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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gatespannung mit Zenerdiode begrenzen


Autor: Brunni (Gast)
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Hallo,

ich möchte eine Schaltung bauen mit der es mir möglich ist mittels µC
diverse Motoren und e-magneten eizuschalten. Als Schaltstufe verwende
ich einen IRF630 n-Kanal Mosfet. Die Fets werden wiederum mittel
Optokoppler angesteuert. Datenblatt
MOSFET:(http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/I/R...)

Nun verwende ich einen Trafo mit 2 Sek. Spannungen 9V &18V wenn ich nun
die 18V Gleichrichte stehen im Leerlauf ja mind. 18V*Wurzel2+30%~32V zur
Verfügung und die max. Gatespannung ist aber 20V. Kann ich diese
Spannung zentral mit einer 15V-Zener-Diode und passenden Vorwid.
begrenzen??? Wie schaut es aber mit dem max. Gatestrom aus der zum
Umladen der Kapa. benötigt wird?? Wie hoch ist der bzw. soll dieser
sein, wie rechne ich mir den aus? Insg. verwende ich 5
n-Kanal-MOSFETS.

Die Eingangsspannug der Zenerschaltung wird wahrscheinlich schwanken da
ich vor der Zenerdiodenschaltung andere Verbraucher habe die ca.18-25V
benötigen. Ist dies mit Zenerdiode sinnvoll oder soll ich lieber einen
Fixspannungsregler z.B. 7815 verwenden?

bitte um Hilfe,
lg Brunni

Autor: TravelRec. (Gast)
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Wie schnell schaltest Du die FETs maximal?

Autor: Dietmar (Gast)
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@Brunni:

Brunni - office@verpflegungsautomaten.at klingt etwas nach Kaffee- und
Cola- Automaten o.ä., also keine High Speed Technik.

Bitte etwas mehr Details:

Wie zeitkritisch sind die Ein- und Ausschaltgeschwindigkeiten?

Welche Leistungsdaten haben die Lasten (Strom, Induktivität)?

Es handelt sich hier sicher nicht um PWM oder H-Brücken?

Da ich die Last und die Schaltfrequenz nicht kenne: Achte lediglich
darauf, bei den Schaltflanken die SOAR (Safe Operating Area) des
Transistors einzuhalten und dort die Leistung an keinem Punkt zu
überschreiten. Da kannst du so langsam schalten wie du möchtest.
Gegebenenfalls kühlen.

Etwas Vorsicht bei der SOAR mit Induktivitäten, wenn du nahe an der
Leistungsgrenze des Transistors arbeitest: Die kann, über die
Wirkleistung hinaus, noch durch zusätzliche Blindleistung der
induktiven Lasten überschritten werden.

Kannst du mal nähere Info über die Gate-Ansteuerung geben? Wie sieht
die Schaltung aus? Ist es eine Push-Pull-Stufe, oder steuerst du, was
ich vermute, das Gate auf einfache Weise über Optokoppler auf
High-Pegel und entlädtst über Widerstand gegen Masse?

Die einfachste Schaltungsausführung soll hier keine Abwertung sein, sie
kann den Anforderungen (und Kostenaufwand) bestens entsprechen.

Der Gatestrom ist umgekehrt proportional zur Schaltzeit:

Eine grobe Näherung zum Gatestrom ist: i(t) = dQ/dt.

Für den IRF630 bedeutet das:

Gateladung laut Datenblatt: Q = 40nC = 40nAs bei U_GS = 15V.
Betrachtung zum Gatestrom:
1.) Flankendauer 1ms: mittlerer Gatestrom = 40nAs/1ms = 40uA
2.) Flankendauer 1us: mittlerer Gatestrom = 40nAs/1us = 40mA

Für 1.) genügt sicher die Schaltung mit Z-Diode (sehr kleine Ströme).
Für 2.) ist sicher schon eine Push-Pull-Stufe zur Ansteuerung nötig.

Gruß

Dietmar

Autor: Brunni (Gast)
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HI,

sorry das ich erst jetzt zurück schreibe war aber nicht zuhause.

Die Schaltfrequenz ist quasi vernachlässigbar da die Motoren bzw.
E-Magneten nur hin&wieder eingeschalten werden. Das ganze soll ein
Becherrücknahmeautomat werden. Also werden die Motoren nur dann
eigeschalten wenn ein Becher zurückgegeben wird :-)

@Dietmar:

DU hast schon richtig getippt, ich verwende die 0815 Variante mit
Optokoppler auf VCC und mit Wid. nach GND!

Es würde auch eigene Highside-Fets geben die intern schon ladungspumpen
integriert haben etc. hab mich aber  für die normalen MOS-FETS
entschieden.

Aber deine Näherungsformel ist sicherlich mal ein guter kompromiss zur
sbschätzung des Gatestromes

Auch bin ich nicht an der Grenze des Fets, die Motoren benötigen ca.
2-4A.

Jedoch liest man in der Literatur immerwieder das die Gatekapazität
möglichst schnell umgeladen werden soll vorallem bei H-Brücken da sonst
ein hoger Querstrom fließen kann.

Ich verwende mal zur Sicherheit einen Spannungsregler der auf 15V
begrenzt. Könnte sonst auch einen Spannungsteiler vor jedem MOSFET
bauen aber hab das Layout schon fertig und ein zentraler Spgsregler hat
sich noch sehr gut integr. lassen :-)

Jedenfalls danke für die Antwort.
lg brunni

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