Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analoger Schalter +5V bis 5V 10A geht das so?


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von Plexi (Gast)


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Hallo Forum,

ich suche einen analogen Schalter der Spannungen zwischen -5V und +5V 
bei max. 10A schalten kann. Ein Relais möchte ich nicht verwenden 
sondern Mosfets.

Mein Entwurf dazu ist im Anhang.

Zwei Leistungsmosfets sind antiseriell geschaltet, am Gate liegen 
entweder +10V oder -5V an.

Könnte da so funktionieren?

(Später soll es dann ein Multiplexer werden, der mehrere Eingänge auf 
einen Ausgang schaltet.)

von Joachim B. (jar)


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mit 2 Halbbrücken oder einer Vollbrücke klappt das.

von H. H. (hhinz)


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Plexi schrieb:
> Könnte da so funktionieren?

Ja, das funktioniert. Die MOSFETs sollten aber für 5V Logikpegel sein.

von Plexi (Gast)


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H. H. schrieb:
> Plexi schrieb:
>> Könnte da so funktionieren?
>
> Ja, das funktioniert. Die MOSFETs sollten aber für 5V Logikpegel sein.

Ich habe den SI7272 ausgesucht, weil ich davon noch einige habe.

Bei 4,5V hat er schon einen ziemlich guten RDS-ON und bei 15V (-5V +10V) 
sollte er auch noch nicht kaputt gehen.

von H. H. (hhinz)


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Plexi schrieb:
> SI7272

Passt.

von Bernd K. (bmk)


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Plexi schrieb:
>
> Zwei Leistungsmosfets sind antiseriell geschaltet, am Gate liegen
> entweder +10V oder -5V an.

Relevant für das Einschalten eines MOSFET ist die Spannung
Gate in Bezug zu Source. (Vgs)

Daher müssen beide Source miteinander verbunden sein,
damit auch die Gates verbunden werden können.
Sieht in deinem Schaltbild nicht so aus.

von H. H. (hhinz)


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Bernd K. schrieb:
> Daher müssen beide Source miteinander verbunden sein,
> damit auch die Gates verbunden werden können.

Nein.

von Jens G. (jensig)


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Die SI7272 sollten aber schon ein bißchen Kupferfläche auf der Platine 
sehen, um die typ. 3W bei 10A loszuwerden.

: Bearbeitet durch User
von Plexi (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Plexi schrieb:
>>
>> Zwei Leistungsmosfets sind antiseriell geschaltet, am Gate liegen
>> entweder +10V oder -5V an.
>
> Relevant für das Einschalten eines MOSFET ist die Spannung
> Gate in Bezug zu Source. (Vgs)
>
> Daher müssen beide Source miteinander verbunden sein,
> damit auch die Gates verbunden werden können.
> Sieht in deinem Schaltbild nicht so aus.

Nein die Sources sind nicht verbunden, geht ja auch nicht weil es 
Ein-und Ausgang sind.

Das der MosFet am Eingang schaltet ist klar, weil die GS-Spannung 
positiv ist.

Dann liegt an beiden Drains(verbunden) ca. auch die Eingangspannung an.

Weil der zweite Mosfet (auch) eine Bodydiode hat, kann der Source vom 
zweiten Mosfet vom Potential nicht viel höher liegen als Drain und damit 
als die Eingangsspannung. Also muss der zweite auch Sschalten.

Oder liege ich da falsch?

von Plexi (Gast)


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Bei 10A und 0,01 Ohm sollte es eigentlich nur 1 Watt sein, brauche ich 
dann auch noch Kupferfläche?

von H. H. (hhinz)


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Plexi schrieb:
> Oder liege ich da falsch?

Nein, das funktioniert so.


Bei SSR mit MOSFETs macht man es anders, damit man mit den Spannungen 
nicht so eingeschränkt ist.

von H. H. (hhinz)


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Plexi schrieb:
> Bei 10A und 0,01 Ohm sollte es eigentlich nur 1 Watt sein,

Die 0,1 Ohm sind nur bei 25°C Kanaltemperatur typisch, und du hast zwei 
davon.


> brauche ich dann auch noch Kupferfläche?

Auf jeden Fall.

von Joachim B. (jar)


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H. H. schrieb:
> Plexi schrieb:
>> brauche ich dann auch noch Kupferfläche?
> Auf jeden Fall.

gibt es die auf der Leiterplatte nicht immer?

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Joachim B. schrieb:
> gibt es die auf der Leiterplatte nicht immer?

Kupfer sollte eigentlich immer vorhanden sein, aber müssen die 
Bodydioden nicht auch 10A aushalten? Die werden doch jetzt mit zur 
Funktion herangezogen.

von H. H. (hhinz)


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Michael M. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> gibt es die auf der Leiterplatte nicht immer?
>
> Kupfer sollte eigentlich immer vorhanden sein, aber müssen die
> Bodydioden nicht auch 10A aushalten? Die werden doch jetzt mit zur
> Funktion herangezogen.

Nein, die Dioden sperren.

von Joachim B. (jar)


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H. H. schrieb:
> Nein, die Dioden sperren.

aha und verhindern Kupfer auf dem PCB......

geile Antwort!

von Mark S. (voltwide)


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Ich denke dass das so funktioniert.

von H. H. (hhinz)


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Joachim B. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Nein, die Dioden sperren.
>
> aha und verhindern Kupfer auf dem PCB......
>
> geile Antwort!

Halt einfach die Finger still.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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H. H. schrieb:
> Nein, die Dioden sperren.

Aber es kann doch je nach Stromrichtung immer nur ein Mosfet von den 
beiden in Serie geschalteten Mosfets leiten. Der gesperrte Mosfet muss 
aber auch irgendwie leitfähig werden. Wie macht er das denn dann mit 
einer gesperrten Bodydiode?

von H. H. (hhinz)


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Michael M. schrieb:
> Aber es kann doch je nach Stromrichtung immer nur ein Mosfet von den
> beiden in Serie geschalteten Mosfets leiten.

Nein, es leiten beide Kanäle gleichzeitig.

von Jens G. (jensig)


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Joachim B. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Nein, die Dioden sperren.
>
> aha und verhindern Kupfer auf dem PCB......
>
> geile Antwort!

War ja auch keine Antwort auf Deine Frage.

Deine Frage war "gibt es die auf der Leiterplatte nicht immer?". Die 
Antwort ist da ganz einfach: kommt drauf an, wieviel Cu Du auf der 
Platine beim Ätzen stehen läßt ...

@TO
>Bei 10A und 0,01 Ohm sollte es eigentlich nur 1 Watt sein, brauche ich
>dann auch noch Kupferfläche?

Du hast zwei in Serie, also schon 0,02Ohm. Und der worst case bei 4,5V 
sind 0,0248Ohm (wird bei 5V nicht viel besser sein) - also rechne mal 
mit mindestens 3W ...

von Jens G. (jensig)


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Michael M. schrieb:
> Aber es kann doch je nach Stromrichtung immer nur ein Mosfet von den
> beiden in Serie geschalteten Mosfets leiten.

Den Mosfets isses egal, ob die vor- oder rückwärts leiten müssen. Wenn 
Gatepotential > Sourcepotential ist (was bei 10V gegenüber <5V ja 
sichergestellt ist), dann leiten die hin und her ...

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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H. H. schrieb:
> Nein, es leiten beide Kanäle gleichzeitig.

Jens G. schrieb:
> Den Mosfets isses egal, ob die vor- oder rückwärts leiten müssen.

Aha. Dann ist alles klar. Danke.

von Joachim B. (jar)


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H. H. schrieb:
> Halt einfach die Finger still.

H. H. schrieb:
> Nein, die Dioden sperren.

nicht wenn du mich aus dem Zusammenhang falsch zitierst!
Willst du Kupfer auf PCB abstreiten und willst du bestreiten das das 
Kupfer Wärme ableitet?

von Bernd K. (bmk)


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Plexi schrieb:
> Nein die Sources sind nicht verbunden, geht ja auch nicht weil es
> Ein-und Ausgang sind.
>
> Das der MosFet am Eingang schaltet ist klar, weil die GS-Spannung
> positiv ist.
>
> Dann liegt an beiden Drains(verbunden) ca. auch die Eingangspannung an.
>
> Weil der zweite Mosfet (auch) eine Bodydiode hat, kann der Source vom
> zweiten Mosfet vom Potential nicht viel höher liegen als Drain und damit
> als die Eingangsspannung. Also muss der zweite auch Sschalten.
>
> Oder liege ich da falsch?

Nein, du liegst richtig. Mein Fehler. Interessante Schaltung.

Ich hatte nämlich die übliche Schaltung im Hinterkopf (Bild).
Die ist universeller, wenn z.B. die Eingangsspannung >> +-5V liegt.
Wobei die Gate-Ansteuerung bezogen auf Source ein Thema für sich ist.

von Mark S. (voltwide)


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Tatsächlich ist es bei diesem "AC-switch" egal, ob man nun beide drains 
oder beide sources miteinander verbindet.

von Peter D. (peda)


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Bernd K. schrieb:
> Ich hatte nämlich die übliche Schaltung im Hinterkopf (Bild).

Und als Gate-Treiber z.B. einen ASSR-V621.

von Plexi (Gast)


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Danke soweit für die ganzen Antworten.
Ich werde so viel wie möglich Kuper spendieren, die 10 A sind auch eher 
selten
und da es ein Multiplexer 1:24 werden soll, fällt die Leistung auch nur 
1/24 der Zeit ab.

Falls noch jemand eine gute Idee für einen Gate-Driver hat, er muss -5V 
oder 10V schalten. Geschwindigkeit spielt keine Rolle.

Die Eingänge sollten aber gegen GND-Potential schalten.

Ich dachte erst an Komparatoren, aber die haben soweit ich gefunden habe 
immer nur einen Open-Kollektor Ausgang, ich hätte gerne Push-pull.

von Falk B. (falk)


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Plexi schrieb:
> Falls noch jemand eine gute Idee für einen Gate-Driver hat, er muss -5V
> oder 10V schalten. Geschwindigkeit spielt keine Rolle.

Ein Z-Diode an den Gates ist sehr zu empfehlen. Überspannungen 
schleichen sich da mal ganz fix rein.

Ich würde auch eher die Variante mit den verbundenen Source und Gate 
nutzen. Die ist flexibler. Die Ansteuerung der Gates kann man, vor allem 
wenn nur langsam und selten geschaltet wird, mit speziellen Optokopplern 
machen. Die haben "große" Solarzellen eingebaut und können selber 
Spannung für's Gate liefen, man braucht keine zusätzliche, 
potentialfreie Stromversorgung.

"APV Photovoltaic MOSFET driver"

https://www.panasonic-electric-works.com/de/photomos-relais.htm

von H. H. (hhinz)


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Bau dir eigene SSR mit deinen MOSFETs und PV-Kopplern.


https://www.tme.eu/de/details/apv2121sj/optokoppler-sonstige/panasonic/


Dann natürlich Source an Source.

von H. H. (hhinz)


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Ach ja, mit deiner ursprünglichen Schaltung und CD4053B geht es 
natürlich auch.

von Plexi (Gast)


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Die Opptokoppler sehen interessant aus, zumal wenn sie genug Spannung 
zum Schalten der Mosfets haben.

Was ist der Vorteil, wenn ich Source-Source zusammenschalte anstatt von 
Drain-Drain?

von H. H. (hhinz)


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Plexi schrieb:
> Was ist der Vorteil, wenn ich Source-Source zusammenschalte anstatt von
> Drain-Drain?

Du brauchst nur einen Koppler für beide MOSFETs.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Plexi schrieb:
> Die Eingänge sollten aber gegen GND-Potential schalten.

Dann könnte man das auch mit zwei P-Mosfets realisieren.

von H. H. (hhinz)


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Michael M. schrieb:
> Dann könnte man das auch mit zwei P-Mosfets realisieren.

Da kommt nur die Hälfte durch, die positive.

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