Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik P-Channel Mosfet: V(GS) bei hohen Spannungen


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von Meisen78 (Gast)


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Hallo Leute,
folgendes "Problem" bzw. Verständnisfrage:
Ich habe eine Schaltung mit einer Versorgungsspannung von 36 Volt die 
mit einem P-Channel Mosfet geschaltet werden soll. Zum Sperren kann ich 
einfach die 36 Volt ans Gate legen, das ist mir klar.
Um den FET nun durchzuschalten kann ich das Gate ja nicht einfach auf 
Ground legen, da ich sonst die Absolute Maximum Ratings bzgl. V(GS) um 
mehrere Volt überschreite (+-25V bei den meisten FETs und es wären in 
dem Falle ja - 36V).

Ist das soweit richtig?
Wie löse ich das nun schaltungstechnisch möglichst elegant und vor allem 
effizient?
Ich muss ja dann so gesehen den Ground meines Treibers auf gut 16V 
halten um auf - 20V V(GS) zu kommen.
High Current OpAmp wäre meine erste Idee gewesen, aber passende OpAmps 
sind viel zu teuer.
Nächste Idee wäre ein Schaltregler mit entsprechender Ausgangskapazität 
um die Ladung des Gates aufzunehmen. Nachteil hier ist der hohe 
Bauteilaufwand und ständige Verlustleistung durch einen Lastwiderstand 
um die Spannung unten zu halten.

Wie macht man das üblicherweise?
Oder ist meine Annahme bzgl. V(GS) einfach nur falsch?

Ich bin auf eure Antworten gespannt. :)

von Christian M. (Gast)


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Mach doch einfach eine 15V-Z-Diode rein, und den Widerstand von Gate 
nach Plus genügend klein (47k z. B.).

Gruss Chregu

von der schreckliche Sven (Gast)


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Wieso eine Z-Diode?
Spannungsteiler reicht doch.

von Christian M. (Gast)


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Ja, bedenke aber => höherer Strom notwendig im durchgeschaltetem 
Zustand!

Gruss Chregu

von Jim M. (turboj)


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Meisen78 schrieb:
> Wie löse ich das nun schaltungstechnisch möglichst elegant und vor allem
> effizient?

Kommt schwerstens darauf an wie schnell der P-Channel Mosfet schalten 
soll.

Bei schneller PWM setzt man lieber auf N-Kanal Mosfet mit Treiber-Chip 
und Boost Kondensator. Diese Lösung erlaubt aber kein 100% dauer-an, 
weil der Kondensator zwischendurch geladen werden muss.

Falls der aber eher langsam schalten darf geht auch die Lösung mit 
Spannungsteiler oder Z-Diode.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Oder so.

von Christian M. (Gast)


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So hat er immer noch -35V am Gate...

Gruss Chregu

von der schreckliche Sven (Gast)


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Christian M. schrieb:
> So hat er immer noch -35V am Gate...

Der BC557 arbeitet als Spannungsfolger.

Was hast Du zur Entschuldigung vorzubringen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christian M. schrieb:
> So hat er immer noch -35V am Gate...

Nö, hat er nicht. Das sind ja Emitterfolger und Sven hat den 1k/2,2k 
Spannungsteiler drin. Allerdings ist der Spannungsteiler mit zusammen 
3,2k bei 36V mit etwa 90mA schon am Limit des kleinen BC547. Aber man 
kann den Teiler ja locker auf z.B. 4,7k/6.8k erhöhen.

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (Gast)


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Entschuldigung, nicht gesehen! :-)

Gruss Chregu

von ArnoR (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Was hast Du zur Entschuldigung vorzubringen?

Und was hast du zur Entschuldigung deiner miesen Schaltung vorzubringen?

Die Schaltung im Anhang ist nicht nur viel einfacher als dein Vorschlag, 
sie kann auch ohne Änderung an einem großen Versorgungsspannungsbereich 
betrieben werden und sie schaltet auch noch schneller als deine.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Meisen78 schrieb:
> Wie macht man das üblicherweise?

Je nach Anwendungsfall: es gibt fertige so genannte /high side 
switches/, die genau dafür konzipiert sind.

von Thomas E. (picalic)


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Matthias S. schrieb:
> Allerdings ist der Spannungsteiler mit zusammen
> 3,2k bei 36V mit etwa 90mA

Wie kommst Du auf 90 mA?

ArnoR schrieb:
> Die Schaltung im Anhang ist nicht nur viel einfacher als dein Vorschlag,
> sie kann auch ohne Änderung an einem großen Versorgungsspannungsbereich
> betrieben werden und sie schaltet auch noch schneller als deine.

Über die Höhe der Steuerspannung wurde nichts gesagt. Und bei Deiner 
Schaltung darf die Steuerspannung nicht zu hoch werden, z.B.:
Versorgungsspannung 12V, Steuerpannung 12V -> FET macht nie auf!

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (bmk)


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... oder man schaut hier nach, wie das vor 10 Jahren gelöst wurde:

Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Thomas E. schrieb:
> Wie kommst Du auf 90 mA?

Nur ein unbedeutender Rundungsfehler. Sollte ja eigentlich 11mA heissen 
:-P

von ArnoR (Gast)


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Thomas E. schrieb:
> Über die Höhe der Steuerspannung wurde nichts gesagt.

Die Schaltung ist für 5V Steuerspannung dimensioniert, andere Werte sind 
leicht möglich, auch 12V, da die Versorgung des TO 36V ist.

> Und bei Deiner
> Schaltung darf die Steuerspannung nicht zu hoch werden, z.B.:
> Versorgungsspannung 12V, Steuerpannung 12V -> FET macht nie auf!

Ja, man kann immer irgendwelche Fälle konstruieren, in denen irgendwas 
nicht geht.

von Thomas E. (picalic)


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Matthias S. schrieb:
> Nur ein unbedeutender Rundungsfehler.

Naja, war ja schon innerhalb der richtigen Dekade. Sorry, ich bin 
manchmal einfach zu pingelig! :)

von Thomas E. (picalic)


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ArnoR schrieb:
> Die Schaltung ist für 5V Steuerspannung dimensioniert,

Ich hätte nichts geschrieben, wenn Du das an Deiner Spannungsquelle 
vermerkt hättest. Bei 12V wird der Transistor aber übersteuert, und die 
Quelle wird auch stark belastet. Für FETs mit max. UGs=20V passt da auch 
die Gatespannung nicht - also statt "ohne Änderung" sollte es eher "mit 
Anpassung der Widerstände" heißen.

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


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von ArnoR (Gast)


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Thomas E. schrieb:
> Bei 12V wird der Transistor aber übersteuert, und die
> Quelle wird auch stark belastet. Für FETs mit max. UGs=20V passt da auch
> die Gatespannung nicht

12V ist eine eher ungewöhnliche Steuerspannung, aber dir geht es 
offenbar nur ums Stänkern, naja.

> - also statt "ohne Änderung" sollte es eher "mit
> Anpassung der Widerstände" heißen.

Sinnentstellendes Teilzitieren, um mit Gewalt irgendwas zum Stänkern zu 
finden? Ich schrieb:

ArnoR schrieb:
> sie kann auch ohne Änderung an einem großen Versorgungsspannungsbereich
> betrieben werden

Und so ist das auch.

von Meisen78 (Gast)


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So, dann melde ich mich auch nochmal.
Ich habe in diesem Fall lediglich 36V zur Verfügung.
Gesteuert wird galvanisch getrennt über einen PC817 Optokoppler.
Angesteuert wird übrigens mit 2kHz, also recht langsam.
Ich werde mal die oben genannten Schaltungen anpassen und simulieren. 
Wenn es so einfach mit akzeptablen Verlusten funktioniert weiß ich 
garnicht worum ich mir so Gedanken gemacht habe ;)

Ich bedanke mich schonmal recht herzlich bei euch Allen.

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