Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik [Verständnisfrage] Pmos als Schalter - V(gs)


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von supfame (Gast)


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Hallo Zusammen,


Ich möchte eine Versorgungsspannung von bis zu 100V mit einen uC 
schalten.
Dazu möchte ich einen P-Kanal Mosfet verwenden.
Anbei meine Schaltung, die soweit auch funktioniert.

Meine Frage gilt der Gate-Source Spannung (Vgss).

Ich habe also einen x-beliebigen P-Kanal Mosfet der 100V+ Drain-Source 
kann.(Vdss)

In den Datenblättern finde ich zu Vgss oft die Angabe +/- 10-30V.
In meinem Fall liegen am Gate 100V an, solange der MOSFET nicht 
durchschaltet.

Bezieht sich diese Angabe auf meine Vdss? ALso Vdss +/-30V? Wie kann ich 
das Gate schützen?



Vielen Dank :)


(PS.:Mir geht es nicht um Schaltzeiten etc. Es soll lediglich möglichst 
verschleißfrei viele Schaltvorgänge möglich sein.)

: Verschoben durch Moderator
von Alex D. (daum)


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supfame schrieb:
> Bezieht sich diese Angabe auf meine Vdss? ALso Vdss +/-30V? Wie kann ich
> das Gate schützen?

Nein die Angabe bezieht sich auf die Spannung von Gate auf Source. Diese 
darf bei dem MOSFET 30V nicht überschreiten.

Das heißt, du darfst das Gate nicht auf GND ziehen zum Schalten!

Wenn nicht schnell geschaltet werden muss, kann einfach ein 
Spannungsteiler eingebaut werden, also ein zweiter Widerstand zwischen 
Gate und npn Kollektor, der dafür sorgt, dass wenn der npn durchschaltet 
über 70V am Gate anliegen.

von Alex D. (daum)


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Außerdem kannst du den Basis-Widerstand des npn Transistors ruhig höher 
wählen, 350 Ohm ist da eher niedrig.

von supfame (Gast)


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Ahh perfekt, jetzt hab ichs geschnallt :)

Vielen Dank!

von supfame (Gast)


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Alex D. schrieb:
> Wenn nicht schnell geschaltet werden muss, kann einfach ein
> Spannungsteiler eingebaut werden, also ein zweiter Widerstand zwischen
> Gate und npn Kollektor, der dafür sorgt, dass wenn der npn durchschaltet
> über 70V am Gate anliegen.

Das heißt eine Z-Diode parallel zu R2 würde auch funktionieren?

von Alex D. (daum)


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supfame schrieb:
> Alex D. schrieb:
>> Wenn nicht schnell geschaltet werden muss, kann einfach ein
>> Spannungsteiler eingebaut werden, also ein zweiter Widerstand zwischen
>> Gate und npn Kollektor, der dafür sorgt, dass wenn der npn durchschaltet
>> über 70V am Gate anliegen.
>
> Das heißt eine Z-Diode parallel zu R2 würde auch funktionieren?

Ja würde auch funktionieren, allerdings brauchst du da trotzdem noch 
einen Widerstand zwischen npn Transistor und Z-diode als 
Strombegrenzung.

von Falk B. (falk)


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supfame schrieb:
> Alex D. schrieb:
>> Wenn nicht schnell geschaltet werden muss, kann einfach ein
>> Spannungsteiler eingebaut werden, also ein zweiter Widerstand zwischen
>> Gate und npn Kollektor, der dafür sorgt, dass wenn der npn durchschaltet
>> über 70V am Gate anliegen.
>
> Das heißt eine Z-Diode parallel zu R2 würde auch funktionieren?

Nö, denn dann würde dein Q1 einen Kurzschluß machen. Jenseits von 12V 
funktioniert die einfache Ansteuerung eines P-Kanal MOSFETs nicht mehr. 
Man braucht einen gescheiten Pegelwandler. Sowas hier.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F

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

Q1 und Q2 kann man ggf. weglassen, das ist nur ein Treiber für 
extraschnelles Schalten.

Beitrag "Re: Strombegrenzt schalten"

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Falk B. schrieb:
> Nö, denn dann würde dein Q1 einen Kurzschluß machen.

Erstmal lesen, was andere posten, wie z.B. Alex:

Alex D. schrieb:
> Ja würde auch funktionieren, allerdings brauchst du da trotzdem noch
> einen Widerstand zwischen npn Transistor und Z-diode als
> Strombegrenzung.

So ists richtig. Den Widerstand in der Kollektorleitung von Q1 so 
dimensionieren, das du den max. Strom durch die Z-Diode und den Q1 nicht 
überschreitest, bzw. deutlich darunter bleibst.

: Bearbeitet durch User
von supfame (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Alex D. schrieb:
>> Ja würde auch funktionieren, allerdings brauchst du da trotzdem noch
>> einen Widerstand zwischen npn Transistor und Z-diode als
>> Strombegrenzung.
>
> So ists richtig. Den Widerstand in der Kollektorleitung von Q1 so
> dimensionieren, das du den max. Strom durch die Z-Diode und den Q1 nicht
> überschreitest, bzw. deutlich darunter bleibst.


Ja das weiß ich :)
Mir ging es auch nicht um die Dimensinoierung sondern um die Angabe im 
Datenblatt, bzw. worauf diese sich bezieht.
Aber vielen Dank für die hilfreichen Kommentare.

Falk B. schrieb:

>> Das heißt eine Z-Diode parallel zu R2 würde auch funktionieren?
>
> Nö, denn dann würde dein Q1 einen Kurzschluß machen. Jenseits von 12V
> funktioniert die einfache Ansteuerung eines P-Kanal MOSFETs nicht mehr.
> Man braucht einen gescheiten Pegelwandler. Sowas hier.
>
> 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F
>
> Beitrag "Re: Wie Ugs (p-FET) sinnvoll begrenzen?"
>
> Q1 und Q2 kann man ggf. weglassen, das ist nur ein Treiber für
> extraschnelles Schalten.
>
> Beitrag "Re: Strombegrenzt schalten"


Wie kommst du darauf, dass es über 12V nicht mehr funktioniert?

Wenn Q1 durchschaltet, wird das Potenzial auf Masse gezogen bzw. auf 80V 
mit einer 20V Z-Diode.

Mit einem 10k Widerstand vor dem NPN-Transistor, komme ich im 
Schaltmoment auf ca 1W. (siehe Anhang)

Ich denke für meine Anwendung passt das so.

Vielen Dank

von HildeK (Gast)


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Ich finde, du dimensionierst sehr grenzwertig.
Der SI7113 hat die 100V als Maximum Ratings angegeben - da sollte man 
schon noch 20V Abstand halten. Eine alternative Type habe ich aber 
auswendig auch nicht parat.
Auch die maximale Gatespannung (Maximum Ratings) beträgt nur ±20V, eine 
22V-Z-Diode hilft da nicht viel.
Und fast 1W Verlustleistung für den R4 einplanen, ist auch nicht gerade 
toll.

Für den Spannungsteiler R2/R4 hätte ich jetzt 18k/100k vorgeschlagen, 
meinetwegen 10k/56k. Dann hast du etwa 15V U_GS, die Z-Diode kann man 
als Schutz lassen, aber auf 16-18V umdimensionieren. Und der Widerstand 
muss nur auf 1/4W ausgelegt werden.

von HildeK (Gast)


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Sorry, mal wieder nicht genau genug die Bildchen angeschaut. Du willst 
ja den  FQP3P50 verwenden.
Den halte ich auch nicht für besonders geeignet: bei 50R Last (2A) 
verheizt der typisch rund 1.5W, denn seine 4Ω R_DSon sind recht viel.
Da halte ich den IRFR 13N20D schon für geeigneter; den gäbe es bei 
Reichelt.

von supfame (Gast)


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HildeK schrieb:
> Sorry, mal wieder nicht genau genug die Bildchen angeschaut. Du
> willst
> ja den  FQP3P50 verwenden.
> Den halte ich auch nicht für besonders geeignet: bei 50R Last (2A)
> verheizt der typisch rund 1.5W, denn seine 4Ω R_DSon sind recht viel.
> Da halte ich den IRFR 13N20D schon für geeigneter; den gäbe es bei
> Reichelt.

Danke für die Antwort.
Wie gesagt, mir ging es nicht ums dimensionieren.

Ich habe annährend passende Bauteile genommen ,die in der 
LTSpice-Bibliothek zu finden waren :)

Aber du hast schon recht, die Bauteile sind alle nicht optimal haha

Viele Grüße

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