Hallo zusammen, ich bräuchte bitte ein paar Tipps für den Aufbau eines High-Side Schalters. um was gehts: - 12V Lasten (hps. ohmsch, bis ca. 10A) schalten von einem Bleiakku/Autobatterie - muss high-side sein (weil mehrere Kreise und Spannungsmessungen gemacht werden) - darf "langsam" schalten - Stromverbrauch soll möglichst gerig sein (max. 1mA) - wenige und günstige Bauteile (soll kleine Lochrasterplatine werden) die Fragen: - mit p-channel ist die Ansteuerung einfacher? - oder ist es einfacher (mit günstigen) Treiber-ICs mit Ladungspumpen für n-channel (die meisten hier im Forum empfohlenen sind nicht (mehr) verfügbar) - würde die angehängte Schaltung funktionieren, mit dem hohen Gate-R gegen +? - ich hätte an den IRF 4905 gedacht (wegem kleinen rDS 20mO) (55V, 50A, Ciss 4nF) - ist eine Ansteuerung über Halbbrücken-IC (z.B. IR 2104) sinnvoll? Danke im voraus für Tipps, Norbert
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Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas viel. Eine 10V zehnerdiode entschärft das.
Norbert R. schrieb: > - ich hätte an den IRF 4905 gedacht Lass dir keine Fälschungen andrehen! Und wenn du nicht schnell schalten musst, dann reicht der, zusammen mit ganz einfacher Ansteuerung.
Pepe schrieb: > Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas > viel. Unsinn!
Norbert R. schrieb: > IRF 4905 https://www.infineon.com/dgdl/irf4905pbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015355e329b1197e Vgs +-20V So unsinn ist das nicht.
Pepe schrieb: > Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist > etwas > viel. Eine 10V zehnerdiode entschärft das. Postet Du aus dem Kindergarten? Der IRF4905 verträgt max. +/-20 Volt Vgs. Da ich genug Luft. https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRF4905-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355e329b1197e Ich kannte bisher nur Pepe den Paukerschreck, nun auch Pepe den Forenschreck.
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H. H. schrieb: > Pepe schrieb: >> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >> viel. > > Unsinn! Es ist tatsächlich Unsinn, das Gate mehr als 10V aufzuladen, da sich die Eigenschaften auch bei 15V nicht mehr verbessern. Zudem erschwert es das zügige umladen im Schaltpunkt unnötig.
Alternativ kann man einen fertigen Smartswitch verwenden. Hier z.B. sind eine Auswahl, aber auch andere Herstellern (TI, NXP, Rohm, ST usw.) haben eine große Palette: https://www.infineon.com/cms/de/product/power/smart-low-side-high-side-switches/high-side-switches/
Norbert R. schrieb: > - 12V Lasten (hps. ohmsch, bis ca. 10A) schalten von einem > Bleiakku/Autobatterie Steckt die in einem KFZ-Bordnetz? Dann müsste man schon noch Schutzmaßnahmen gegen den üblichen Dreck im Bordnetz ergreifen.
Roland E. schrieb: > H. H. schrieb: >> Pepe schrieb: >>> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >>> viel. >> >> Unsinn! > > Es ist tatsächlich Unsinn, das Gate mehr als 10V aufzuladen, da sich die > Eigenschaften auch bei 15V nicht mehr verbessern. Zudem erschwert es das > zügige umladen im Schaltpunkt unnötig. Hat aber erstmal nichts mit dem Unsinn von Pepe zu tun. Er sah die Specs in Gefahr, und das ist nicht der Fall.
Jörg R. schrieb: > Roland E. schrieb: >> H. H. schrieb: >>> Pepe schrieb: >>>> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >>>> viel. >>> >>> Unsinn! >> >> Es ist tatsächlich Unsinn, das Gate mehr als 10V aufzuladen, da sich die >> Eigenschaften auch bei 15V nicht mehr verbessern. Zudem erschwert es das >> zügige umladen im Schaltpunkt unnötig. > > Hat aber erstmal nichts mit dem Unsinn von Pepe zu tun. Er sah die Specs > in Gefahr, und das ist nicht der Fall. Am Miller-Plateau ändert sich nichts. Und der TE benötigt eh kein schnelles Schalten.
Pepe schrieb: > Vgs +-20V > So unsinn ist das nicht. Gleich richtig gemacht und auf 10V begrenzt, liegt der TO auf der sicheren Seite und hat mehr Auswahl, falls er andere Mosfet Typen verwenden sollte.
H. H. schrieb: > Pepe schrieb: >> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >> viel. > > Unsinn! Automotiv prüft für 12V-Komponenten mit 27V (Load Dump). Da würde ich mir schon sorgen um die Gate-Isolation machen.
Norbert R. schrieb: > ist eine Ansteuerung über Halbbrücken-IC (z.B. IR 2104) sinnvoll? [dann wohl zusammen mit einem p-channel-mosfet] In diesem Fall eher nicht, weil die auf der High-Side für PWM ausgelegt sind, Du aber rein statischen Betrieb haben möchtest. Ohne Pulse funktioniert der Bootstrap nicht, d.h. Du müsstest eine extra Hilfsspannung für die High-Side dazu erzeugen. Lohnt imho hier den Aufweand nicht. (re)
p.s. Kommt also drauf an, in welchem Umfeld sich die 12V Autobatterie befindet
Wolfgang schrieb: > H. H. schrieb: >> Pepe schrieb: >>> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >>> viel. >> >> Unsinn! > > Automotiv prüft für 12V-Komponenten mit 27V (Load Dump). Da würde ich > mir schon sorgen um die Gate-Isolation machen. Einfach mal lesen;-) H. H. schrieb: > Steckt die in einem KFZ-Bordnetz? Dann müsste man schon noch > Schutzmaßnahmen gegen den üblichen Dreck im Bordnetz ergreifen.
Norbert R. schrieb: > darf "langsam" schalten Bedenke, dass du 10A Laststrom hast, die der MOSFET beim Abschalten nur langsam herunter fährt. In dieser Übergangsphase verheizt er viel Energie. Wähle einen Transistor, der das verträgt. Ich würde ja lieber eine Treiberschaltung mit Push/Pull Ausgang verwenden. Im einfachsten Fall ein (oder mehrere parallel geschaltete) Logik Gatter vom Typ CD4049 oder CD4050. Oder einen Level Shifter vom Typ CD4504. Oder halt wie empfohlen einen fertigen Smart-Switch (auch bekannt als ProFet).
Stefan ⛄ F. schrieb: > Bedenke, dass du 10A Laststrom hast, die der MOSFET beim Abschalten nur > langsam herunter fährt. In dieser Übergangsphase verheizt er viel > Energie. Wähle einen Transistor, der das verträgt. Einfach den Pullup nicht zu hochohmig wählen, dann ist er weit in der SOA.
H. H. schrieb: > Einfach den Pullup nicht zu hochohmig wählen, dann ist er weit in der > SOA. Widerspricht der Anforderung Norbert R. schrieb: > Stromverbrauch soll möglichst gering sein (max. 1mA)
Stefan ⛄ F. schrieb: > H. H. schrieb: >> Einfach den Pullup nicht zu hochohmig wählen, dann ist er weit in der >> SOA. > > Widerspricht der Anforderung > > Norbert R. schrieb: >> Stromverbrauch soll möglichst gering sein (max. 1mA) Erlaubt also 12kOhm, das reicht um das Miller-Plateau innerhalb von weniger als 100µs zu durchlaufen.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Widerspricht der Anforderung Bei Zehn Tausend mA Laststrom, wird man doch nicht um ein paar zig mA für die Ansteuerung streiten wollen?
EAF schrieb: > Bei Zehn Tausend mA Laststrom, wird man doch nicht um ein paar zig mA > für die Ansteuerung streiten wollen? Frage das den TO, ich habe das nicht gefordert.
H. H. schrieb: > Norbert R. schrieb: >> - ich hätte an den IRF 4905 gedacht > > Lass dir keine Fälschungen andrehen! Bei so günstigen Bauteilen gibts auch schon Fälschungen? Ist man da bei den großen Elektronikversendern (Rei*, RS*,...) halbwegs sicher?
Norbert R. schrieb: > Bei so günstigen Bauteilen gibts auch schon Fälschungen? Längst. Und so billig ist der ja nicht. > Ist man da bei den großen Elektronikversendern (Rei*, RS*,...) halbwegs > sicher? Nur bei den offiziellen Distris, leider.
Roland E. schrieb: > H. H. schrieb: >> Pepe schrieb: >>> Muttu schauen was der mosfet an gate spannung so verträgt. 15V ist etwas >>> viel. >> >> Unsinn! > > Es ist tatsächlich Unsinn, das Gate mehr als 10V aufzuladen, da sich die > Eigenschaften auch bei 15V nicht mehr verbessern. Zudem erschwert es das > zügige umladen im Schaltpunkt unnötig. also statt dem 47k eine Z-Diode und zum Kollektor vom Transistor noch einen 22k. Oder einfach einen Spannungsteiler (statt der z-Diode einen 22k).
H. H. schrieb: >> Ist man da bei den großen Elektronikversendern (Rei*, RS*,...) halbwegs >> sicher? > > Nur bei den offiziellen Distris, leider. RS gehört in dem Fall zu denen.
Noch ein paar Infos: max. Strom von 1mA: ist quasi "verlorener" Standby-Strom. Von diesen Einheiten gibts 3-4, sind also 4 mA "für nix" verbraten. Die 10A werden nur selten benötigt (Die Lasten schalten sich teilweise selber - zB. Kühlschrank). Die Versorgung sollte aber über mehre Tage die (etwas ältere) Batterie nicht unnötig belasten. Derzeit mit einem Relais (ca. 80mA) gelöst, braucht das Relais mehr Strom als manche Last. KFZ- Umfeld: ja, aber nicht direkt: Das Aufladen passtiert über einen großen "Step-Up-Konverter" (weiß grad nicht, wie die Dinger genau heißen). Da werden die Spannungsspitzen vermutlich nur reduziert drüberkommen. Aber der Mosfet (das Gate) sollte da schon genügend Reserven haben.
Im KFZ reichen die maximalen 20V Gate Spannung nicht, sie muss kurzzeitig viel mehr vertragen. Sonst hast du nicht lange Freude damit.
Norbert R. schrieb: > KFZ- Umfeld: > ja, aber nicht direkt: Das Aufladen passtiert über einen großen > "Step-Up-Konverter" (weiß grad nicht, wie die Dinger genau heißen). Da > werden die Spannungsspitzen vermutlich nur reduziert drüberkommen. Aber > der Mosfet (das Gate) sollte da schon genügend Reserven haben. Du redest von einen Ladebooster? Der sollte den Dreck gut abhalten.
Norbert R. schrieb: > max. Strom von 1mA: > ist quasi "verlorener" Standby-Strom. Von diesen Einheiten gibts 3-4, > sind also 4 mA "für nix" verbraten. Die 10A werden nur selten benötigt Quatsch - dieses mA fließt ohnehin nur, wenn eingeschaltet werden soll. Statt 10A haste dann eben satte 10,001A zu erleiden ... Da würde ich mir eher einen Kopf darüber machen, was der µC und der ganze Rest so verbrät ...
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H. H. schrieb: > Norbert R. schrieb: >> KFZ- Umfeld: >> ja, aber nicht direkt: Das Aufladen passtiert über einen großen >> "Step-Up-Konverter" (weiß grad nicht, wie die Dinger genau heißen). Da >> werden die Spannungsspitzen vermutlich nur reduziert drüberkommen. Aber >> der Mosfet (das Gate) sollte da schon genügend Reserven haben. > > Du redest von einen Ladebooster? Der sollte den Dreck gut abhalten. Ja genau. So ein Teil verwende ich.
Jens G. schrieb: > Norbert R. schrieb: >> max. Strom von 1mA: >> ist quasi "verlorener" Standby-Strom. Von diesen Einheiten gibts 3-4, >> sind also 4 mA "für nix" verbraten. Die 10A werden nur selten benötigt > > Quatsch - dieses mA fließt ohnehin nur, wenn eingeschaltet werden soll. > Statt 10A haste dann eben satte 10,001A zu erleiden ... > Da würde ich mir eher einen Kopf darüber machen, was der µC und der > ganze Rest so verbrät ... Die 10A sind der Extremfall. Meist sind es 1-2A und das nur für ca. 1% bis 5% der Zeit. Die restliche Zeit werden die 12V zur Verfügung gestellt, aber die Verbraucher sind im Standby oder ganz aus. Der µC wird 95% der Zeit im deep Sleep verbringen und die "Peripherie" bleibt auch die meiste Zeit hart abgeschalten.
Ich stimme HildeK zu, nimm einen High-Side-Switch, die haben auch verschiedene Schutzschaltungen drin.
Norbert R. schrieb: > Die 10A sind der Extremfall. Meist sind es 1-2A Nützt nichts, die Elektronik muss für den Extremfall ausgelegt werden, sonst geht sie zu schnell kaputt. Ich gehe sogar von wesentlich mehr im Einschaltmoment aus, weil deine Geräte sicher Kondensatoren am Eingang haben. Die vergisst man gerne mal.
Noch was. Gibt dem Ansteuer Transistor einen Emitterwiderstand, dann kannst du ihn als Stromquelle laufen lassen. zB mit 5mA oder so. Der Gatewiderstand muss dann nur noch den Hub bringen, und die Versorgungsspannung faellt raus, resp wird unwichtig.
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Flachtroll schrieb: > Noch was. Gibt dem Ansteuer Transistor einen Emitterwiderstand, dann > kannst du ihn als Stromquelle laufen lassen Du meinst also "nicht in der Sättigung, sondern im linearen Bereich, sodass er schneller ist". Dann würde ich aber gleich auf eine Kaskodenschaltung gehen. Wenn in der angehängten Schaltung die Vcc dann z.B. 5V ist, dann ist die Ugs maximal (5V-0V6)*47k/22k = 9V4. Und das auch, wenn die +15V mal +20V werden... Pepe schrieb: > Eine 10V zehnerdiode Ist dann eine mit 12V eine Zwölferdiode? BTW: Clarence hieß Zener (ohne h) und er selbst hat vorgeschlagen, nur solche Dioden mit einer Spannung bis 5V als Zenerdioden zu bezeichnen. Die Dioden mit höherer Spannung sollen Z-Dioden genannt werden, weil dort dann der Avalanche-Effekt den Zener-Effekt überholt.
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Lothar M. schrieb: > Flachtroll schrieb: >> Noch was. Gibt dem Ansteuer Transistor einen Emitterwiderstand, dann >> kannst du ihn als Stromquelle laufen lassen > Du meinst also "nicht in der Sättigung, sondern im linearen Bereich, > sodass er schneller ist". Der TO will es aber nur ganz gemütlich haben. Die (weniger als) 100µs Umschaltzeit bei 10A und 15V lt. seiner initialen Schaltung macht der mit links - der hat einen ziemlich fetten SOA-Bereich, ist also ein gutes Arbeitspferd dafür, selbst bei gewissen kapazitiven Lasten.
Jens G. schrieb: > Der TO will es aber nur ganz gemütlich haben. Ist klar, aber wenn schon Stromquelle, dann sinnigerweise als Kaskode. Flachtroll schrieb: > Gibt dem Ansteuer Transistor einen Emitterwiderstand Oder wenn schon Stromquelle, dann nicht für herbeigezauberte "5mA", sondern so, dass der im Emitterwiderstand fließende Strom dafür sorgt, dass die Ugs nie zu groß wird. Wenn also der Rgs die obigen 47k hat und daran max. 10V abfallen sollen, dann ist das eine Strom von 10V/47k = 212µA. Und damit muss der Emitterwiderstand bei z.B. 3V3 Versorgung so berechnet werden: Re = (3V3-0,6V)/212µA = 12kOhm. Dann begrenzt (wie auch bei der Kaskodenschaltung) schon der begrenzte Strom die Ugs und es ist keine Z-Diode mehr nötig.
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Lothar M. schrieb: > Dann würde ich aber gleich auf eine Kaskodenschaltung gehen. Wenn in der > angehängten Schaltung die Vcc dann z.B. 5V ist, dann ist die Ugs maximal > (5V-0V6)*47k/22k = 9V4. Und das auch, wenn die +15V mal +20V werden... Danke Lothar, die Schaltung gefällt mir sehr gut. Mit dem Strom der Gate-Ansteuerung kann ich problemlos auf 1mA raufgehen, das macht gesamthaft nicht so viel aus. Dann komm ich auf 10k und 2k7 bei 3.3V vom µC. Dann geht das Umschalten vom Mosfet schneller. Ist das schnelle Schalten überhaupt ein Vorteil, wenn ich kapazive Lasten schalte? Oder ist langsamer besser, auch wenn das Langsamer auf Kosten der Verlustleistung im Fet geht? Ich hab fertige High-Side-Switch gesucht. Die haben ja Lieferzeiten... (z.B. 127 Wochen) Das einzige lieferbare was ich gefunden habe ist der Infineon BTS6133 bei Con* im TO252 Gehäuse. (Da freut sich die Lochrasterplatine). Ist immer ein lustiges Gefühl, eine 2.5mm²-Litze auf einen 0.6mm-Pin zu löten. Beim BTS6133 brauch ich wirklich gar keine externen Bauteile, wenn ich den Sense-Output nicht benötige?
Lothar M. schrieb: > Wenn also der Rgs die obigen 47k hat und daran max. 10V abfallen sollen, > dann ist das eine Strom von 10V/47k = 212µA. Und damit muss der > Emitterwiderstand bei z.B. 3V3 Versorgung so berechnet werden: Re = > (3V3-0,6V)/212µA = 12kOhm. Genial. Muss ich gleich mal probieren.
Norbert R. schrieb: > Beim BTS6133 brauch ich wirklich gar keine externen Bauteile, wenn ich > den Sense-Output nicht benötige? Nein, brauchst du nicht. Und die Dinger habe ich nur kaputt bekommen, wenn ich eine zu dicke Induktivität schalten wollte (konkret war das ein großer Zugmagnet mit 24V und 8A). > Dann komm ich auf 10k und 2k7 bei 3.3V vom µC. Passt. > Ist das schnelle Schalten überhaupt ein Vorteil, wenn ich kapazive > Lasten schalte? Eher nicht, denn da muss die Versorgung aber gut gepuffert sein, weil dann der leere Kondensator schlagartig zum Versorgungskondensator parallel geschaltet wird und die Versorgung macht einen Knicks macht. > Oder ist langsamer besser, auch wenn das Langsamer auf > Kosten der Verlustleistung im Fet geht? Ja. Wenn du nicht allzu oft schaltest würde ich es eher so machen. Allerdings ist es sinnvoller, die Schaltgeschwindikgeit mit einem Serienwiderstand einzustellen. Denn dann kann man ggfs. eine Schaltflanke mit einer Diode beschleunigen.
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