:
zwei HighSide N-Kanal-Fet dauerhaft einschalten (dank integrierter
Ladungspumpe) und innerhalb weniger ns abschalten.

Aber es geht auch mit einem P-Kanal-Fet, z.B. IRF5210.
       +Vcc         +Vcc
        E            S
PNP   B
        C
        +-------- G        P-Fet
        |
      PullDown
        Gnd          D  zur Last

Wenn die Basis des PNP nach unten gezogen wird (mit einem
Spannungsteiler), entlädt er das Gate schlagartig und der Fet öffnet.

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Es gibt 'ne Studie, in der erkannt wurde, dass der Einsatz eines
Highseide-Smartswitch der BTS-Serie bereits Vorteile bringt, wenn man
ihn nichtmal als Schalter, sondern nur als Sicherung nutzt.

...

Autor: walifogel (Gast)
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Habe euren neuen vorschlag in den Simulator gesteckt, geht aber noch
nicht.
Da gehe ich noch mal bei.

In der Zwischenzeit könntet Ihr mal die Schaltung zerlegen, die
funktioniert im gesamten Bereich, von 3,3V bis 30V.

Wf

Autor: walifogel (Gast)
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Eventual sollten die R Dimensioniesirung verbessert werden. Ich habe die
nur nach Gefühl eingesetzt.
Die Hilfsspannung soll nur ca 500mA liefern und MAXIAL 7 gleichartige
SCHATER versorgen.

Wf

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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walifogel, wieso nur ignorierst Du die Existenz von P-Kanal-MOSFETs?

Autor: Hannes Lux (hannes)
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> In der Zwischenzeit könntet Ihr mal die Schaltung zerlegen, ...

Warum sollten wir das tun? Willst du das Netzteil bauen oder wir?

> in den Simulator gesteckt, ...

Aha, ein Simulant... ;-)

Meinst du, dass der Besitz eines Simulators Erfahrung und Wissen
ersetzen kann?

Aber vielleicht solltest du dir doch mal die P-Kanal-MOPETs anschaun.

...

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Wegen den 200 Ohm:

Klar MOSFET != bipo transi, ABER wenn das Gate entladen/geladen werden
muss, (ist ja ein Kondensator, das gate), dann muss ein Strom fließen.
Wenn der durch den Widerstand begrenzt wird, wird der Kondensator
länger brauchen um geöffnet zu werden.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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gähn

Autor: walifogel (Gast)
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@Axel Rühl (AxelR)
Mensch Axel man müsste richtig böse mit dir sein, warum hast du nicht
noch ein paar Zeilen geschrieben. Deine Schaltung habe ich glatt
übersehen.
Die ist einfacher und damit sicherer.

Hast du die Schaltung mal für den gesamten Spannungsbereich und
Strombereich 3A max ?6A? durchgefahren ??

Dann muss ich mir doch die IRF3050 bestellen, von den BUZ habe ich noch
massig, frühere Tests mit Ausgängen.

Autor: Profi (Gast)
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wali:
Welchen Simulator hast Du?
Möchte auch mal Simulant spielen.

Axel:
in deiner geposteten Schaltung muss das Gate schnell ENTladen werden,
also sollten kleine Widerstände zwischen G und S liegen, nicht zwischen
G und Gnd.

Außerdem: .JPG sind unoptimal für Strichzeichnungen, am besten .png
oder .gif

Autor: walifogel (Gast)
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@Profi
Simmula läst grüssen

@Axel
Kannst du mir das File schicken dann mache ich auch keine meiner
geliebten Flüchtigkeits Fehler.

@Profi
MultiSimm läst grüßen

@Axel
Kannst du mir das File schicken dann mache ich auch keine meiner
geliebten Flüchtigkeits Fehler.
walifogel@yahoo.de

wf

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hi Profi,
[..
in deiner geposteten Schaltung muss das Gate schnell ENTladen werden,
..]
jaja schon klar. Er soll die Schaltung erstmal so zum laufen bekommen!

Erstmal voll Banane, ob die Sicherung in 70ns, 150ns oder in 720ns
anspricht.

Was fehlt, ist eine weiche Einschaltkurve. Die Sicherung löst sonst
sowieso ständig aus -siehe hier:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-332505...

Stichwort "Kondensator"

@walifogel
Simulatendatei im Anhang(ungetestet)

Autor: walifogel (Gast)
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@Axel
Du musst deine Schaltung mal selber testen. Ich bekomme eine
ABSCHALTzeit von ca. 1 ms, mit einer e Funktion wie ein C.

Mit den BUZ kam ich auf  950 ns und Rechteck.
Habe auch ein bisschen mit der Dimensionierung gespielt aber das hat
wohl kein einflus.

wf

Autor: Dietmar (Gast)
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walifogel,

um das Taktproblem mit dem 4013 zu handhaben, mußt du vielleicht nicht
mit einem riesigen Bauteileaufwand protzen (2 R und 1 C):

Um den CLK-Eingang etwas gegenüber dem D-Eingang zu verzögern, reicht
vielleicht ein einziger Widerstand vor dem CLK-Eingang. Der CLK-Eingang
des 4013 selbst ist kapazitiv, hat eine Eingangskapazität von einigen 10
pF (Datenblatt sehen!). Den kann man für das RC-Glied mit heranziehen.

Also: R8 und C1 komplett weglassen und R10 ab ca. einigen 10k aufwärts
dimensionieren!

Die Flankensteilheit am CLK-Eingang ist nicht näher spezifiziert, also
müßte das genügen.

Gruß

Dietmar

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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@Walifogel,
sei mir bitte nicht böse, aber ich bin nicht dein persönlicher
Schaltungsentwickler.
Ich habe lediglich auf P-Kanal umgestellt. Die Ansteuerung mit nur
einem npn Transistor ließ von vornherein keine anderen Daten erwarten.
Da musst DU nochmal ran - nicht ICH!

Autor: walifogel (Gast)
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@Axel Rühl (AxelR)
Schade
Ich dachte ich hätte jemanden gefunden der, von der Analogelektronik
mehr versteht als ich, und mich gelegentlich mit Tipps und Tricks
versorgt.
Wie z.B. das P-Kanal POWER-MOSFET generell eine höhere Kapazität haben
und mit welchem Trick man das umgeht.
Ich will dich dann mit meinen Problemen nicht weiter Belästigen.

MfG walifogel

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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am besten nimmst du einen mosfet-treiber. ICL7667 o.ä.

Autor: Profi (Gast)
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Die Schaltung hat schon ihre Berechtigung, das Problem ist nur, dass die
beiden Eingänge des OpAmps vertauscht werden müssen. Wenn die Spannung
vom MAX über die Spannung des Potis steigt, wird der Ausgang hoch und
der Q3 schaltet die Gates auf Gnd. Ist doch in Ordnung.

Falls die Sicherung gleich beim Einschalten auslöst, R7 deutlich
erhöhen für langsames Aufladen des Gates (SoftStart-Funktion). Die
BUZze brauchen dann vermutlich einen Kühlkörper.

Außerdem R4 durch eine Diode mit Schalter (Reset) ersetzen, damit die
Sicherung ausgelöst bleibt (Selbsthaltung).

die 35V würde ich auf 38 erhöhen, damit der FET wirklich niederohmig
wird.

Autor: walifogel (Gast)
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@Profi
Bitte nicht so sehr an dem einzelnem D-FF festhalten. Denn der teil
über den wir grade reden wird es bis zu 6x, 3x auf jeden fall, geben.
Da das ganze noch einen Prozessor, für die Spannung -messung -
einstellung erhält, setze ich jetzt einen 6 fach D-FF mit gemeinsamen
CL und /RESET ein.
Dann können sie einzelnen Spannungen vom Prozessor eingeschaltet
werden.
Sollte aber eine Strombegrenzung auslösen dann werden alle Spannungen
abgeschaltet.
Ich wollte die Einzelnen Komperatoren mit einer Dioden – ODER Matrix
auf den /RESET legen, wegen möglicher Teilbestückung und Spart ein IC.

Außerdem werden wird der Komperatorteil mit 5V versorgt und ich kann
dann die Digitalen Poti einsetzen.

Die Kühlkörper möchte ich mir sparen, die FET sind für den
Normalbetrieb ’’Extrem überdimensioniert’’.

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