mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Low side MOSFET sperrt nicht


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.
Autor: name123 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich versuche eine kleine Pumpe über einen Arduino und einen low side 
N-Kanal MOSFET zu schalten.

Der Aufbau sieht dabei so aus:

12V Versorgung -> Pumpe -> Shunt -> IRF540N MOSFET -> GND

Der MOSFET wird über einen 5V Ausgangspin und 200 Ohm Widerstand am Gate 
geschaltet. Die Pumpe hat zusätzlich eine Freilaufdiode und zeiht im 
Normalbetrieb ca. 350 mA.

Was funktioniert ist bei 5V am Gate vom FET, dass die Pumpe läuft und 
dort nahezu 12 V anliegen.

Was nicht funktioniert ist bei 0 V am FET, dass die Pumpe aus ist. Es 
fallen ca. 6 V an der Pumppe und nochmal 6 V am FET ab. Es fließen dann 
ca. 120 mA durch die Pumpe und MOSFET.

Ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch, woher kommt das Verhalten? 
Warum sperrt der MOSFET nicht richtig?

Beitrag #5440102 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Geiler Heizgals (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:

> Was nicht funktioniert ist bei 0 V am FET, dass die Pumpe aus ist. Es
> fallen ca. 6 V an der Pumppe und nochmal 6 V am FET ab. Es fließen dann
> ca. 120 mA durch die Pumpe und MOSFET.
>
> Ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch, woher kommt das Verhalten?
> Warum sperrt der MOSFET nicht richtig?

Das Stehen auf dem Schlauch führt zu erhöhter Stromaufnahme der Pumpe, 
so daß der Mosfet beschädigt wurde und nun trotz L-Pegel am Gate 
gegenüber GND durchschaltet.

:)

Autor: Nille (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
ziehst Du das Gate des Fets denn wirklich runter auf GND 
(Pulldown-Widerstand) oder nimmst Du nur die 5V weg?

Autor: Thomas E. (picalic)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> Warum sperrt der MOSFET nicht richtig?

Weil er vermutlich kaputt ist. Wenn U_GS = 0 ist und bei U_DS ca. 6V > 
100mA durch den Drain-Pin fließen, muss der FET defekt sein.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> Was funktioniert ist bei 5V am Gate vom FET,

Dein MOSFET taugt überhaupt nicht zur Ansteuerung mit 5V weil es kein 
LogicLevel Typ ist,
Und irgendwie würde mich nicht wundern, wenn Masse der 12V nicht mit 
Masse der 5V verbunden sind.

Autor: 3162534373 .. (3162534373)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> 12V Versorgung -> Pumpe -> Shunt -> IRF540N MOSFET -> GND

Der Shunt ist an der falschen Stelle.
Über den Arduino liegt Spannung an der Pumpe an.

So muss es:

12V Versorgung -> Pumpe -> IRF540N MOSFET -> Shunt -> GND

Autor: name123 (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Nille schrieb:
> ziehst Du das Gate des Fets denn wirklich runter auf GND
> (Pulldown-Widerstand) oder nimmst Du nur die 5V weg?

Durch den CMOS Ausgang vom Arduino schalte ich auf Masse durch.

MaWin schrieb:
> Dein MOSFET taugt überhaupt nicht zur Ansteuerung mit 5V weil es kein
> LogicLevel Typ ist,

Laut Datenblatt kann er mit 5 V Ugs schon knapp 20 A Drain Current 
schalten....sollte reichen auch wenn es kein Logic Level FET ist.

MaWin schrieb:
> Und irgendwie würde mich nicht wundern, wenn Masse der 12V nicht mit
> Masse der 5V verbunden sind.

Wie sollte er dann bei 5 V am Gate durchschalten?... natürlich sind die 
GNDs verbunden!

3162534373 .. schrieb:
> Der Shunt ist an der falschen Stelle.
> Über den Arduino liegt Spannung an der Pumpe an.

Das probiere ich später mal aus. Fließt der Strom durch den 
Analogeingang des Arduinos zurück zu GND?

Autor: 3162534373 .. (3162534373)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> Das probiere ich später mal aus.

Bitte Jetzt.
Muss ja auch mal schlafen gehn :D

Autor: name123 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
3162534373 .. schrieb:
> Bitte Jetzt.
> Muss ja auch mal schlafen gehn :D

:D Ok ich hab es direkt getestet.

Und siehe da es läuft!
Jetzt ist nur noch die Frage warum, eigentlich ist ein ADC doch 
hochohmig.... wo fließt der Strom hin? :D

Danke für dem Tipp!

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
nach plus 5 V  über die Eingangsschutzschaltung

Namaste

Autor: karadur (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Der Eingang wird eine Schutzdiode nach 5V haben. Wenn die leitet hasst 
du ca. 6 V an der Pumpe. Das könnte den ADC-Eingang aber schon 
beeinträchtigt haben.

Autor: karadur (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hast

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn du da 10 kOhm vorschaltest kannst begrenzt du den Strom reuzieren, 
aber kannst ihn nicht gescheit messen, weil du ja dann kein gescheites 
Bezugspotential hast.

Namaste

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Falls die Antworten nicht so brauchbar sind, dann liegt es vielleicht 
doch an der Glaskugel.

Nicht verzweifeln, es gibt ganz einfache Abhilfen:

Bitte mal den Schaltplan posten.

Erst dann können wir sagen, ob es noch einen prinzipiellen Fehler gibt.
(da hätten wir so einen Verdacht)

Zweitens können wir Dir dann sagen, welche Komponenten im stromlosen 
Zustand Du brücken muesstest, damit mit einem Multimeter messen kannst, 
ob der MOSFET einen Hau weg hat.

Autor: 3162534373 .. (3162534373)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Bitte mal den Schaltplan posten.

hat er doch.

Autor: Manfred (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
karadur schrieb:
> hasst du ca. 6 V an der Pumpe.
karadur schrieb:
> hast

Ein netter Verschreiber, "name123 (Gast)" hat ziemlich sicher einen Hass 
auf die unerwünschten 6 Volt :-)

MaWin schrieb:
> Dein MOSFET taugt überhaupt nicht zur Ansteuerung mit 5V weil es kein
> LogicLevel Typ ist,

Der Transistor ist trotzdem ungeschickt gewählt, siehe MaWin. Wenn da 
wirklich nur 350mA fließen, wird das wohl klappen, um 120..200 mW 
Verlustleistung schätze ich mal ab.

Kann mir jemand sagen, wehalb in der halben Bastelwelt immer wieder der 
IRF540 eingesetzt wird? Ist das der BC107 unter den FETs?

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hat der TO schon mit einem Multimeter nachgemessen, ob zwischen Gate und 
Source im Off-Zustand wirklich nur 0V, höchstens 0,1V anliegen?

Es kann durchaus sein, dass der eine Arduinovariante hat, desse Ausgänge 
bei H die 5V liefern, aber bei L noch einen offset von 0,5V haben oder 
hochohmig werden (also keine Funktion als Stromsenke). Abhilfe wäre z.B. 
ein Wid. 10k zwischen Gate und Source.

Dann wird noch der Verdacht gehegt, dass vielleicht zwischen Source und 
Gate noch ein Widerstand hängen könnte.
Vgl. Beitrag "Re: Low side MOSFET sperrt nicht"

Autor: Mani W. (e-doc)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> Ich stehe gerade etwas auf dem Schlauch, woher kommt das Verhalten?

Interessante Darstellung der eigenen Denkpraxis!

Autor: karadur (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Der Fehler scheint doch schon gefunden: Shunt am Drain -> ADC am Drain 
oder Shunt

FET leitet -> 12V an der Pumpe.
FET sperrt -> Pumpe nicht an GND aber über Schutzdiode an 5V -> 6V.

Mit Shunt zwischen Source und GND ( und wahrscheinlich ADC am Shunt ) 
läuft es doch.

Autor: Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
name123 schrieb:
> Und siehe da es läuft!
>>
> Danke für dem Tipp!

.....
Namaste

Autor: Checker (Gast)
Datum:

Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
irgendwas stimmt hier noch nicht, was hat ein ADC mit dem richtigen 
beschalten vom Mosfet zu tun. Ohne Schaltplan wird das nix.

Autor: karadur (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wofür ist wohl der Shunt ?

Autor: Checker (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
das hat dennoch nichts damit zu tun. Im Gegenteil mit Shunt an Source 
wird das benötige Gate Potential angehoben. Für mich passt das alles 
noch nicht zusammen. Warum das jetzt plötzlich funktionieren soll. Da 
muss nochwas anderes gewesen sein. Wenn es wirklich der Shunt im Source 
Zweig ausmacht, dann wird nur ein Problem vertuscht, damit er sicher 
sperrt.

Autor: Frustrierter Käufer (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für die Zukunft:

Bei Strommessung mit Shunt sind Logic Level High Side Switches das 
Mittel der Wahl. Durch den Shunt bzw. Mosfet erzeugt man eine 
Potentialverschiebung der Masse. Das erzeugt ganz irrationale Strompfade 
in der dahinterliegenden Auswerteschaltung. Abhilfe lässt sich über eine 
Schaltung mit Operationsverstärkern bauen - ist aber zusätzlich 
Mehraufwand.

Highside-Switche haben heutzutage meistens keine p-Kanal-Mosfet mehr 
drinnen, sondern n-Kanal mit integrierter Ladungspumpe. Das spart ein 
haufen Beschaltungsaufwand, deutlich niedrigerem RDSon im Vergleich zu 
p-Kanal Mosfet und spart dank Logic Level die Pegelwandlung.

Nur mal so am Rande erwähnt.

Autor: Achim S. (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Checker schrieb:
> Warum das jetzt plötzlich funktionieren soll. Da
> muss nochwas anderes gewesen sein.

Nein, da muss nicht nochwas anderes gewesen sein.

Der TO dachte nur, dass sein FET nicht richtig sperrt, weil weiterhin 
Strom durch seine Pumpe floss. Aber das war ein Trugschluss.

In Wirklichkeit hat der FET immer schon gesperrt. Aber der Strom hat 
seinen Weg über die Schutzdiode des ADC-Eingangs am µC gefunden. Was 
normal ist, wenn die Spannung an dem µC-Pin über die Versorgungsspannung 
des µC ansteigt.

Jetzt bleibt die Spannung an allen Pins im erlaubten Bereich, und damit 
gibt es keinen Stromfluss über ESD-Dioden und kein Problem mehr.

Beitrag #5440632 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Checker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke Achim, jetzt ist alles klar.

Autor: 3162534373 .. (3162534373)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Frustrierter Käufer schrieb:
> Bei Strommessung mit Shunt sind Logic Level High Side Switches das
> Mittel der Wahl. Durch den Shunt bzw. Mosfet erzeugt man eine
> Potentialverschiebung der Masse. Das erzeugt ganz irrationale Strompfade
> in der dahinterliegenden Auswerteschaltung.

Verstehe ich nicht.
Was soll da wohin laufen?

Und High Side Treiber sind nun mal auch nicht kostenlos.

Kommt halt drauf an was man damit schaltet.

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.