Forum: Fahrzeugelektronik Highside N-Channel Fet


von Wissbegieriger (Gast)


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Guten Abend,
suche Schaltung, mit welcher man per Taste einen N-Channel Mosfet als 
highside Fet bleibend einschalten kann, also Source nicht an GND, 
sondern Drain an Plus. Bei Wiederbetätigung der Taste sollte der Fet 
wieder ausschalten. Ein P-Channel eignet sich nicht, da grosser 
Strombedarf.

: Verschoben durch Moderator
von Antwortender (Gast)


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Welche Spannung? Welcher Strom?
Ist das denn so schwierig ein paar Angaben zu machen?

von Bratmaxxe (Gast)


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Bin mir nicht sicher was genau du suchst. Falls es sich um den Betrieb 
in einer Halbbrücke handelt kannst du die Potentialverschiebung im 
Brückenpunkt mit einer Bootstrape Schaltung kompensieren.

von Dieter (Gast)


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Ein RS-Flip-Flop, JK-Flip-Flop oder D-Flip-Flop.
Zu spezifizieren wäre der Startzustand beim Anlegen der 
Versorgungsspannung.

von Michael B. (laberkopp)


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Wissbegieriger schrieb:
> suche Schaltung, mit welcher man per Taste einen N-Channel Mosfet als
> highside Fet bleibend einschalten kann

Na ja, du willst, aber was bietest du denn ?

Damit der N-MOSFET durchschaltet brauchst du eine Spannung die ca. 10V 
ÜBER der zu schaltenden Spannung liegt.

Hast du die ?

Damit ein Taster bei einem Tastendruck ein und beim nächsten ausschalten 
kann, brauchst du ein eine Entprellung und ein FlipFlop.

Hast du das denn ?

Klar kann man so eine Spannung erzeugen, DC/DC-Wandler oder step up 
boost Wandler oder Ladungspumpen, aber das sind alles zusätzliche 
Bauteile.

Es sei denn, man nutzt gleich einen passenden MOSFET, einen Smart High 
Side Switch, wie BTS555, dann geht die Schaltung auch mit einem Bauteil.

Da du aber NATÜRLICH nicht schreibst, wie hoch deine Spannung und Strom 
ist, weiss man nicht, ob der ausreicht.

Dann fehlt nur noch eine ein/aus Tastenschaltung. Da gibt es mehrere

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.29.1

und für die ganz Harten auch noch der neueste Beitrag aus diesem Forum 
der Ewiggestrigen Beitrag "T-Flip-Flop mit zwei Transistoren"

von Wissbegieriger (Gast)


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Antwortender schrieb:
> Welche Spannung? Welcher Strom?
> Ist das denn so schwierig ein paar Angaben zu machen?
Spannung 42V, Strom bis zu 30A. Der Fet sollte einen ebike Controller 
ein- und ausschalten. Der MC des Controllers hat noch freie Pins zum 
programmieren.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wissbegieriger schrieb:
> Ein P-Channel eignet sich nicht, da grosser Strombedarf.

Dieser Satz keinen Sinn.

Weder ist klar, ob der Strombedarf für die Ansteuerung des MOSFET 
gemeint ist, oder ob der zu schaltende Strom zu groß wäre für einen 
p-Kanal MOSFET. Es stimmt auch beides nicht.

von Wissbegieriger (Gast)


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Bis anhin habe ich 3 parallel geschaltete irf4905(P-Channel) benutzt,die 
sind leider nach einer kurzen Überlastung abgeraucht(herrlicher 
Transistorduft.

von Helge (Gast)


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Es gibt fertige high side Treiber mit integrierter Ladungspumpe. Schau 
z.B. bei TI.

von mIstA (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> Der Fet sollte einen ebike Controller ein- und ausschalten.

Also der Controller braucht doch wohl nie im Leben 30A? Offenbar willst 
Du auch den Fahrstrom schalten, oder?


> Der MC des Controllers hat noch freie Pins zum programmieren.

Na dann kann er jedenfalls den Part des FlipFlops übernehmen.


Wissbegieriger schrieb:
> Bis anhin habe ich 3 parallel geschaltete irf4905(P-Channel)
> benutzt,die sind leider nach einer kurzen Überlastung
> abgeraucht

Na dann fließen da offenbar deutlich mehr als nur 30A, denn dafür hätte 
schließlich ein einzelner IRF4905 ausgereicht. Eventuell den Anlaufstrom 
des Fahrmotors nicht bedacht?

von Ulf L. (ulf_l)


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Wissbegieriger schrieb:
> Bis anhin habe ich 3 parallel geschaltete irf4905(P-Channel) benutzt,die
> sind leider nach einer kurzen Überlastung abgeraucht(herrlicher
> Transistorduft.

Wie schon geschrieben, hätten die für die 30A locker reichen sollen. Wie 
steuerst Du die denn an ? Nicht das da das Problem liegt.

von Wissbegieriger (Gast)


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Vielen Dank für die Antworten. Inzwischen habe ich herausgefunden wo das 
Problem liegt, der Transistor, welcher die 3 irf4905 ansteuert, hatte 
einen Wackelkontakt zu GND, das hat wohl die 3 Fets überhitzt. Überlege 
mir nun, ob ich wieder 3 irf4905 oder eben einen starken n-Channel 
highside mit komplizierter Schaltung nehmen soll.

von Icke (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> Ein P-Channel eignet sich nicht, da grosser Strombedarf.
> [...]
> Spannung 42V, Strom bis zu 30A.

Also ich sehe da kein großartiges Problem... einfach bei Mouser mal 
Parameter in der Größenordnung (>=80V / >=150A) eingeben und schon hat 
man 5 p-MOSFET auf Lager...

Die kosten dann zwar so 25-30€ aber mit der Aussage 'eignet sich nicht' 
wäre ich nicht so schnell.

jetzt gilt es nur och abzuschätzen wie hoch der Aufwand für n-Kanal oder 
high side Switch dazu stehen und eine Abschätzung machen

Grüße

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wissbegieriger schrieb:
> Bis anhin habe ich 3 parallel geschaltete irf4905(P-Channel)
> benutzt, die sind leider nach einer kurzen Überlastung
> abgeraucht (herrlicher Transistorduft.

Wissbegieriger schrieb:
> Inzwischen habe ich herausgefunden wo das
> Problem liegt, der Transistor, welcher die 3 irf4905 ansteuert, hatte
> einen Wackelkontakt zu GND, das hat wohl die 3 Fets überhitzt.

Wenn du drei parallel geschaltete p-MOSFETs für zusammen gut 100A kaputt 
bekommen hast, dann bekommst du auch einen n-MOSFET kaputt. Im 
Zweifelfall auf die gleiche dämliche Art.

Statt auf die prinzipiell besseren Eigenschaften von n-MOSFET zu 
spekulieren, solltest du lieber deine Schaltung in den Griff kriegen. 
Und da gehört ein stabiler Aufbau dazu.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Icke schrieb:
> jetzt gilt es nur och abzuschätzen wie hoch der Aufwand für n-Kanal oder
> high side Switch dazu stehen und eine Abschätzung machen

Es besteht schlicht keine Notwendigkeit, dafür einen n-Kanal MOSFET zu 
verwenden. Es muß auch kein einzelner MOSFET die 30A schaffen, in 
Schaltanwendungen wie dieser kann man problemlos mehrere MOSFET parallel 
schalten.

Aber das Problem des TE besteht nicht in der Auswahl des MOSFET, sondern 
darin eine zuverlässige Ansteuerung hinzubekommen. Seine Beschreibung 
vom "Transistor mit Wackelkontakt zu GND" spricht da Bände. Die für 
einen n-MOSFET nötige Ladungspumpe macht die Sache ganz sicher nicht 
einfacher.

von Dieter (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> suche Schaltung, mit welcher man per Taste einen N-Channel Mosfet als
> highside Fet bleibend einschalten kann, also Source nicht an GND,
> sondern Drain an Plus. Bei Wiederbetätigung der Taste sollte der Fet
> wieder ausschalten.

Für so etwas hatte ich mal einen MAX1614 verwendet und der funktionierte 
für mich gut.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Dieter schrieb:
> MAX1614

Ein für so etwas prinzipiell praktisches IC, aber geht nicht.

Datenblatt Seite 1, "Benefits and Features":
• 5V to 26V Input Voltage Range

Datenblatt Seite 2, "Absolute Maximum Ratings":
BATT, SRC to GND..........................................-0.3V to +30V
GATE to SRC...............................................-0.3V to +12V
GATE to GND ..............................................-0.3V to +36V

Vergleiche mit:

Wissbegieriger schrieb:
> Spannung 42V

Das hätte freilich besser in die TE gehört, aber nachgereicht hat er's.

: Bearbeitet durch User
von Anonymus B. (anonymus_bugmenot)


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Bratmaxxe schrieb:
> Bootstrape Schaltung

Wird problematisch, wenn der Schalter durchgehend an sein soll.

von Wissbegieriger (Gast)


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Vielen Dank für die guten Ratschläge! Der Transistor, welcher die 3 
irf4905 steuert, ist nun stabil verlötet, der Hiside switch MAX1614 
kommt wegen den max. 26V nicht in Frage, der BTS555 ist praktisch nicht 
mehr erhältlich. Einen P-Channel für 25€ mag ich nicht kaufen, ich 
glaube ich werde wieder 3 billige irf4905 bestellen, es scheint wirklich 
so, dass die halb durchgesteuerten Fets im Betrieb extrem heiss bis hin 
zum braten gekommen sind.

von Dieter (Gast)


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Alfred B. schrieb:
> Ein für so etwas prinzipiell praktisches IC, aber geht nicht.

Das geht durchaus mit dem IC und einfachstes Hühnerfütter.
- Spannungsregler vor das IC
- Kaskodenschaltung des Gate-steuernden Transistors

von Mani W. (e-doc)


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Wissbegieriger schrieb:
> Bis anhin habe ich 3 parallel geschaltete irf4905(P-Channel) benutzt,die
> sind leider nach einer kurzen Überlastung abgeraucht(herrlicher
> Transistorduft.

Wenn die Gatespannung zu niedrig war (beim Ein/Ausschalten der
Elektronik) dann wird der MOSFet in Sekundenbruchteilen abgeheizt...

von H. H. (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> 3 billige irf4905

Welche von den bekannten Fälschungen...

von m.n. (Gast)


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Bei der 2. Schaltung übernimmt ein ATtiny25 die Ein-Aus-Funktion und 
erzeugt ein 5 Vss Rechtecksignal. Dieses steuert über eine Ladungspumpe 
den N-Kanal FET an. Für größere FETs mit höherer GS-Kapazität sind die 
Widerstände so zu wählen, daß das Einschalten mit einer Rampe 
stattfindet.
Möglichst langsam, um den Einschaltstrom zu begrenzen, und möglichst 
schnell, um die Verlustleistung klein zu halten.
http://mino-elektronik.de/power_at90s/powerat90s.htm

von Wissbegieriger (Gast)


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H. H. schrieb:
> Wissbegieriger schrieb:
>> 3 billige irf4905
>
> Welche von den bekannten Fälschungen...A

Ebay oder Aliexpress- nie wieder für Transistoren oder andere 
Komponenten, ich besorge alles bei Reichelt.

@ m.n.: So etwas in dem Stil habe ich mir vorgestellt, nur sollte es 
auch mit 42V funzen.

von H. H. (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Wissbegieriger schrieb:
>>> 3 billige irf4905
>>
>> Welche von den bekannten Fälschungen...A
>
> Ebay oder Aliexpress- nie wieder für Transistoren oder andere
> Komponenten, ich besorge alles bei Reichelt.

Auch Fälschungen...

von m.n. (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> @ m.n.: So etwas in dem Stil habe ich mir vorgestellt, nur sollte es
> auch mit 42V funzen.

Das macht es ja auch, wenn man an 'D' vom FET eine höhere Spannung 
anlegt. Wichtig ist, daß sich Vgs auf 'S' bezieht, was die Ladungspumpe 
ja erledigt.

Ggf. brauchen die FETs eine höhere Vgs. Da könnte man einen NE555 
(betrieben mit 12 V) als Quelle für die Ladungspumpe nehmen: ca. 10 V 
eff. Ausgangspegel bei höherem Strom.
Das könntest Du doch einfach testen.(?)

von Steffen W. (derwarze)


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Hier geht es doch um statisches Schalten. Da gibt eine einfache 
Möglichkeit einen N-FET anzusteuern. Mit dem Photovoltaic Mosfet Treiber 
APV1121 oder wer den als DIP braucht APV1122. Da braucht man nur die LED 
mit 10mA anzusteuern und spart sich den Krampf mit Ladungspumpe etc.
Funktioniert bei mir in etlichen Teilen seit Jahren einwandfrei. Sogar 
mit Boliden Wie dem IRFP2907. In einer Anwendung wo ein sanftes 
Einschalten nötig war wurde sogar eine sehr niederfrequente PWM Rampe 
vorgesehen und das ging auch.

von m.n. (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> ... Krampf mit Ladungspumpe ...

Soetwas ist natürlich eine immense Herausforderung für einen 
Schaltungsentwickler. Und einen NE555 muß man erst teuer beschaffen und 
dann noch zum Laufen bekommen.
Aber gut, mit einem APV1121 funktioniert der FET entweder, oder er 
raucht wiederholt ab. Dran zu drehen, gibt es nichts.
Kann der TO ja probieren.

von Steffen W. (derwarze)


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Mir ist APV1121 noch nie ein FET abgeraucht, hat immer sofort problemlos 
funktioniert. Braucht wenig Platz auf der Platine und ich brauche so nur 
ein Bauteil das leicht anzusteuern ist. Wozu also mehr Aufwand treiben?

von Wissbegieriger (Gast)


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H. H. schrieb:
> Wissbegieriger schrieb:
>> H. H. schrieb:
>>> Wissbegieriger schrieb:
>>>> 3 billige irf4905
>>>
>>> Welche von den bekannten Fälschungen...A
>>
>> Ebay oder Aliexpress- nie wieder für Transistoren oder andere
>> Komponenten, ich besorge alles bei Reichelt.
>
> Auch Fälschungen...

Hattest du schon mal Fakes von Reichelt? Die abgerauchten 4905 waren von 
Reichelt, aber ich denke der Fehler lag bei mir.

@ Steffen w.: Muss das mit dem APV1122 mal studieren, habe schnell das 
DS schnell angeschaut, blicke aber nicht durch.

@ m.n.: Werde mal die Schaltung aufbauen, PWM für Ladungspumpe werde ich 
vom bestehenden MC abzapfen, meine Sorge dabei ist, dass die Abschaltung 
(Überstrom) nicht schnell genug reagiert, mal schauen...

von H. H. (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> Hattest du schon mal Fakes von Reichelt?

Ja.

von Steffen W. (derwarze)


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Anschluss ist eigentlich recht simpel. Pin4 oder 3 je nach Gehäuse (-) 
an MosFET Source, Pin& bzw 4 (+) an das Gate. Schutzwiderstand 
überflüssig.
 Die LED 1 Anode und 2 Kathode wie sonst auch mit Vorwiderstand für 10mA 
(ist recht unkritisch wenn es mehr sind) nach Wunsch ansteuern.
Das wars auch schon.

von Wissbegieriger (Gast)


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Steffen W. schrieb:
> Anschluss ist eigentlich recht simpel. Pin4 oder 3 je nach Gehäuse (-)
> an MosFET Source, Pin& bzw 4 (+) an das Gate. Schutzwiderstand
> überflüssig.
>  Die LED 1 Anode und 2 Kathode wie sonst auch mit Vorwiderstand für 10mA
> (ist recht unkritisch wenn es mehr sind) nach Wunsch ansteuern.
> Das wars auch schon.

Und das funktioniert auch, wenn ein N-Channel am Plus(z.B 42V)? Dann 
gibt es intern eine Ladungspumpe?

@ H H Hinz: Was hat Reichelt dazu gemeint?

von H. H. (Gast)


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Wissbegieriger schrieb:
> @ H H Hinz: Was hat Reichelt dazu gemeint?

Rücksendung.

Die werden den Mist dem nächsten angedreht haben.

von Wissbegieriger (Gast)


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H. H. schrieb:
> Die werden den Mist dem nächsten angedreht haben.

Das wäre dann wirklich unseriös.

Dass Reichelt viele Bauteile aus China bezieht, ist ja auf der 
beiliegenden Rechnung ersichtlich. Ist ja auch nicht erstaunlich, da 
heute von den Unterhosen über Brathähnchen, Büchsentomaten bis hin zu 5G 
modulen alles nur noch in China produziert wird.
Aber man darf erwarten, dass Reichelt im eigenen Interesse die 
Lieferkette beobachtet und auch Tests durchführt....

von Robert M. (r0bm)


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Wissbegieriger schrieb:
> Und das funktioniert auch, wenn ein N-Channel am Plus(z.B 42V)? Dann
> gibt es intern eine Ladungspumpe?

Intern werden mehrere in Reihe geschaltete Photodioden mit einer LED 
bestrahlt und erzeugen eine schwebende, galvanisch isolierte 
Gleichspannung von etwa 8V. Bei richtiger Beschaltung des 
NMOS-Transistors liegt dann dessen Gate um eben diese 8V höher als das 
Sourcepotential bzw. der Betriebsspannung von 42V.

von Wissbegieriger (Gast)


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Robert M. schrieb:
> Intern werden mehrere in Reihe geschaltete Photodioden mit einer LED
> bestrahlt und erzeugen eine schwebende, galvanisch isolierte
> Gleichspannung von etwa 8V. Bei richtiger Beschaltung des
> NMOS-Transistors liegt dann dessen Gate um eben diese 8V höher als das
> Sourcepotential bzw. der Betriebsspannung von 42V.

Danke für die Info, sehr interessantes Bauteil- und offenbar genügt ein 
einziges Bauteil.

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