Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Benötige Hilfe zur Suche eines geeigneten MOSFET


von Ulrich B. (ger67)


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Einsatzbereich Schiffsmodell
Schaltspannung 2S Lipo (7,2-8,4V)
Schaltstrom 10 A => Wunsch ist 30 A dauerstromtauglich
Gatespannung soll der Fahrakku abgeben.
Schaltelement soll ein Reedschalter sein, der durch einen Magneten 
betätigt wird.

Ich möchte mir einen Magnetschalter bauen (ohne das Modell zu öffnen 
möchte ich die Stromversorgung aktivieren. Ein mechanischer Schalter auf 
Deck fällt aus)
Dafür suche ich einen MOSFET, der
- sicher ab 5V schaltet
- auch 8,4V als Gatespannung verträgt.

Welche Spezifikation in den Datenblätern gibt Auskunft, ab/bis welcher 
Gatespannung ein MOSFET schaltet?

Für Eure Tipps möchte ich mich  im Voraus bedanken
Ulli

: Verschoben durch Moderator
von J. V. (janvi)


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Das ist die Threshold Spannung wo das Gate gerade mal so aufmacht. 
Danach geht es nach einer Kurve im Datenblatt. Es ist keine 
Stromverstärkung wie bei Bipolar Transistoren sondern einen Steilheit 
wie bei Röhren. Du solltest das Gate aber auf jeden Fall vor statischer 
Aufladung mit einer Klemmdiode schützen wenn ein Endschalter dran soll. 
Ansonsten haben die Logik Level Gate Typen den Vornamen IRLML wo das L 
für Logiclevel steht. 30Amp ist nix besonderes, eher nach der 
Verfügbarkeit und nicht allzu winzigen Bauform gucken

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Wieviel Platz hast du denn zur Verfügung?

von Wolfgang (Gast)


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J. V. schrieb:
> Das ist die Threshold Spannung wo das Gate gerade mal so aufmacht.

Die Threshold Spannung hat mit der Mindestspannung zum sicheren Schalten 
nun wirklich wenig zu tun. Die muss man beachten, damit der FET sicher 
abschaltet.

Die Gatespannung muss so gewählt werden, dass man beim Betriebsstrom 
trotz Exemplarstreuungen sicher im steilen Bereich der Ausgangskennlinie 
liegt.

R_DS_on bei der Ansteuerspannung sollte man fest im Blick haben. Der 
bestimmt zusammen mit dem Strom die Heizleistung

von Ulrich B. (ger67)


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Vielen Dank für Deine Antwort.
Größe des MOSFET ist nicht das Thema. Da wo der Schalter sitzen wird, 
sind min. 10 cm² Platz. Zu erwartendes Bauteilgewicht bei 1600g 
Modellgewicht sind weniger von Bedeutung.
Mir geht es um Machbarkeit durch mich. Ich kann nur etwas stur nach 
bauen.
Mein 1,9 g Zeitschalter mit 8 Pin SMD MOSFET hat gut funktioniert. Nur 
brauchte ich min. 9V Gatespannung.
Da waren verbaut
- 8 pin MOSFET
- 1 Elko
- 1 Angstwiderstand
- 1 Poti
- 1 Diode gegen Falschpolung
Laufzeit des Zeitschalters von 3-20 Sec. einstellbar.
Kann es sein, dass unter der Bezeichnung >Vornamen IRLML< SMD Bauteile 
erscheinen? Baugröße TO220 wäre mir angenehmer. Da habe ich schon was 
gefunden.
Was ist unter Klemmdiode zu verstehen, wo ist sie zu platzieren?

Ulli

Beitrag #6626624 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Ulrich B. (ger67)


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Wolfgang schrieb:
> J. V. schrieb:
>> Das ist die Threshold Spannung wo das Gate gerade mal so aufmacht.
>
> Die Threshold Spannung hat mit der Mindestspannung zum sicheren Schalten
> nun wirklich wenig zu tun. Die muss man beachten, damit der FET sicher
> abschaltet.
>
> Die Gatespannung muss so gewählt werden, dass man beim Betriebsstrom
> trotz Exemplarstreuungen sicher im steilen Bereich der Ausgangskennlinie
> liegt.
>
> R_DS_on bei der Ansteuerspannung sollte man fest im Blick haben. Der
> bestimmt zusammen mit dem Strom die Heizleistung
Die  Abschaltspannung wird bei mir 0V sein (Reedschalter ist offen)
Den Widerstandswert bei Stromfluss beachte ich schon. Ich werde ein 
Bauteil suchen, das unter 20 m Ohm R_DS_on hat.
Ulli

von hinz (Gast)


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Ulrich B. schrieb:
> Ich werde ein
> Bauteil suchen, das unter 20 m Ohm R_DS_on hat.

Ehr unter 10mOhm, IRL3803 z.B.

von GER67 (Gast)


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hinz schrieb:
> IRL3803

Das Teil werde ich mir kaufen. Vielen Dank für  den konkreten Tipp.
hinz schrieb:

> Wieviel Platz hast du denn zur Verfügung?
Bei meinem Modell  ist weder Platz noch Gewicht ein Problem, wenn  das 
Bauteil nicht schwerer als 100 g wird und der Schalter nicht mehr Fläche 
als 10 cm² benötigt.

Ich bedanke mich bei Allen für Eure Antworten. Das von hinz verlinkte 
Bauteil erfüllt mehr als meine Wünsche. Die  Anfrage ist für mich 
beantwortet.

Schönes Wochenende

Ulli

von HildeK (Gast)


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Ulrich B. schrieb:
> Die  Abschaltspannung wird bei mir 0V sein (Reedschalter ist offen)

Bei offenem Reedschalter ist auf jeden Fall ein Widerstand zwischen Gate 
und Source zu verwenden. Sonst wird die Ladung im Gate dazu führen, dass 
der FET nur ungern ausschaltet, vielleicht gar nicht. Außerdem sollte 
ein Gate nie offen sein, auch wegen ESD und EMV-Einstrahlung.

von Ulrich B. (ger67)


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HildeK schrieb:
> Bei offenem Reedschalter ist auf jeden Fall ein Widerstand zwischen Gate
> und Source zu verwenden.

Danke für den Hinweis. Wie groß sollte der Widerstand sein?

zu schaltende Spannung 7,2-8,4 V
Laststrom max. 8A (mehrmals für etwa 20 sec.)
Die Dimensionierung des Zeitschalters hatte ich verändert
120 kOhm => 12 kOhm
2MOhm Poti => 1MOhm Poti
47myF => 20myF
Als Diode hatte ich eine für höheren Strom eingelötet, da die 
vorgesehene 2 mal durchgeschlagen ist.
Das Ausschalten erfolgte nicht schlagartig, sondern über eine Zeitspanne 
von etwa 0,5 sec. Das war mir angenehm.
Schönes WE

Ulli

von hinz (Gast)


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Ulrich B. schrieb:
> Das Ausschalten erfolgte nicht schlagartig, sondern über eine Zeitspanne
> von etwa 0,5 sec. Das war mir angenehm.

Dem MOSFET ist das aber gar nicht angenehm. Schnell ist man damit 
außerhalb seiner SOA, und dann entweicht der magische Rauch.

von GER67 (Gast)


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hinz schrieb:
> Dem MOSFET ist das aber gar nicht angenehm.
Dann hatte ich wohl Glück und bitte um eine Dimensionsempfehlung für den 
Widerstand G-S.

Ulli

von GER67 (Gast)


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hinz schrieb:
> Dem MOSFET ist das aber gar nicht angenehm.

Ich vermute, der Zeitschalter hat etwa 50 Schaltvorgänge absolviert.
zu schaltende Spannung 6-6,5 V (4 Zellen Duracell Industrial 1,5V 
Alkaline
Laststrom etwa 2,5-3 A

von HildeK (Gast)


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Ulrich B. schrieb:
> Danke für den Hinweis. Wie groß sollte der Widerstand sein?

Bei der gezeigten Schaltung ist ein Widerstand vorhanden: mit dem Poti 
und den 120k. Eigentlich gehört da was in der Größenordnung 1k rein und 
kein Kondensator! Siehe die Bemerkung von hinz.
Dann ist aber dein sanftes Ausschalten weg. Ist das beim Abschalten 
eines Motors ein Problem, der läuft ja auf Grund seiner mechanischen 
Trägheit bereits sanft aus, auch das Schiff wird deshalb nicht abrupt 
stoppen.

Ulrich B. schrieb:
> Als Diode hatte ich eine für höheren Strom eingelötet, da die
> vorgesehene 2 mal durchgeschlagen ist.

Ja gut, der 47µF-Kondensator hat natürlich, wenn er leer ist, einen 
kräftigen Einschaltstrom. In Reihe mit der Diode einen R mit z.B. 100Ω 
hätte gereicht. Fehlen tut aber eine Freilaufdiode am Motor.

hinz schrieb:
> Dem MOSFET ist das aber gar nicht angenehm. Schnell ist man damit
> außerhalb seiner SOA, und dann entweicht der magische Rauch.
Nach meiner Überzeugung wird es kein Problem sein. Worst case 16W (halbe 
Spannung, halber Strom - beim Abschalten eher weniger) wird er für den 
Teil einer halben Sekunde gut aushalten.

von GER67 (Gast)


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Ich möchte mich noch mal recht herzlich für Eure Geduld mit meinen 
Fragen bedanken. Auf Eure Hilfe bin ich angewiesen und freue mich über 
Eure Hilfen.

HildeK schrieb:
> Bei der gezeigten Schaltung ist ein Widerstand vorhanden: mit dem Poti
> und den 120k. Eigentlich gehört da was in der Größenordnung 1k rein und
> kein Kondensator!
Die Schaltung zeigt den von mir nachgebauten Zeitschalter. Per 
Tastendruck wird der Kondensator aufgeladen, über den Widerstand/Poti 
wird C entladen (in meinem Fall einstellbar etwa 3-20 sec..)

Für meinen Schalter kommt kein C rein. Auch die Diode wollte ich weg 
lassen, da nach der Installation im Modell eine Falspolung 
ausgeschlossen ist.




HildeK schrieb:
> Dann ist aber dein sanftes Ausschalten weg. Ist das beim Abschalten
> eines Motors ein Problem, der läuft ja auf Grund seiner mechanischen
> Trägheit bereits sanft aus, auch das Schiff wird deshalb nicht abrupt
> stoppen.
Für Motor und Modell  sah ich keine Probleme. Ich kenne die inneren 
Zusammenhänge eines MOSFET nicht. Es könnte sein, dass beim abruppten 
Motorstopp eine hohe Rückinduktionsspannung entsteht, die eventuell dem 
MOSFET schaden könnte. Sanfteres auslaufen des Motors erschien mir ein 
Sicherheitszuwachs


HildeK schrieb:
>Fehlen tut aber eine Freilaufdiode am Motor.
Das wusste ich nicht.  War im Schaltplan des  Zeitschalters nicht 
angegeben. Beim geplanten Modell laufen 2 Motoren Vor- und Rückwärts. 
Gesteuert über einen Drehzahsteller je Motor. Das Ausschalten erfolgt, 
wenn die Motoren uns Servos in Ruhe sind. Ruhestrom vermutlich unter 100 
mA.


Ulli

von hinz (Gast)


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GER67 schrieb:
> Gesteuert über einen Drehzahsteller je Motor.

Da ist die Freilaufdiode schon drin.

von Markus E. (markus_e176)


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Ulrich B. schrieb:
> Dafür suche ich einen MOSFET, der
>
> [...]
> auch 8,4V als Gatespannung verträgt.

Wenn der Teil der Frage noch relevant ist bzw. für die Zukunft:

Das steht im Datenblatt unter den "absolut maximum ratings" als 
"gate-source-voltage". Die beträgt bei "großen" Mosfets normalerweise 
+-20V und bei den LogicLevel-Teilen auch selten unter 15V.
Überschreitung kann die sofortige Zerstörung des Mosfet zur Folge haben. 
Dauerhafter Betrieb am Maximalwert verringert die Lebensdauer. Daher 
lieber leicht drunter bleiben (nur zu ca. 50-75% ausnutzen).

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