Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltgeschwindigkeit Hi-Side P-MOSFET


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von switcher (Gast)


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Ich habe in einer Schaltung einen Hi-Side P-Kanal MOSFET als "Schalter", 
der von einem Mikrocontroller angesteuert wird. Das funktioniert soweit 
auch gut. Zum Kontext: Geschaltet werden 5-10V, die Schaltspannung ist 
im Bereich von 3-4V bezogen auf dasselbe Massepotential.

Nun möchte ich dasselbe machen, aber möchte höhere 
Schaltgeschwindigkeiten erreichen (so im 100kHz-Bereich). Mein 
Verständnis ist nun, dass t(on) ok sein wird, aber t(off) langsam, da 
die Gate-Kapazität nur über den Gate-Source-Widerstand "umgeladen" 
werden wird.

Wie kann ich diese Schaltgeschwindigkeit erhöhen? Klar kann ich den 
Widerstand verkleinern, aber auch da gibt es Grenzen...

Einerseits hatte ich die Idee, einen Kondensator zu verwenden, um den 
Gleichspannungsanteil zu "entkoppeln". Aber das stelle ich mir nicht so 
einfach vor, da die Periodendauer variabel sein soll.

Gibt es da "Standardlösungen"?

von Ingo Less (Gast)


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switcher schrieb:
> Wie kann ich diese Schaltgeschwindigkeit erhöhen? Klar kann ich den
> Widerstand verkleinern, aber auch da gibt es Grenzen...

switcher schrieb:
> Gibt es da "Standardlösungen"?

Nimm einen MOSFET-Treiber

von MaWin (Gast)


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switcher schrieb:
> Wie kann ich diese Schaltgeschwindigkeit erhöhen?

Mit einer push pull Endstufe.

switcher schrieb:
> Gibt es da "Standardlösungen"?

MOSFET Treiber, du brauchst einen, dessen UVLO unter 4.6V liegt.

von Thorsten S. (thosch)


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Es gibt sogar Gate-Treiber mit eingebauter Ladungspumpe, so daß man 
einen billigeren und besseren N-MOSFET als HiSide Switch verwenden kann.
Nur darauf achten, keinen mit Boost-Kondensator zum Ausgang zu nehmen, 
die sind nicht für statische Ansteuerung geeignet, sondern erfordern 
ständiges Schalten, wie z.B. in Schaltwandlern.

von Helge (Gast)


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DIY ist mit npn und pnp als Treiber. Besser gehts mit integriertem 
Mosfet-Treiber wie z.B. UCC27518, der dürfte hier reichen.

von MaWin (Gast)


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Helge schrieb:
> DIY ist mit npn und pnp als Treiber. Besser gehts mit integriertem
> Mosfet-Treiber wie z.B. UCC27518, der dürfte hier reichen.

Den PNP kann man auch durch eine Diode ersetzen, da der NMOSFET schon 
ausreichend nach GND zieht.

von switcher (Gast)


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Danke für alle Hinweise soweit, genau so was ähnliches brauche ich.

Ich bin am Suchen, aber für meine Spezifikationen scheint es nicht 
allzuviele Driver zu geben. Falls jemand also gerade ein geeignetes 
Bauteil kennt bin ich froh um Hinweise.

Der UCC2751x selbst sieht gut aus, scheint ein low-side Treiber zu sein, 
mit Eingangsleveln, die von der zu schaltenden Spannung abhängen. Auch 
ist bei "undervoltage" der Output low. Deshalb nicht ideal.

Meine Anforderungen sind: Auf der Input-Seite Levels von ca. 3.0 bis 
5.0V (der uC hat eine variable Spannungsversorgung, die in diesem 
Bereich liegt). Auf der Schaltseite sollte der Treiber ab 4.5V arbeiten. 
Es wäre auch gut, wenn er bei fehlender zu schaltenden Spannung keinen 
Schaden nehmen würde. Klar kann das alles "extern" gelöst werden, wenn 
es aber ein IC gibt, dass dies "selbst" macht, wäre das sehr praktisch.

von Falk B. (falk)


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switcher schrieb:
> Danke für alle Hinweise soweit, genau so was ähnliches brauche ich.
>
> Ich bin am Suchen, aber für meine Spezifikationen scheint es nicht
> allzuviele Driver zu geben. Falls jemand also gerade ein geeignetes
> Bauteil kennt bin ich froh um Hinweise.

Für deine Anforderungen tut es praktisch JEDER 08/15 Treiber!

> Meine Anforderungen sind: Auf der Input-Seite Levels von ca. 3.0 bis
> 5.0V (der uC hat eine variable Spannungsversorgung, die in diesem
> Bereich liegt).

Viele schalten KONSTANT bei TTL-Pegeln, also ~1,5V. Z.B. der Oldie 
ICL7667.

https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber

> Auf der Schaltseite sollte der Treiber ab 4.5V arbeiten.

Machen auch die meisten.

> Es wäre auch gut, wenn er bei fehlender zu schaltenden Spannung keinen
> Schaden nehmen würde.

Das ist weniger ein Treiberproblem als eins für den MOSFET. Meist reicht 
ein Pull-Down Widerstand zwischen Gate und Source, so im Bereich 10k.

von Alfred B. (alfred_b979)


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switcher schrieb:
> Ich habe in einer Schaltung einen Hi-Side P-Kanal MOSFET als "Schalter",
> der von einem Mikrocontroller angesteuert wird. Das funktioniert soweit
> auch gut. Zum Kontext: Geschaltet werden 5-10V, die Schaltspannung ist
> im Bereich von 3-4V bezogen auf dasselbe Massepotential.
>
> Nun möchte ich dasselbe machen, aber möchte höhere
> Schaltgeschwindigkeiten erreichen (so im 100kHz-Bereich).

Wozu_genau soll überhaupt ein Mosfet highside mit 100kHz getaktet
werden, bzw. was soll das Ganze insgesamt darstellen/"können"?
(Und in welchem Strom- bzw. Leistungsbereich?)

(Auch wenn "Signalquelle = µC-I/O" und "HS-Mosfet" gleich bleiben,
liegt es an ALLEM gerade erfragten, wie man das am besten macht.

Sowohl wie dick man dimensionieren muß -und ob daher NMOS deutlich
besser oder PMOS reicht- als auch wie infolgedessen die Ansteuerung
am besten umzusetzen wäre.)

: Bearbeitet durch User
von Harald A. (embedded)


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Grundsätzlich wirst Du auf ein Füllhorn von Problemen stoßen wenn Du 
einen MOSFET mit 100kHz schalten möchtest, gleichzeitig hier aber die 
Frage stellst wie das geht. Nicht böse gemeint, nur zur allgemeinen 
Einschätzung….

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