Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino und MOSFET


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von Karl (mikro-michel)


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Hallo,

ich möchte eine solche Schaltung 
[link]https://www.mintgruen.tu-berlin.de/robotikWiki/doku.php?id=techniken:schalten 
Abbildung 4 ganz unten realisieren.

Meine Rahmenbedingungen:
- Versorgungsspannung ist 48V DC
- Induktive Last ist eine einfache Spule, kein Motor
- maximaler Strom durch die Spule dürfte 5-8A sein
- Schaltung soll wie gezeigt über Arduino sein, also 5V

Nun zu den Fragen:

a)
Wäre der BUZ11 ein geeigneter MOSFET? Aus dem Datenblatt entnehme ich
- V_DS = 50V also mehr als meine 48V
- I_D = 33A also mehr als meine 5-8A
Das sind die Werte auf die ich soweit achten muss oder?
- V_GS(th) ist als min 2.1V, typ 3V, max 4V angegeben, die Werte machen 
mir Sorgen. Wie ist die Angabe zu lesen? Möglichkeit (i): Wenn ich mehr 
als 4V anlege ist der MOSFET kaputt, da ich 5V habe brauche ich gar 
nicht anfangen. Möglichkeit (ii): Auf Grund von Fertigungstoleranzen 
kann man nie so genau sagen wann er schaltet, er schaltet irgendwann im 
Bereich von 2.1V bis 4V, mehr tut aber auch nicht weh (bis V_GS = 20V)


b)
Im Datenblatt 
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/22129/STMICROELECTRONICS/BUZ11.html 
Seite 6 Zeichnung 1 links oben sehe ich noch 2 Dinge
- Kondensatoren parallel
- Diode parallel zum MOSFET (Freilaufdiode parallel zur Spule ist klar)
Wo zu sind die da, sollte ich da auch was bedenken oder mit der 
Schaltung im Link ganz oben komme ich aus?

c)
Strombegrenzer Gate, im Link ganz oben kommt bei Abbildung 2 I_max=40mA 
vom Himmel, wo kommt der Wert her? Einfach das was der Arduino kann, 
übernehme ich also einfach so?

d)
Spannungsversorgung: Ich habe ja in der Schaltung 2 Netzteile einmal 48V 
DC für die Spule und einmal 5V (oder 9V) DC für den Arduino. Da es zwei 
unterschiedliche Netzteile sind kann ich da einfach die beiden GND-Kabel 
zusammen schließen, auf der Zeichnung wäre ja GND von 48V Netzteil 
direkt mit GND vom Arduino angeschlossen. Oder darf ich nur das 48V 
Netzteil haben und muss mir noch einen Spannungswandler bauen der die 5V 
für den Arduino abzweigt?

Danke!

von hmmm (Gast)


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Moin,

ich würde eher diesen nehmen zB: RFP12N10L_D
Vds ist nicht zu knapp bemessen.
Strom ist auch bei 12A max.
Vgs(th) ist mit 2V auch ok. Hier ist der Mosfet bei deinen 5V mit 
Sicherheit eingeschaltet. Die Treshhold gibt dir nur den Bereich an in 
dem der Mosfet einschaltet. Mit 4V max ist schon doof. Der könnte also 
im schlimmsten Fall bei 4V noch gar nicht geschaltet haben.

Gruß

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl schrieb:
> V_GS(th)
Ist die Spannung, unter der der Mosfet sicher sperrt. Wenn man sich 
mental die Ugsth nicht mit "leiten", sondern mit "sperren" verknüpft, 
kommt man nicht so leicht auf die Idee, den falschen Mosfet zu 
verwenden.

> ist als min 2.1V, typ 3V, max 4V angegeben, die Werte machen
> mir Sorgen. Wie ist die Angabe zu lesen?
Dass du nach Murphy mit Sicherheit ein Exemplar mit Ugs=4V erwischen 
wirst.

Die Lösung ist einfach und nenn sich Logic Level Mosfet. Die haben eine 
Ugsthmax um 2,5V.

Karl schrieb:
> I_max=40mA vom Himmel, wo kommt der Wert her? Einfach das was der
> Arduino kann, übernehme ich also einfach so?
"Der Arduino" ist allen voran "die Arduino-Softwareplattform". Das, das 
dich interessiert ist "der Mikrocontroller", der auf der Leiterplatte 
verbaut ist. Und da gibt es eben einige, die sich "Arduino" nennen.

Und ja, im speziellen Fall sind die 40mA die Angaben, die bei den 
Absolute Maximum Ratings des ATmega im Datenblatt zu finden sind. Kein 
vernünftiger Ingenieur rechnet mit diesem Wert (denn bei 40mA erreicht 
der Portpin auch bei weitem keine 5V mehr), sondern er schaut dass er 
anständig weit von diesem Wert wegbleibt.

> V_DS = 50V also mehr als meine 48V
Wie gesagt: man rechnet niemals(!!1!elf!eins1eins) mit den Absolute 
Maximum Ratings. Ein kleines "Klingeln" auf dem Drain und die 50V sind 
überschritten. Nimm für deine Anwendung einen 100V Mosfet.

> Da es zwei unterschiedliche Netzteile sind kann ich da einfach die
> beiden GND-Kabel zusammen schließen
Du "kannst" es nicht nur, du musst es sogar. Denn dieser GND ist der 
Bezugspunkt für deine gesamte Schaltung.
Und noch was: halte die Masseverbindungen kurz und verdrille die 
Leitungen zum Magenten.

> maximaler Strom durch die Spule dürfte 5-8A sein
Dann muss deine Freilaufdiode diesen Strom auch können.

: Bearbeitet durch Moderator
von g457 (Gast)


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> Wäre der BUZ11 ein geeigneter MOSFET?

Nein, nicht gut.

> - V_GS(th) ist als min 2.1V, typ 3V, max 4V angegeben, die Werte machen
> mir Sorgen.

Möglichkeit 2a: Das ist die Spannung bis zu der der Mosfet "sperrt". 
Z.B. ein IRLZ34N ist besser geeignet. Grafisch findet sich dieses 
"besser" im Diagramm 'gate charge vs. gat-source-voltage' (Seite 4 links 
unten), V_gs will in deiner Schaltung über der Stufe angesiedelt sein.

> [..] ganz oben kommt bei Abbildung 2 I_max=40mA vom Himmel, wo kommt
> der Wert her?

Absolute max. rating vom AVR. Eigentlich würde man da 20mA ansetzen 
(recommended operating conditions). Andererseits ist die Gatekapazität 
winzig.

> Da es zwei unterschiedliche Netzteile sind kann ich da einfach die beiden
> GND-Kabel zusammen schließen [..]

Für übliche Netzteile darfst du das und für deinen Anwendungsfall musst 
du das damit es funktioniert.

> Oder darf ich nur das 48V Netzteil haben und muss mir noch einen
> Spannungswandler bauen der die 5V für den Arduino abzweigt?

Das ∗kannst∗ du machen.

HTH

von M. K. (sylaina)


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Karl schrieb:
> V_GS(th) ist als min 2.1V, typ 3V, max 4V angegeben, die Werte machen
> mir Sorgen. Wie ist die Angabe zu lesen?

Das bedeutet, dass um den bei diesem Parameter angegebenen Strom I_Drain 
fließen zu lassen du diese Spannungen anlegen musst. Der angegebene 
Strom I_Drain liegt in diesem Falle um die 250µA, also weit weg von dem 
was du machen willst. Im Datenblatt sollte sich auch eine Kurve 
befinden, die I_Drain über U_Drain-Source (U_DS) zeigt. Hier sind 
verschiedene Kurvenverläufe für verschiedene U_GS aufgetragen. Hier 
sieht man sehr schnell, dass mit 4 oder auch 5 Volt U_GS kaum 8 Ampere 
möglich sind. Für einen Buzz11 sollten es eher so 10 Volt U_GS sein. 
Willst du keinen MOSFET-Treiber (in welcher Form auch immer) einsetzen 
dann brauchst du einen sogenannten Logic-Level-MOSFET. Diese haben 
typischer Weise ein U_GS(th) typ. von deutlich kleiner 2 Volt. Sowas wie 
ein DMT6009 zum Beispiel.

von Wolfgang (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Karl schrieb:
>> V_GS(th)
> Ist die Spannung, unter der der Mosfet sicher sperrt.

Es sind schon merkwürdige Gerüchte, die über V_GS(th) verbreitet werden.

Nein, der MOSFET sperrt dort NICHT sicher.
Die Spannung, die im Datenblatt des BUZ11 als V_GS(th) angegeben ist, 
bezieht sich auf I_D = 1mA. Unter "sperren" versteht man etwas anderes.

Ein anderer üblicher Wert für die Angabe von V_G(th) ist bei einem Strom 
von z.B. 250µA.

von Falk B. (falk)


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von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wolfgang schrieb:
> Es sind schon merkwürdige Gerüchte, die über V_GS(th) verbreitet werden.
Sag ich ja: so mancher der "Nurdieersteseitedessatenblattsanschauer" 
meint, der Mosfet würde da schon "ausreichend" leiten.

> bezieht sich auf I_D = 1mA. Unter "sperren" versteht man etwas anderes.
Tatsächlich sind 1mA oder 250µA gefühlt viel näher dran an "Sperren" als 
an 35A.

So manche Schottkydiode in dieser Leistungsklasse hat auch 1mA 
Rückwärtsstrom. Und trotzdem ist allgemein anerkannt, dass solche Werte 
in der Leistungselektronik durchaus als "Sperren" gelten...

> Nein, der MOSFET sperrt dort NICHT sicher.
Doch, sicher sperrt er dort unter der Ugsth. Wo denn sonst?

> Nein, der MOSFET sperrt dort NICHT sicher.
Aber er leitet dort aber auch nicht NICHT brauchbar.
Es ist die selbe Münze. Nur gedreht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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Karl schrieb:

> Wäre der BUZ11 ein geeigneter MOSFET? Aus dem Datenblatt entnehme ich

Nein, der kann nicht sicher mit 5V angesteuert werden. IRLZ34N ist dein 
Freund.

> - V_DS = 50V also mehr als meine 48V

Zu wenig Reserve. Bei 48V sollte der MOSFET mindestens 60V Sperrspannung 
haben, besser 100V.

> - I_D = 33A also mehr als meine 5-8A

Reicht.

> Das sind die Werte auf die ich soweit achten muss oder?

> 
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/22129/STMICROELECTRONICS/BUZ11.html
> Seite 6 Zeichnung 1 links oben sehe ich noch 2 Dinge
> - Kondensatoren parallel

Das sind Pufferkondensatoren für den Testaufbau. Je nachdem wie schnell 
man schalten will, braucht man die.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

> - Diode parallel zum MOSFET

Die Diode ist parasitär im MOSFET vorhanden, die hat keiner zusätzlich 
eingebaut. Sie ist technologisch nicht vermeidbar, nennt sich Bodydiode.

> Wo zu sind die da, sollte ich da auch was bedenken oder mit der
> Schaltung im Link ganz oben komme ich aus?

Die reicht.

> c)
> Strombegrenzer Gate, im Link ganz oben kommt bei Abbildung 2 I_max=40mA
> vom Himmel, wo kommt der Wert her? Einfach das was der Arduino kann,
> übernehme ich also einfach so?

Ja. Ist aber eher akademisch. Ein Arduino/AVR kann so einen FET auch 
ohne Strombegrenzung schalten.

Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"

> Spannungsversorgung: Ich habe ja in der Schaltung 2 Netzteile einmal 48V
> DC für die Spule und einmal 5V (oder 9V) DC für den Arduino. Da es zwei
> unterschiedliche Netzteile sind kann ich da einfach die beiden GND-Kabel
> zusammen schließen,

Du MUSST das sogar tun, damit das funktioniert!

> auf der Zeichnung wäre ja GND von 48V Netzteil
> direkt mit GND vom Arduino angeschlossen.

Ja.

> Oder darf ich nur das 48V
> Netzteil haben und muss mir noch einen Spannungswandler bauen der die 5V
> für den Arduino abzweigt?

Das kann man machen, muss man aber nicht.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl schrieb:
> Induktive Last ist eine einfache Spule
Wie soll die denn angesteuert werden? Einmal pro Minute oder mit 
10kHz-PWM?

von Michael B. (laberkopp)


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Wolfgang schrieb:
> Nein, der MOSFET sperrt dort NICHT sicher.

Wann sperrt denn deiner Meinung nach ein MOSFE ?

Bei UGS=0 ?

Dann werfen wir mal einen Blick ins Datenblatt des BUZ11

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/buz11-d.pdf

Bei UGS=0 fliesst keineswegs nichts sondern 20 bis 1000uA, das ist 1mA

Dann schauen wir mal bei UGS(th): Definiert bei - Überraschung - 1mA.

UGS(th) IST also genau die Spannung unterhalb der der MOSFET sperrt, so 
gut er kann.

Du verbreitest hier offenbar aus deiner eigenen Unkenntnis fake news.
Niemand braucht so einen Beitrag.

Karl schrieb:
> Wäre der BUZ11 ein geeigneter MOSFET? Aus dem Datenblatt entnehme ich
> - V_DS = 50V also mehr als meine 48V

Zu knapp.

> - I_D = 33A also mehr als meine 5-8A

Nur mit Kühlung.

> Das sind die Werte auf die ich soweit achten muss oder?
> - V_GS(th) ist als min 2.1V, typ 3V, max 4V angegeben, die Werte machen
> mir Sorgen. Wie ist die Angabe zu lesen?

Unterhalb sperrt er, beim DOPPELTEN ist er gut leitend.

Also schlechtenfalls bei 8V, er ist kein LogicLevel MOSFET, er taugt 
nicht zur direkten Ansteuerung durch einen Arduino.

Knapp passt ein BUK9880-55A. Aber in Zeiten der Halbleiterknappheit muss 
man nehmen, was dein Händler da hat.

: Bearbeitet durch User
von Dussel (Gast)


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Da muss ich mal wieder meckern (es handelt sich immerhin um eine 
Unterseite einer Universität):
Karl schrieb:
> https://www.mintgruen.tu-berlin.de/robotikWiki/doku.php?id=techniken:schalten
"Wie groß muss die Kontrollspannung, welche z.B. vom Arduino kommt, sein 
um den Schalter auf Durchlass oder Sperren zu schalten. Im Datenblatt in 
der Regel zu finden als VGS(th) (Gate Threshold Voltage)"
Was nimmt ein Laie mit? VGS(th) ist der Umschaltpunkt zwischen Leiten 
und Sperren. Auch wenn man den Satz mit Wissen richtig verstehen kann, 
ist es doch für den Laien zumindest missverständlich.

Und, nebenbei, was ist der Sinn an dem Satz:
"Der Ground des Arduino muss mit dem Ground der Spannungsquelle 
verbunden sein, sonst kann der Transistor nicht „Vergleichen“ ob die 
Spannung am Gate identisch ist mit der an Source oder nicht."
Gate und Source befinden sich beide am Transistor. Was interessiert es 
den Transistor beim 'Vergleichen', wie die Masse angeschlossen ist?

von Dümmer geht ümmer (Gast)


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Dussel schrieb:
> Was interessiert es
> den Transistor beim 'Vergleichen', wie die Masse angeschlossen ist?

Richtig! Gib's ihm -verbinde die beiden Massen nicht. Schließlich hast 
Du das ganze Wochenende Zeit, zu grübeln, warum der Mosfet nicht 
schaltet.

von Wolfgang (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Bei UGS=0 fliesst keineswegs nichts sondern 20 bis 1000uA, das ist 1mA
>
> Dann schauen wir mal bei UGS(th): Definiert bei - Überraschung - 1mA.
>
> UGS(th) IST also genau die Spannung unterhalb der der MOSFET sperrt, so
> gut er kann.

Die angegebene U_G(th) von 2.1 bis 4V bezieht sich auf 25 °C und 1 mA 
I_D.

Es ist ein Unterschied, ob der FET auf Grund seiner Kennlinie den Kanal 
nicht dichtgemacht hat oder ob die thermischen Ladungsträger auf Grund 
der Temperatur des Chips eine Leitfähigkeit erzeugen.

von Karl (mikro-michel)


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Danke für eure guten Hinweise und Tipps!

Habe mich für 
https://www.reichelt.de/mosfet-n-ch-60v-43a-71w-to-220ab-irfb-3806-p90244.html?PROVID=2788&gclid=Cj0KCQjwhsmaBhCvARIsAIbEbH6qLehM-tsUxN5Pc7VvkSOdU0ETWpUzygNq-aXFbGdvLSmr9uSQz2YaAvzMEALw_wcB

entschieden, die sind wenigstens verfügbar

V_DS = 60V
V_GS(th) = 2V
I_D = 43A

Dann noch zu den Entkoppelkondensatoren, da bin ich mir unsicher ob ich 
die brauche oder nicht.

Die Spule ist eine Flipperspule und bekommt die 48V für eine Zeit von 
30-100ms, immer dann wenn man den Knopf drückt. Wenn einer es beim 
drücken übertreibt macht das dann evtl. 1-2Hz aus. Wenn der Knopf 
gedrückt bleibt fließt der Strom nur noch durch eine 2. Spule für so 
lange wie der Knopf gedrückt ist, die zieht aber nur 1-2A.

von Εrnst B. (ernst)


Angehängte Dateien:

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Karl schrieb:
> Danke für eure guten Hinweise und Tipps!
>
> Habe mich für [IRFB3806] entschieden

Der passt nicht wirklich, ist kein Logic Level, und leitet bei 5V am 
Gate grade mal so ein wenig.
Daran denken, diese Kurven sind "typische" Werte, und schwanken im 
selben Maße wie die Vgs(th), welche zwischen 2.0 und 4.0 liegt.

Beitrag #7228571 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Falk B. (falk)


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Karl schrieb:
> Danke für eure guten Hinweise und Tipps!

Hast aber anscheinend nicht alle gelesen oder verstanden.

> Habe mich für

IRFB 3806

> entschieden, die sind wenigstens verfügbar
>
> V_DS = 60V
> V_GS(th) = 2V

Fake news. Das ist der MINIMALwert. Maximal kann der aber auch 4V sein!

> Dann noch zu den Entkoppelkondensatoren, da bin ich mir unsicher ob ich
> die brauche oder nicht.

Jain. Kommt drauf an, ob dein Netzteil schon ausreichend davon eingebaut 
hat. Pack 470uF/63V dran, das ist nicht zu groß, sollte aber reichen.

> Die Spule ist eine Flipperspule und bekommt die 48V für eine Zeit von
> 30-100ms, immer dann wenn man den Knopf drückt. Wenn einer es beim
> drücken übertreibt macht das dann evtl. 1-2Hz aus.

Also harmlos.

> Wenn der Knopf
> gedrückt bleibt fließt der Strom nur noch durch eine 2. Spule für so
> lange wie der Knopf gedrückt ist, die zieht aber nur 1-2A.

Nimm den hier.

https://www.reichelt.de/mosfet-n-kanal-60-v-55-a-rds-on-0-014-ohm-to-220-stp-55nf06l-stm-p216904.html?&trstct=pol_8&nbc=1

Und lies das hier noch mal.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Gate-Source_Threshold_Voltage

von Michael B. (laberkopp)


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Karl schrieb:
> Habe mich für
> entschieden

Was hast du an UGS(th) nicht verstanden ?

Im ganzen Datenblatt findet sich nur eine RDS(on) Angabe zu 10V UGS, 
keine zu 4.5V UGS, das ist (auch) kein LogicLevel MOSFET.

Der ganze thread war bisher sinnlos, du hast nichts daraus gelernt. Na 
ja, wenn so was wie Wolfgang aufläuft ist das vielleicht nicht 
verwunderlich.

Karl schrieb:
> V_GS(th) = 2V

Nein, du bekommst nicht das eine Exemplar mit 2V UGS(th). Mit Pech eher 
das mit 4V UGS(th).

Karl schrieb:
> Die Spule ist eine Flipperspule

Achtung: Flipperspulen mit Freilaufdiode verhalten sich anders (fallen 
langsamer ab) als Originalschaltung mit Kontakten ohne Freilaufdiode.

Wenn ein alter Kontakt erhalten bleibt, viel Spass mit den Störungen die 
deinen uC abstürzen lassen.

: Bearbeitet durch User
von Karl (mikro-michel)


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Moin,

könnte natürlich sein dass ich was nicht verstanden haben, würde dann 
unter "Ich weiß nicht was ich nicht weiß" fallen. Würde es aber gerne 
verstehen, versuchen wir es bitte nochmals.

Ich dachte ein U_GS(th) hat eine Toleranz und von dem angegebenen Wert 
sollte man einen Faktor 2 weg sein. Wenn U_GS(th) = 2V ist dachte ich 
wenn ich per Arduino mit 5V ansteuere bin ich da im guten Bereich, auch 
wenn ich einen mit Maximalwert von 4V erwischt haben sollte.

Zu

"Im ganzen Datenblatt findet sich nur eine RDS(on) Angabe zu 10V UGS,
keine zu 4.5V UGS,"

Im Datenblatt steht UGS +/-20V, da war ich davon ausgegangen dass dies 
heißt in dem Bereich kann man liegen so lange man sicher über U_GS(th) 
liegt. RDS wird sich wahrscheinlich leicht über die Spannung ändern, man 
kann es ja wahrscheinlich nicht über jede Spannung angeben. Ist halt ein 
Testparameter.

Wenn ich jetzt mir UGS über ID von "meinem" MOSFET anschaue sehe ich in 
der Kurve (Seite 3 mitte links) dass bei 5V deutlich über 10A möglich 
sind.

Auch in dem 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/574202/IRFB3806.png Bild bin 
ich mit 5V auf der dritten Kurve von unten, U_GS ist dort nur bis 20V 
(grob) eingezeichnet, das Dingen kann aber mehr, dort bin ich vom Strom 
her auch schon über 10A, dass höhere Werte fehlen habe ich darauf zurück 
geführt dass man dort einfach nicht weiter gemessen hat.

Ganz konkret woran hätte ich an "meinem" Datenblatt sehen müssen dass er 
nicht taugt? Wenn es am fehlenden RDS bei 5V liegt, würde dass ja heißen 
alle anderen Angaben für UGS sind egal und der geht nur für die eine 
Spannung von 10V, dann brauche ich kein UGS(th).

Freue mich auf Aufklärung, da ich wirklich momentan auf dem Schlauch 
stehe und gerne wüsste wo mein falsche Verständnis liegt.

Zu der Aussage

"Achtung: Flipperspulen mit Freilaufdiode verhalten sich anders (fallen
langsamer ab) als Originalschaltung mit Kontakten ohne Freilaufdiode.

Wenn ein alter Kontakt erhalten bleibt, viel Spass mit den Störungen die
deinen uC abstürzen lassen."

Kannst du hier was zu sagen? Wieso fallen die langsamer ab? Und was 
meinst du wenn ein alter Kontakt erhalten bleibt?

Danke!

von m.n. (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Der passt nicht wirklich, ist kein Logic Level, und leitet bei 5V am
> Gate grade mal so ein wenig.

Die Kurven sehen aber anders aus als "ein wenig". Wenn er den FET schon 
besorgt hätte, würde der in seiner Anwendung auch problemlos 
funktionieren.
"Typische" Kurven sind ja nicht sinnlose Kurven.

von EAF (Gast)


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Karl schrieb:
> Wieso fallen die langsamer ab?

Weil der Strom länger fließt!
Solange Strom fließt, zieht der E-Magnet an.

Mein Rat:
Snubber statt Diode.
Und dafür dann einen Transistor, welcher auch bei ein paar Hundert Volt 
noch nicht den Deckel aufmacht.

von Falk B. (falk)


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Karl schrieb:

> Ich dachte ein U_GS(th) hat eine Toleranz

Ja, siehe min/max Wert.

> und von dem angegebenen Wert
> sollte man einen Faktor 2 weg sein.

Vom MAXIMUM! Aber auch das ist nur so Pi mal Daumen.

> Wenn U_GS(th) = 2V ist dachte ich
> wenn ich per Arduino mit 5V ansteuere bin ich da im guten Bereich,

WENN du einen mit 2V erwischst. Woher weißt du das? Willst du das vorher 
messen?

> auch
> wenn ich einen mit Maximalwert von 4V erwischt haben sollte.

NEIN! Siehe Artikel!

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Gate-Source_Threshold_Voltage

Dort ist praktisch ALLES zum Thema haarklein erklärt. Muss man halt mal 
lesen und ne Weile sacken lassen.

> "Im ganzen Datenblatt findet sich nur eine RDS(on) Angabe zu 10V UGS,
> keine zu 4.5V UGS,"
>
> Im Datenblatt steht UGS +/-20V, da war ich davon ausgegangen dass dies
> heißt in dem Bereich kann

Das ist die Spannung, bei welcher der MOSFET nicht kaputt geht.

> man liegen so lange man sicher über U_GS(th)
> liegt. RDS wird sich wahrscheinlich leicht über die Spannung ändern,

Ja, aber ab einem bestimmten Wert X praktisch kaum noch.

> Wenn ich jetzt mir UGS über ID von "meinem" MOSFET anschaue sehe ich in
> der Kurve (Seite 3 mitte links) dass bei 5V deutlich über 10A möglich
> sind.

Siehe Artikel! Das sind TYPISCHE (mittlere) Werte, keine garantierten 
Extremwerte.

> Ganz konkret woran hätte ich an "meinem" Datenblatt sehen müssen dass er
> nicht taugt? Wenn es am fehlenden RDS bei 5V liegt,

BINGO!

> würde dass ja heißen
> alle anderen Angaben für UGS sind egal

Praktisch ja, sie sind mehr historisch bedingt. Man kann daraus in 
bestimmten Anwendungen (Linearbetrieb) noch ein paar nützliche 
Informationen ableiten. Ist aber eher akademisch.

> und der geht nur für die eine
> Spannung von 10V, dann brauche ich kein UGS(th).

Dito. U_GS_THR ist mehr oder minder nur eine Nebeninformation.

> "Achtung: Flipperspulen mit Freilaufdiode verhalten sich anders (fallen
> langsamer ab) als Originalschaltung mit Kontakten ohne Freilaufdiode.

Wenn eine Spule eine Freilaufdiode oder eine ähnliche Maßnahme zur 
Verhinderung der Induktionsspannung beim Abschalten hat, fällt der Strom 
beim Abschalten langsamer und der Magnetkreis, den die Spule bewegt, 
fällt langsamer ab. Ob da bei deinem Flipper ein Problem ist, wissen wir 
nicht. Probier es aus.

> Wenn ein alter Kontakt erhalten bleibt, viel Spass mit den Störungen die
> deinen uC abstürzen lassen."

Naja, wenn man eine Spule hart mit einem mechanischen Schalter 
abschaltet, entsteht am Kontakt ein kleiner Blitz. Der ist eine starke 
Störquelle, die gern mal Mikrocontroller abstürzen läßt, wenn die nicht 
ausreichend gute EMV haben. Das sieht man auch immer wieder im Forum 
an den Fragen, wenn Relais 230V Verbraucher schalten, da passiert das 
Gleiche. Die Lösung ist meist ein Snubber.

von Falk B. (falk)


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EAF schrieb:
> Mein Rat:
> Snubber statt Diode.

Mein Rat: Nachdenken und messen statt Hysterie. Denn so eine 
Flipperspule arbeitet nur beim ANZIEHEN. Ob die in 10 oder 20ms abfällt, 
ist egal, denn die ballert nicht mit 100Hz, bestenfalls 10 Hz.

von Michael B. (laberkopp)


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Karl schrieb:
> Ich dachte ein U_GS(th) hat eine Toleranz

Ja.

> und von dem angegebenen Wert sollte man einen Faktor 2 weg sein.

Ja.

> Wenn U_GS(th) = 2V ist dachte ich wenn ich per Arduino mit 5V
> ansteuere bin ich da im guten Bereich

Ja, aber UGS(th) ist nicht bei jedem Exemplar 2V, sondern das wäre ein 
besonders früh schaltendes Exemplar.

> auch wenn ich einen mit Maximalwert von 4V erwischt haben sollte.

Eben dann brächtest du 8V.

Karl schrieb:
> Ganz konkret woran hätte ich an "meinem" Datenblatt sehen müssen dass er
> nicht taugt

Es gibt keine Angage zu RDS(on) für deine Gate-Spannung (UGS 4.5V) 
sondern eben nur eine für 10V, und du hast keine 10V am Gate.

Karl schrieb:
> Kannst du hier was zu sagen? Wieso fallen die langsamer ab?

Weil einer Freilaufdiode das bewirkt.

> Und was meinst du wenn ein alter Kontakt erhalten bleibt?

Wenn eine Spule mit altem direkt schaltenden Kontakt übrig bleibt im 
Flipper, dann produzieren die Abreissfunken dermassen derbe Störungen, 
daß selbst ein elektrisch entfernter nicht verbundener uC gestört wird. 
Funken = Funk, geht auch ohne Kabel.

Wenn alle Kontakte im Flipper nur 5V für den uC schalten und dieser uC 
alle Spule über MOSFETs mit Freilaufdioden schaltet, dann gäbe es keine 
Funken (mehr).

von Dussel (Gast)


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Karl schrieb:
> Ich dachte ein U_GS(th) hat eine Toleranz und von dem angegebenen Wert
> sollte man einen Faktor 2 weg sein. Wenn U_GS(th) = 2V ist dachte ich
> wenn ich per Arduino mit 5V ansteuere bin ich da im guten Bereich, auch
> wenn ich einen mit Maximalwert von 4V erwischt haben sollte.
Ein MOSFET kann sperren und voll durchschalten. Der Übergang dazwischen 
passiert aber nicht sprunghaft.
Wenn er sperrt, fließen beim IRFB 3806 bei Raumtemperatur 20 µA (auch 
etwas spannungsabhängig, Drain-to-Source Leakage Current).
Wenn er voll durchschaltet, hat der einen sehr geringen Widerstand von 
durchschnittlich 13 mΩ (beim IRFB 3806, Static Drain-to-Source 
On-Resistance).
Dazwischen durchläuft er bei steigender Gatespannung einen Bereich in 
dem der Widerstand kontinuierlich abnimmt.
VGS(th) (Gate Threshold Voltage) ist (zumindest grob) die Spannung, bei 
der dieser Übergangsbereich beginnt. Allerdings ist dieser 
Übergangsbereich einige Volt breit, so dass man nicht davon ausgehen 
kann, dass bei einem Volt über VGS(th) der Transistor voll 
durchgeschaltet ist.

Als Vergleich: Eine Handbremse im Auto hat auch nicht nur die Zustände 
voll offen oder voll angezogen. Dazwischen gibt es einen 
Übergangsbereich, in dem die Bremskraft weiter zu- oder abnimmt. Man 
kann natürlich mit halb angezogener Handbremse fahren und es mag Fälle 
geben, in denen das sinnvoll ist, aber allgemein sollte man die 
Handbremse voll anlegen oder voll lösen. VGS(th) ist jetzt übertragen 
gesagt die Handbremshebelstellung bei der der Druck auf die Bremsklötze 
anfängt geringer zu werden. Da ist die Bremse aber noch lange nicht 
komplett gelöst.

Karl schrieb:
> Im Datenblatt steht UGS +/-20V, da war ich davon ausgegangen dass dies
> heißt in dem Bereich kann man liegen so lange man sicher über U_GS(th)
> liegt.
So ist es grundsätzlich auch. UGS muss in diesem Bereich liegen, sonst 
geht der Transistor kaputt.

von Karl (mikro-michel)


Lesenswert?

>> und von dem angegebenen Wert
>> sollte man einen Faktor 2 weg sein.
>
> Vom MAXIMUM! Aber auch das ist nur so Pi mal Daumen.
>

Okay, ich dachte von typisch, im Wiki steht "Diese Spannung ist 
technologisch bedingt auch heute noch einer starken Toleranz 
unterworfen, typischerweise hat der Bereich bei dem der FET zu leiten 
beginnt eine Spreizung von etwa 1:2 zwischen Minimum und Maximum. " Ich 
dachte euer Faktor zwei bezieht sich auf diese Spreizung und mit dem 
Faktor 2 von typisch wäre man mit Sicherheit aus der Spreizung raus. Ich 
denke für jemanden der sich, so wie ich, nicht auskennt könnte man das 
Wiki an der Stelle etwas etwas deutlicher machen.



>> und der geht nur für die eine
>> Spannung von 10V, dann brauche ich kein UGS(th).
>
> Dito. U_GS_THR ist mehr oder minder nur eine Nebeninformation.

Aha! Kein Vorwurf an den ersten Beantworter, aber dort kam der Wert hoch 
und daran habe ich mich irgendwie fest gehalten. Auch im Wiki könnte man 
erwähnen dass der Wert eigentlich nicht zu relevant ist.

Aber gut dass wir mein Missverständnis ausräumen konnten! Ich danke für 
die Geduld und die vielen Beiträge.

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