Kurzschlussschaltung mit einem Mosfet

Das entprellte Signal würde ich über ein Monoflop erzeugen. Die Breite 
des Monoflopsignals würde ich noch einstellbar realiseren. Hintergrund 
ist hier, dass Du Dich über die Kurzschlußzeit hocharbeitest, wann die 
Schutzschaltung der Endstufe auslöst. Sollte diese Versagen, wäre so die 
Endstufe nicht immer hinüber.

Das Gate des MOSFet muß noch vor Überspannungen geschützt werden. Es 
kann aber nicht notwendig sein, wenn der Ausgang des Optokopplers nicht 
einen hochohmigen Zustand haben sollte.

Für die Messung mußt Du noch ein Signal für die Triggerung der 
Aufzeichnung (z.B. digi Oszi) herausführen, falls Du nicht daran schon 
gedacht hast.

Warum muß der Taster überhaupt galvanisch getrennt werden?  Zwei 
Versorgungsspannungen, Logikgatter, Optokoppler, Treiber und das alles 
nur, um nen MOSFET per Hand ein- und auszuschalten?!?

Danke erst mal an an alle Rückmeldungen.

Ich möchte noch dazu sagen, dass ich dafür ein Layout erstelle und mit 
SMD Bauteilen arbeiten werde.

Dieter schrieb:
> Das Gate des MOSFet muß noch vor Überspannungen geschützt werden. Es
> kann aber nicht notwendig sein, wenn der Ausgang des Optokopplers nicht
> einen hochohmigen Zustand haben sollte

Wie kann ich das Gate vor Überspannungen schützen? ich bin mir auch 
nicht sicher ob ich überhaupt ein Widerstand an das Gate legen soll. Der 
Optokoppler mit Mosfet Treiber hat am Ausgang 2A. Wird der 10 Ohm SMD 
Widerstand am Gate nicht verdampfen? Ich möchte den Mosfet so schnell es 
geht ein- und ausschalten aufgrund vom hohen kurzzeitigem 
Kurzschlussstrom. Wie soll ich damit umgehen?

U. M. schrieb:
> Muß den das im ns-Bereich schalten?
> Ich denke, solch ein Zeitverhalten brauchst du nicht, oder?
> Dagegen spricht ja schon der 2,5k Widerstand in der Zuleitung zum
> Gatetreiber. Der scheint mir deutlich zu groß gewählt, 100 Ohm wären
> wohl ok.

Hast du vollkommen recht. Ich hätte gerne schnelle Ein- und 
Ausschaltvorgänge. Wichtig ist noch, dass ich den Vorgang nur einmal 
durchführe. Also den Kurzschluss einmal schnell einschalten und schnell 
ausschalten. Es wäre wahrscheinlich besser wenn ich den Widerstand 
komplett weglasse oder?

foobar schrieb:
> Warum muß der Taster überhaupt galvanisch getrennt werden?  Zwei
> Versorgungsspannungen, Logikgatter, Optokoppler, Treiber und das alles
> nur, um nen MOSFET per Hand ein- und auszuschalten?!?

Ich habe gedacht, es würde nicht schaden die Potentiale vom Eingang und 
Kurzschluss zu trennen. Wenn ich den Kurzschluss später mit z.B einem µC 
ansteuern möchte, wäre das denke ich nicht verkehrt.

Eine zusätzliche Frage noch:
Wenn ich den HS Mosfet der Halb H Brücke Kurzschließe, reicht eine 
Gatespannung von 15V. Auf dem GND2 würde ja, dann 12V liegen oder? Habe 
ich da einen Denkfehler?

> Dieter schrieb:
> Das Gate des MOSFet muß noch vor Überspannungen geschützt werden.
...
> Optokoppler mit Mosfet Treiber hat am Ausgang

In dem Falle uebernehmen das die Body/Freilaufdioden der internen 
MOSFets.

Beim Anschliessen immer zuerst Source verbinden, wenn dies im Betrieb 
gemacht wird.

Komplementaertyp MOSFET. Fuer On Gate wird auf Masse geschaltet.

U. M. schrieb:
> Ein Problem mit Überspannung am Gate sehe ich eher nicht. Wenn die
> Versorgung des FET-Treibers nur 15V hat, kann die Gatespannung ja nicht
> darüber hinaus gehen, solange der Gatestreiber das Gatepotential
> bestimmt.
> Das Gate hält aber mind. +/-20V aus. Zusätzliche Schutzbeschaltung hat
> auch den Nachteil zusätzlicher Kapazität, die mit umgeladen werden muß.
> Gruß Öletronika

Du hast aber auch parasitäre Schaltungsinduktivitäten, die in Verbindung 
mit den (parasitären) Kapazitäten am Gate einen Schwingkreis bilden. 
Somit kann die Spannung durchaus über 20 V ansteigen.

Den Nachteil von zusätzlichen Kapazitäten kannst Du mit einem 
Gate-Treiber ausgleichen, der einen entsprechend hohen Strom beim Ein- 
und Ausschalten liefert, so dass die Kapazitäten schnell geladen, bzw. 
entladen werden können.

Bei Umschaltzeiten > 100 ns, die über den Längswiderstand am Gate 
eingestellt werden können, ist diese ganze Diskussion aber weitestgehend 
hinfällig.

Vielen dank für deine Ausführliche Antwort!

U. M. schrieb:
> Was ist bei dir schnell? Für den einen sind 100ns zu langsam.
> Für den anderen ist 1ms sehr schnell (dazwischen liegt trotzdem der
> Faktor 10000)!.

Da hast du natürlich vollkommen recht. Sorry für meine unausführliche 
Angabe. Bei mir geht es um eine Ein und Ausschaltzeit von ca 150ns. Der 
Kurzschluss soll zwischen 50 bis 500µs anliegen.
Wenn die Kurzschlusszeit keine präzise Angabe benötigt werde ich den 
Taster nutzen. Bei präziseren Kurzschlusszeiten werde ich einen funktion 
Generator vor dem Optokoppler zur Ansteuerung nutzen.

U. M. schrieb:
> Naja, ein passend dimensinierter RC-Tiefpass in der Zuleitung dient
> durchaus der Störsicherheit.

Kannst du mir bei der Dimensionierung helfen? Ich habe ja keine 
wirkliche Frequenz sondern nur eine Ein- und Ausschaltzeit. Die 
schnellste Periode wäre z.B 10µs soll ich dann einfach mit 100kHz rechne 
? Das wäre ein Widerstand von ca 2 Ohm. Macht das Sinn?

U. M. schrieb:
> Die 2A fließen nur als Umladestrom für die Gatekapazität.
> Nun prüfe mal, wie groß diese Kapzität ist und überlegen, welche Energie
> da bei einem Ein-/Auschalt-Impuls umgesetzt wird.

Der Total Gate Charge(Qc) vom Mosfet ist bei Ugs=15V ca.290nC. Für die 
Energie rechne ich E=Qc*Ugs = 4,35 µJ. Diese Energie wird beim Aufladen 
vom Mosfet umgesetzt. Wie gleiche ich das jetzt mit dem Mosfet treiber 
ab? Ich kann die tphl und tplh Zeiten betrachten wie lange der Treiber 
zum ein und ausschalten benötigt, aber genau wie das geht ist mir noch 
nicht klar. Wie viel Energie benötige ich zum Entladen der Gatekapazität 
wieder die 4,35µJ? Die fallen dann wahrscheinlich am Innenwiderstand vom 
Treiber und am Gatewiderstand ab.

Wie bestimme ich die Gatekapazität? Indem ich Ciss-Crss rechne oder 
indem ich Q/U=C rechne?

Hallo schrieb:
> Kannst du mir bei der Dimensionierung helfen? Ich habe ja keine
> wirkliche Frequenz sondern nur eine Ein- und Ausschaltzeit. Die
> schnellste Periode wäre z.B 10µs soll ich dann einfach mit 100kHz rechne
> ? Das wäre ein Widerstand von ca 2 Ohm. Macht das Sinn?

Da Du Deine parasitären Kapazitäten und die Miller-Kapazität nur sehr 
ungenau bestimmen kannst, messe die Zeit am besten mit einem Oszilloskop 
und verändere dann Deinen Widerstand (und ggf. einen kleinen Kondensator 
zwischen Source und Gate) so lange, bis die gewünschte 
Ein-/Ausschalt-Zeit eingestellt ist.

sam_der_gute schrieb:
> Da Du Deine parasitären Kapazitäten und die Miller-Kapazität nur sehr
> ungenau bestimmen kannst, messe die Zeit am besten mit einem Oszilloskop
> und verändere dann Deinen Widerstand (und ggf. einen kleinen Kondensator
> zwischen Source und Gate) so lange, bis die gewünschte
> Ein-/Ausschalt-Zeit eingestellt ist

Die gewünschte ein und Ausschaltzeit ist eigentlich so schnell wie 
möglich. Deswegen hatte ich auch oben mal gefragt, ob ich überhaupt 
einen Widerstand benötige.

U. M. schrieb:
>> Eine zusätzliche Frage noch:
>> Wenn ich den HS Mosfet der Halb H Brücke Kurzschließe, reicht eine
>> Gatespannung von 15V. Auf dem GND2 würde ja, dann 12V liegen oder? Habe
>> ich da einen Denkfehler?

Das habe ich immer noch nicht ganz verstanden. Damit mein Mosfet komplet 
durch schaltet benötige ich ungefähr eine Spannung von 2*Uth an Ugs. Der 
Mosfet den ich verwende hat eine Uth von max. 4V. Wenn ich den 
Kurzschluss am HS schalte liegt am Source ja 12V. Egal ob es galvanisch 
getrennt ist oder nicht liegen am Source doch 12 V. Das heißt doch das 
mein Ugs um die 3 V ist und mein Mosfet nicht komplett duchschaltet? Ich 
müsste doch an Gate ca.20V anliegen damit er im HS Kurzschluss Test 
komplett durchschaltet. Beim LS Test ist das natürlich kein Problem, da 
mein Source eh am GND liegt. Wo ist mein Denkfehler?

Hallo schrieb:
> Die gewünschte ein und Ausschaltzeit ist eigentlich so schnell wie
> möglich. Deswegen hatte ich auch oben mal gefragt, ob ich überhaupt
> einen Widerstand benötige.

Ohne Widerstand, was auch geht, wird der maximale Strom im wesentlichen 
vom Innenwiderstand Deines Treibers bestimmt.

Da beim sehr schnellen Schalten des MOSFETs voraussichtlich Schwingungen 
auftreten werden, wirst Du vermutlich doch nicht die maximale 
Schaltgeschwindigkeit wollen.

Schaue Dir das Ganze mit dem Oszilloskop an und entscheide dann.

Hallo schrieb:
> Wenn ich den
> Kurzschluss am HS schalte liegt am Source ja 12V.

Die Spannung heist Ugs. Wo S gegenüber GND liegt ist doch dafür erst mal 
uninteressant.

Stephan schrieb:
> Die Spannung heist Ugs. Wo S gegenüber GND liegt ist doch dafür erst mal
> uninteressant.

Eben, das meine ich doch. Wenn ich Gate gegen Source messen würde (Ugs) 
ich doch 3V messen und mein Mosfet wäre nicht komplet durchgeschaltet.

Hallo schrieb:
> Der Total Gate Charge(Qc) vom Mosfet ist bei Ugs=15V ca.290nC. Für die
> Energie rechne ich E=Qc*Ugs = 4,35 µJ. Diese Energie wird beim Aufladen
> vom Mosfet umgesetzt. Wie gleiche ich das jetzt mit dem Mosfet treiber
> ab? Ich kann die tphl und tplh Zeiten betrachten wie lange der Treiber
> zum ein und ausschalten benötigt, aber genau wie das geht ist mir noch
> nicht klar. Wie viel Energie benötige ich zum Entladen der Gatekapazität
> wieder die 4,35µJ? Die fallen dann wahrscheinlich am Innenwiderstand vom
> Treiber und am Gatewiderstand ab.
>
> Wie bestimme ich die Gatekapazität? Indem ich Ciss-Crss rechne oder
> indem ich Q/U=C rechne?

Also für mich ist jetzt soweit alles klar. Ich bräuchte nur noch Hilfe 
bei der Auslegung vom Treiber. Könnt ihr mir zeigen wie ich nachweisen 
kann, dass die Energie vom Treiber ausreichend ist?