Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie funktionieren China Mosfetmodule?


von Jonas (Gast)


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Nabend!
Es gibt ja diese Mosfet Module, um die Heizbetten von 3D-Druckern 
anzusteuern.
Darauf sind N-Kanal-Mosfets verbaut.

Das Board im Drucker hat zwei Pins für die Heizung. Hab dort vorhin mal 
gemessen:
- Heizung aus
Pin1: 10V gegen Masse
Pin2: 12V gegen Masse
- Heizung an
Pin1: 0V
Pin2: 12V

Es wird also GND geschaltet. Wie kann das mit einem N-Mosfet-Modul 
funktionieren?
Hab sowas mal mit einem N-Mosfet nachgebaut, und damit ist die 
Bettheizung dann daueraktiv und lässt sich nicht abschalten. Gibts da 
nen Trick um das hinzubekommen?

von Wolfgang (Gast)


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Jonas schrieb:
> Wie kann das mit einem N-Mosfet-Modul funktionieren?

Meist, indem man zwischen Gate und Source vom MOSFET eine Spannung 
anlegt, die den Kanal passend steuert.

von Dieter (Gast)


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Da sind Milliarden Chinesen drin die Elektronen schleppen. Gibt ja genug 
davon.

von Tom (Gast)


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Wenn du den Widerstand am Gate weglässt geht der mosfet eventuell nicht 
mehr aus

von Horst (Gast)


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Tom schrieb:
> Wenn du den Widerstand am Gate weglässt geht der mosfet eventuell
> nicht mehr aus

Welcher Trottel hat dir diesen stuss erzählt?

von User (Gast)


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von Manfred (Gast)


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von Harlekin (Gast)


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Jonas schrieb:
> Hab sowas mal mit einem N-Mosfet nachgebaut

Schema?
benutzte Bauelemente?

von Andre (Gast)


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Jonas schrieb:
> Es wird also GND geschaltet. Wie kann das mit einem N-Mosfet-Modul
> funktionieren?

Das ist eigentlich die absolut übliche Beschaltung für so einen N-FET.
Wie hast du deinen angeklemmt? Da muss irgendwas nicht stimmen, oder du 
hast exotische Teile erwischt.

von Jonas (Gast)


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Prinzipiell funktioniert es ja, nur leider High-aktiv.

Jonas schrieb:
> Es wird also GND geschaltet. Wie kann das mit einem N-Mosfet-Modul
> funktionieren?
> Hab sowas mal mit einem N-Mosfet nachgebaut, und damit ist die
> Bettheizung dann daueraktiv und lässt sich nicht abschalten

Was ich brauche, ist low-aktiv.
Und mit den Chinamodulen soll das mit N-Mosfets klappen.
Wie?
1
                                     +12V VDD
2
                                             |
3
                             Heizung +
4
                             Heizung -
5
                                             |
6
                                             |
7
                                        Drain
8
+12V----220R-----Gate  irfs4410
9
                                |      Source
10
                                |           |
11
                            10K--------|
12
                                        GND

von Rudolph R. (rudolph)


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Die Frage ist eigentlich gar nicht so abwegig.
Leider bekommt man zu den Modulen eher keinen Schaltplan, sonst würde 
sich die Frage auch nicht stellen.

Auf den Platinen von 3D-Druckern ist schon ein N-FET drauf,
die schalten also nur den Ausgang auf GND.
Und mit diesem Signal wird wiederrum ein N-FET Modul angesteuert,
das scheint so direkt keinen Sinn zu machen, denn da wird im Ergebnis 
nicht invertiert.

Auf der Suche nach einem Schaltplan habe ich unter anderem gerade das 
hier gefunden: 
https://arduinodiy.files.wordpress.com/2012/05/fet520.jpg?w=300&h=213

So sehen die Module wahrscheinlich aus, ob nun Low- oder High- aktiv 
kann man sich dann aussuchen.
Entweder den unteren Pin fest auf Minus und den oberen schalten, oder 
den oberen Pin fest auf Plus und den unteren schalten.

von Martin S. (sirnails)


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Jonas schrieb:
> Es wird also GND geschaltet. Wie kann das mit einem N-Mosfet-Modul
> funktionieren?

Na eben ganz klassisch low-side.

Kann es sein, dass Du n-Kanal und p-Kanal Mosfet verwechselst? Und nicht 
irritieren lassen von den selbstverarmenden und selbstleitenden Typen. 
Selbstleitend verbaut fast niemand, weil unbezahlbar.

von Dieter (Gast)


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Horst schrieb:
> Tom schrieb:
>> Wenn du den Widerstand am Gate weglässt geht der mosfet eventuell nicht
>> mehr aus
>
> Welcher Trottel hat dir diesen stuss erzählt?

Sehr ironisch fuer die Tatsache, wenn der Mosfet keinen 
Schutzbeschaltung hat, ist er danach vielleicht elektrostatisch 
geschaedigt und hin.
Welcher T...... hat das nicht durchschaut?

von Stefan F. (Gast)


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Vielleicht ist da ein Optokoppler drin, entsprechen den chinesischen 
Modulen mit den kleinen blauen Würfel-Relais.

Siehe 
https://reprap.org/wiki/Heated_Bed_MOSFET_Power_Expansion_Module#Using_The_Trigger

von Rudolph R. (rudolph)


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Ich bin gerade noch über die Daten vom CR-10 gestolpert.
Was OpenSource angeht versagt Creality zwar auf breiter Front, aber wenn 
es schon keinen Schaltplan gibt, dann kann man wenigstens mal einen 
Screenshot von dem Layout machen, in dem Fall ist das einfach genug.

Die haben im Grunde genommen die Schaltung aus dem Link den ich gepostet 
habe.
Nur gehen die noch einen Schritt weiter und hängen mit U1 noch einen 
Brückengleichrichter vor den Optokoppler.
D2+R3 sind noch mal eine LED am Eingang.
R5 ist der Vorwiderstand für die LED im Optokoppler und hat hier 10k.
Der Optokoppler U3 ist ein PC817.
Der FET Q2 ist ein IRF3205, nach BOM ein HA210N10.

Edit: Die Forums Software macht schon seltsame Sachen mit .png 
Dateien...

: Bearbeitet durch User
von Jonas (Gast)


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Danke für die hilfreichen Beiträge. Also ist der Optokoppler der Grund, 
warum das funktioniert.

von Jonas (Gast)


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Ich kriege es einfach nicht gebacken die Schaltung richtig zum Laufen zu 
kriegen. Es bleibt immer dabei, dass die Heizung sofort mit Spannung 
versorgt wird, auch wenn die Diode im Optokoppler garnicht angeschlossen 
ist. Anbei mein Schaltplan. Hat noch jemand nen Tipp was ich falsch 
mache? Oder liegts an den Komponenten?!

Am Gate des Mosfets liegen komischerweise immer 4.5V an, egal ob der 
Optokoppler angesteuert wird oder nicht. Das ist bestimmt Teil des 
Problems, aber wo kommen die 4.5V her?

von Achim S. (Gast)


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Jonas schrieb:
> egal ob der
> Optokoppler angesteuert wird oder nicht.

Dein Optokoppler ist immer angesteuert. Ob am µC-Ausgang 0V anliegen 
oder 5V macht bezogen auf die 12V, mit denen du den Optokoppler 
versorgst, nur einen geringen Unterschied. Der Optokoppler ist immer an.

Jonas schrieb:
> Am Gate des Mosfets liegen komischerweise immer 4.5V an

4,5V ist tatsächlich komisch. Denn eigentlich müsste dort immer eine 
höhere Spannung anliegen. Da hast du wohl entweder einen Fehler in 
deinem Aufbau, oder dein Optokoppler ist kaputt, oder dein (unbekannter) 
µC begrenzt Strom auf einen sehr kleinen Wert.

von Jonas (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Dein Optokoppler ist immer angesteuert. Ob am µC-Ausgang 0V anliegen
> oder 5V macht bezogen auf die 12V, mit denen du den Optokoppler
> versorgst, nur einen geringen Unterschied. Der Optokoppler ist immer an.

Die Beschriftung uC ist etwas unglücklich.
Eigentlich ist es ein uC hinter dem noch ein N Mosfet geschaltet ist, 
welches 12V auf Masse zieht wenn der Ausgang aktiv wird.

Im Inaktiv-Zustand sind ca 0.5V an der Diode des OK, im Aktiv-Zustand 
12V vorm Widerstand und 1.2V an der Diode des OK.
In beiden Fällen bleiben aber die 4.5V am Emitter, und die reichen um 
das Mosfet zu schalten.
Werde also den OK mal tauschen und schauen obs dann besser wird. Was 
anderes fällt mir zumindest nicht ein.

von Jonas (Gast)


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Ok, hab die andere Seite des Oktokopplers angeschlossen, damit 
funktioniert es dann für ein paar Sekunden.
Anschließend ist der Mosfet ordentlich heiß geworden und dann 
abgeraucht, nun hab ich nen Kurzschluss zwischen Gate und Drain ;)

Elektrotechnik is schon super, hätte ich man was mit Metall gemacht -.-

von Dieter (Gast)


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Das naechste mal messe vorher ohne Last die Spannung am Gate im on und 
off Zustand.

von Achim S. (Gast)


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wie viel Strom zieht deine Heizung? mit welcher Frequenz steuerst du den 
FET an?

mach auch Mal ein Foto von deinem Aufbau auf dem man was erkennen kann - 
z.B. welche Pins du tatsächlich angeschlossen hast. Es ist eigentlich 
keine Raketentechnik einen FET als low side Schalter zu betreiben.

von Jonas (Gast)


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Das darf man eigentlich keinem zeigen, hab da schon ordentlich dran 
rumgebraten. Die Finalversion wird dann nochmal schick gemacht.
Aber ich bin mal nicht so.

Oben rechts Ansteuerung Optokoppler, rosa Leitung zum Gate des Mosfet.
Rot unten Heizung, Schwarz unten rechts +12V.
Oben links Gnd mit dem 10k R.

Die Heizung zieht ca 10A. Hab hier noch nen Kühlkörper für den Mosfet 
liegen, dachte aber aufgrund des kleinen RDSon dass der das auch ne 
Weile so überlebt.

von Achim S. (Gast)


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Jonas schrieb:
> Das darf man eigentlich keinem zeigen,

da ist was dran.

mit welcher Frequenz steuerst du den FET an? ist deine 12V Quelle dabei 
stabil? wie viel Spannung fällt an deinen Verbindungen ab, welche 
Spannungen musst du direkt am FET?

Jonas schrieb:
> aufgrund des kleinen RDSon dass der das auch ne Weile so überlebt.

sauber aufgebaut und angesteuert sollte er das auch.

von Manfred (Gast)


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Jonas schrieb:
> Das darf man eigentlich keinem zeigen,

Richtig, das ist peinlich.

> Die Heizung zieht ca 10A. Hab hier noch nen Kühlkörper für den Mosfet
> liegen, dachte aber aufgrund des kleinen RDSon dass der das auch ne
> Weile so überlebt

10 Ampere bei 10 Milliohm gibt ein Watt, damit würde der IRFS4410 in 
freier Luft etwa 85°C erreichen.

Messen ist Macht - ermittele, ob der wirklich sauber aufgesteuert wird, 
U(DS) messen.

von Chong Weng (Gast)


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Manfred schrieb:
> Jonas schrieb:
>> Das darf man eigentlich keinem zeigen,
>
> Richtig, das ist peinlich.

Nur ein bißchen. Das wird von allein besser - durch Übung.

Manfred schrieb:
> Messen ist Macht

Natürlich, unverzichtbar, aber unverzichtbar ist ja nicht
nur, (richtig!) zu messen. Der ursprüngl./originale Spruch
mit "... ist Macht" am Ende gilt sozusagen immer gemeinsam
mit diesem hier. Das ist schon mindestens der halbe Sieg.

Jonas schrieb:
> Elektrotechnik is schon super

Es gibt nicht schöneres oder besseres. Vorausgesetzt man
weiß zu messen, und weiß auch bescheid über physikalische
Gegebenheiten (E-Technik Grundlagen aus Physik-Unterricht
und Grundkenntnisse über alle Bauteile). Ansonsten nicht
unbedingt, manchmal können Mißerfolge extrem frustrieren.

Die Gegenmittel sollte ich ausr. dargelegt haben jetzt...

von Jonas (Gast)


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Ok ich werd nachher mal ne Led anstatt der Heizung ranhängen und dann 
die Spannung an den einzelnen Teilen messen. Danke schonmal.

von Jonas (Gast)


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Achim S. schrieb:
> mit welcher Frequenz steuerst du den FET an? ist deine 12V Quelle dabei
> stabil? wie viel Spannung fällt an deinen Verbindungen ab, welche
> Spannungen musst du direkt am FET?

Der Fet wird voll angesteuert, bis die gewünschte Temperatur der Heizung 
erreicht ist (3D-Drucker Heizbett).
Danach wird mit ca. 5Hz getaktet um die Temperatur stabil zu halten.

Die 12V-Quelle ist ein unterirdisch günstiges China-Netzteil. Kann gut 
sein dass da Spannungsspitzen drauf sind die das Gate nicht mag.

Spannungen am Fet prüfe ich später.

Ich hab aber ernste Bedenken ob das so ne gute Lösung ist, weil wenn 
sich der FET im Betrieb nochmal auf die selbe Art wie gestern 
verabschiedet, heizt die Heizung bis Ultimo weiter und die Software kann 
nichts dagegen tun..

von Achim S. (Gast)


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Jonas schrieb:
> Der Fet wird voll angesteuert, bis die gewünschte Temperatur der Heizung
> erreicht ist (3D-Drucker Heizbett).
> Danach wird mit ca. 5Hz getaktet um die Temperatur stabil zu halten.

Und der FET ist dir schon bei Dauer-Ein abgeraucht? Oder war es dann 
später beim Takten?

Jonas schrieb:
> Die 12V-Quelle ist ein unterirdisch günstiges China-Netzteil. Kann gut
> sein dass da Spannungsspitzen drauf sind die das Gate nicht mag.

Spannungsspitzen wären eine Möglichkeit. Spannungseinbrüche, die dann zu 
einer unsauberen Ansteuerung des FETs führen, eine andere.

Jonas schrieb:
> Ich hab aber ernste Bedenken ob das so ne gute Lösung ist, weil wenn
> sich der FET im Betrieb nochmal auf die selbe Art wie gestern
> verabschiedet,

Dein aktueller Ansatz passt schon: erst mal mit geringerer Belastung 
rausfinden, was das eigentliche Problem ist. Das beseitigen. Und dann 
mit korrektem Aufbau und Kühlkörper am FET das ganze für den 
Dauereinsatz fit machen.

von Jonas (Gast)


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So hab die Schaltung neu aufgebaut und angeschlossen.
Auch ohne Ansteuerung des Optokopplers ist der Mosfet wieder Daueraktiv.
Am Gate liegen 12V an, obwohl der Optokoppler aus ist.
Die CE-Strecke des Optokopplers messe ich mit 380 Ohm, was mir irgendwie 
verdächtig vorkommt. Dort sind 0,5V im Betrieb.
Vom Optokoppler Emitter zum Gate habe ich keinen Vorwiderstand, muss da 
einer rein?
Optokoppler defekt?
Die Vds liegt bei 0V, Mosfet ist also voll durchgeschaltet.

Beitrag #6116702 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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> Optokoppler defekt?

Scheint so

von Jonas (Gast)


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Ich frag mich echt wie das passieren konnte aber der Optokoppler ist 
explodiert.

von Martin S. (sirnails)


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Naja halt Kurzschluss und niederohmige Quelle.

von Jemand (Gast)


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Hallo

Chong Weng schrieb:
> E-Technik Grundlagen aus Physik-Unterricht

Leider kann ich dazu, etwas OT, nur ein ironisch bis deprimiertes
LOL
erschallen lassen...

Schon vor nunmehr fast 35 Jahren, aber auch aktuell wie ich feststellen 
durfte hat deine Vorstellung nur sehr selten etwas mit der Realität 
gemeinsam.

E-Technik Grundlagen im Physikunterricht?
Sofern der Unterricht überhaupt stattfindet muss das Thema an die Reihe 
kommen und wenn das dann mal geschehen sollte reicht es vielleicht mal 
gerade so eben für die Grundlagen der Grundlagen aus.
Umso mehr wurde in wird man halt mit Deutsch, praxisferner und oft 
schlecht vermittelter Mathematik, Lehrbuchenglisch, und "seinen Namen 
vor tanzen" (Als Sinnbild gemeint, ich hoffe doch inständig das es so 
etwas nicht irgendwo in einer Allgemeinbildenten Schule tatsächlich 
gibt...) Themen beschäftigt...

Physik? E-Technik?
Wer braucht das schon...?! :-(

von Stefan F. (Gast)


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Jemand schrieb:
> Sofern der Unterricht überhaupt stattfindet

Als ich noch auf dem Gumminasium war (bis 7. Klasse), fielen sämtliche 
Naturwissenschaftliche Fächer zu 90% aus. Die Lehrer waren dauern krank 
und das Material fehlte. Stattdessen hat man endlose Texte von Tacitus 
übersetzt und aus Romanen die frühkindlichen Vaterkomplexe der Autoren 
heraus phantasiert.

Das änderte sich allerdings schlagartig, als ich danach in die Thomas 
Edison Realschule wechselte (der Name ist Programm). Ambitionierte 
Lehrer machten aus dem knappen Budget und Sach-Spenden von Eltern und 
Firmen einen Unterricht, der richtig Spaß machte. Die meisten Schüler 
freuten sich auf die entsprechenden Stunden und hatten (zusammen mit den 
Lehrern) oft noch zusätzliche Zeit nachmittags angehängt.

von HildeK (Gast)


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Jonas schrieb:
> Ich frag mich echt wie das passieren konnte aber der Optokoppler ist
> explodiert.

Vielleicht sind deine hier 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/442726/IMG_20200121_202800.jpg 
eingezeichneten 10kΩ nur 10Ω oder 100Ω?
Die Schaltung so aufgebaut wie gezeichnet wird funktionieren.
Dass der mit µC gekennzeichnete Anschluss nicht direkt auf einen solchen 
geht, sondern über einen Transistor, hast du ja schon bestätigt.

Wozu benötigst du überhaupt einen Optokoppler? Muss das galvanisch 
getrennt sein?

Für eine solche Anwendung würde ich einen intelligenten Highsideswitch 
BTS-irgendwas einsetzen. Gerade bei den größeren Strömen bieten die noch 
einen zusätzlichen Schutz, z.B. bei einem Kurzschluss, und sind direkt 
über einen µC ansteuerbar.

von Jonas (Gast)


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HildeK schrieb:
> Wozu benötigst du überhaupt einen Optokoppler? Muss das galvanisch
> getrennt sein?

Ursprünglich hatte ich vor, das Heizbett meines 3D-Druckers über ein 
Mosfet laufen zu lassen, um das Controlboard zu schonen (da würden sonst 
12A über die Leiterbahnen fließen).
Das hatte dann nicht geklappt, weil der Mosfet ständig aktiv war.
Nach Recherche von einigen Usern hat sich dann herausgestellt dass in 
den China-Modulen noch ein Optokoppler verbaut ist, um die Ansteuerung 
auch low-aktiv hinzubekommen. Also wollte ich das nachbauen.
Daher sieht die Platine auch so hingefrickelt aus, weil der OK erst 
nicht eingeplant war.

Mittlerweile brauche ich den OK, weil ich das Heizbett gewechselt hab 
und das jetzt mit 24V anstatt 12V betrieben werden soll, und die 
Ansteuerung aus dem Controlboard weiterhin 12V ist.

HildeK schrieb:
> Vielleicht sind deine hier
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/442726/IMG_20200121_202800.jpg
> eingezeichneten 10kΩ nur 10Ω oder 100Ω?

Ich hab die Schaltung mit den alten Widerständen nochmal neu aufgebaut 
(die waren korrekt und heile) und damit funktioniert es jetzt zumindest 
mit einer LED und 12V sehr gut. Das 24V Heizbett schließe ich heute 
Abend mal an und dann werde ich prüfen wie heiß der Mosfet mit 24V und 
6A wird.
Dafür musste ich noch einen Spannungsteiler vor das Gate des Mosfets 
schalten, weil das Gate nur +/-20V verträgt.

Zum OT:
Die Theorie zur E-Technik wir in der Schule durchgenommen, aber richtig 
begriffen hab ich es erst jetzt, durch praxisnahe Erkenntnisse ;) Sowas 
fehlte bei uns in der Schule leider. Alleine die theoretischen 
Grundlagen zu nem Transistor sind mir da zu abstrakt um das richtig 
umsetzen zu können.


Danke für eure Hilfe, war für mich sehr lehrreich und dennoch besser, 
als das fertige China-Modul für 2€ zu kaufen.

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