Transistor als Diode

[Olaf S. (Gast)]

Hallo zusammen,

im Schaltbild im Anhang sieht man links ein PWM Signal (einige kHz), das 
auf eine ganz normale Emitterschaltung geht. Rechts im Bild ist ein FET, 
der eine induktive Last mit max. 2,5 A eff. treibt.

Kann mir bitte jemand erklären, wie der rot umrandete Schaltungsteil in 
der Mitte funktioniert? Ich nehme an, dass der Transistor hier als 
zweifache Diode genutzt wird. Also der B-C Pfad geht in 
Durchlassrichtung nach +UB und der B-E Pfad in Durchlassrichtung zum 
FET.

Parallel dazu verläuft ein getrennter Pfad zum FET über Diode und 
Widerstand.

Was ist der Sinn dieses Schaltungsteils? Was würde passieren, wenn man 
ihn einfach weg ließe?

Grüße
Olaf

[Wolfgang (Gast)]

Olaf S. schrieb:
> Was ist der Sinn dieses Schaltungsteils?

Der sorgt dafür, dass das Gate schnell entladen wird.

[g457 (Gast)]

>> Was ist der Sinn dieses Schaltungsteils?
>
> Der sorgt dafür, dass das Gate schnell entladen wird.

..und langsam geladen.

[Wolfgang (Gast)]

g457 schrieb:
> ..und langsam geladen.

... schneller als über 10kΩ ;-)

[Der Fervolger (Gast)]

Olaf S. schrieb:
> wie der rot umrandete Schaltungsteil in
> der Mitte funktioniert?

Das ist ein Emitterfolger, der lädt durch seinen niedrige 
Innenwiderstand die Gatekapazität schneller.

[hinz (Gast)]

Der Fervolger schrieb:
> Das ist ein Emitterfolger, der lädt durch seinen niedrige
> Innenwiderstand die Gatekapazität schneller.

Da es sich um einen p-MOSFET handelt, entlädt der das Gate.

[Stefan F. (Gast)]

Olaf S. schrieb:
> Kann mir bitte jemand erklären, wie der rot umrandete Schaltungsteil in
> der Mitte funktioniert?

Von der Doppeldiode darunter wird nur eine verwendet. Durch diese Diode 
und den den 2k7 Widerstand wird das Gate des MOSFET aufgeladen.

Der Transistor dienst dazu, das Gate möglichst schnell zu entladen. Wenn 
an seiner Basis eine hohe Spannung anliegt, fließt ein Entladestrom vom 
Gate zum Emitter zum Kollektor.

Der Transistor lädt das Gate auf, die Diode+Widerstand entladen das 
Gate.

Olaf S. schrieb:
> Was ist der Sinn dieses Schaltungsteils? Was würde passieren, wenn man
> ihn einfach weg ließe?

Beim Aufladen des Gate würde kurzzeitig ein fast unbegrenzt hoher Strom 
fließen, welcher die Stabilität der Stromversorgung und die Lebensdauer 
des ganz linken Transistor (außerhalb deiner Markierung) gefährdet.

Das Entladen würde viel langsamer durch den 10kΩ Widerstand stattfinden. 
Dadurch befindet sich MOSFET länger ich der Übergangsphase zwischen voll 
leitend und voll sperrend. In dieser Phase hat er einen hohen 
Innenwiderstand an dem viel Leistung verheizt wird.

[MaWin (Gast)]

Olaf S. schrieb:
> Kann mir bitte jemand erklären, wie der rot umrandete Schaltungsteil in
> der Mitte funktioniert?

Es ist keine Diodenfunktion.

Wenn der Transistor links ausschaltet, soll das Gate abgeschaltet 
werden, aber der Strom fliesst nur über 10k, das ist wenig Strom.
Daher also der eingezeichnete Transistor.
Nun fliesst der geringe Strom der 10k in seine Basis und das Gate wird 
über den von ihm deutlich verstärkten Strom umgeladen, so als ob der 
Widerstand 220 Ohm hätte, aber ohne die Nachteile (hoher Stromverbrauch 
wenn der linke Transistor länger eingeschaltet bleibt).

Warum braucht man keinen zweiten Transistor zum Entladen des Gates ? 
Weil das der linke Transistor schon gut kann, der schaltet niederohmig 
an Masse, man muss es dem abfliessenden Strom nur erlauben, über die 
BAV99 Diode.

Doch uups, dort ist ein 2k7 Widerstand. Jemand hat also absichtlich das 
Umladen des MOSFET-Gates in die Richtung verlangsamt.

Nicht damit es absichtlich langsamer umgeladen wird sondern damit die 
18V Z-Diode zum Schutz des Gates vor Überspannung nicht beschädigt wird 
wenn +Ub über 18V liegt.

Eine blöde Konstruktion. Nicht in der Form nachbauen.

[Stefan F. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Warum braucht man keinen zweiten Transistor zum Entladen des Gates ?
> Weil das der linke Transistor schon gut kann

Sehe ich auch so.

Ich finde die Schaltung maximal unelegant. Man hätte bestimmt den 10kΩ 
Widerstand durch 1kΩ ersetzen können und dann den rot eingekreisten Teil 
durch 220Ω. Damit würde der MOSFET trotz eingesparter Bauteile sogar 
noch schneller schalten.

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

g457 schrieb:
> ..und langsam geladen.

Genau das ist der entscheidende Hinweis. Denn sowohl die Doppeldiode 
BAV99, als auch der Transistor BC817, sind schon zwei Bauteile im SOT23 
Gehäuse. Statt dessen könnte man auch einen Push Pull Treiber aus BC817 
und BC807 nehmen. Das sind dann auch zwei Bauteile im SOT23 Gehäuse und 
das Gate würde sich dann auch schneller entladen. Aber das will man aus 
Gründen hier nicht.

[Olaf S. (Gast)]

Da war ich ja richtig auf dem Holzweg. Vielen Dank für Eure Erklärung!!

Jetzt, wo ich weiß, wie es gedacht ist, ist die Schaltung vielleicht 
doch nicht so unelegant. Der FET treibt ja, wie eingangs geschrieben, 
eine induktive Last. Jetzt würde die Emitterschaltung allein (also ohne 
Emitterfolger) den FET schnell ein- und langsam ausschalten. Ein 
unlimitierter Einschaltstrom wäre bei Lasten aber nicht gerade schön. 
Genauso würde ein schnelles Ausschalten zu einer starken Selbstinduktion 
führen.

Mit dem Emitterfolger, Diode und Widerstand dreht sich das Ganze um: der 
FET wird langsam ein- und schnell ausgeschaltet. Dadurch wird der 
Einschaltstrom begrenzt. Der Ausschaltstrom, der eh langsam sinkt, 
dagegen kaum. Passt perfekt.

Wie seht ihr das?


MaWin schrieb:
> Doch uups, dort ist ein 2k7 Widerstand. Jemand hat also absichtlich das
> Umladen des MOSFET-Gates in die Richtung verlangsamt.
>
> Nicht damit es absichtlich langsamer umgeladen wird sondern damit die
> 18V Z-Diode zum Schutz des Gates vor Überspannung nicht beschädigt wird
> wenn +Ub über 18V liegt.

Stimmt schon. Ich vermute aber, der Widerstand begrenzt in erster Linie 
den Strom Richtung Emitterschaltung (also den Transistor ganz links). 
Ohne ihn müsste er ja in dem Moment, in dem er durchschaltet, gegen den 
immer noch voll durchgeschalteten Emitterfolger arbeiten.


Sorry, ich hätte die Bauteilnamen eintragen sollen. Jetzt ist es 
unübersichtlich geworden :-/

[Olaf S. (Gast)]

Mist, ich habe gerade das Verhalten von induktiver und kapazitiver Last 
verdreht. Mea culpa!

[Stefan F. (Gast)]

Olaf S. schrieb:
> Wie seht ihr das?

Bei einer Induktiven last steigt der Einschaltstrom langsam an. Ich 
wüsste nicht, warum man das durch die Transistorschaltung noch weiter 
verlangsamen will.

Nachtrag:

Olaf S. schrieb:
> Mist, ich habe gerade das Verhalten von induktiver und kapazitiver Last
> verdreht. Mea culpa!

Und ich habe zu früh geantwortet :-)

[Olaf S. (Gast)]

Vielen Dank für Eure Hilfe! Mir ist die Schaltung jetzt klar.