Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zu wenig Strom in µC-MOSFET schaltung


von Miu (Gast)


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Hallo!

Ich habe einen Schaltkreis zusammengebaut, der im BIld zu sehen ist.

Die Load wird an einem Labornetzteil angeschlossen mit 3.6V und 
Strombegrenzung von 1A.
Wenn ich nun mittels µC einen Strom durch die load fließen lassen 
möchte, kommt max. 9mA raus..
Ich brauche für meine Anwendung aber eher 300-500mA.

Jetzt frage ich mich woran es liegen könnte. Ist der MOSFET nicht 
geeignet? Sind die Widerstände falsch gewählt? Evtl. hat jmd von euch 
eine Ahnung?

MOSFET: 
https://www.mouser.de/ProductDetail/STMicroelectronics/BUZ11A?qs=%2FU6xRUa2FMAlCJ2U3DfJ2A%3D%3D

Widerstand der load ca. 3 Ohm

von Steve van de Grens (roehrmond)


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> Ist der MOSFET nicht geeignet?

Ja ist er nicht. Dieser Transistor ist mit weniger als 6V nicht sinnvoll 
nutzbar, bzw. nur mit Glück.

Zieh dir mal Kapitel 2.2.2 aus diesem PDF rein
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf

: Bearbeitet durch User
von Miu (miumiumiu)


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Ohje okay, woran erkenne ich das? und könntest du einen geeigneten 
empfehlen?

von Miu (miumiumiu)


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Wie wäre zb dieser MOSFET?
https://www.conrad.de/de/p/infineon-technologies-irl3705zpbf-mosfet-1-n-kanal-130-w-to-220ab-161143.html

der hat eine schwellspannung von 3V und mein µC liefert ja 5V..
das thema fällt mir leider etwas schwer, daher bin ich dankbar um jede 
Hilfe

von Miu (miumiumiu)


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von Michael B. (laberkopp)


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Patty H. schrieb:
> der hat eine schwellspannung von 3V

Nein.

Muss man es eigentlich Jedem Deutschen einzeln erklären.

Unterhalb von 3V ist der MOSFET schlicht und einfach nur AUS.

Voll eingeschaltet ist er bei der Spannung, bei der ein RDS(on) im 
Datenblatt angegeben ist (und vom Hersteller damit garantiert), in 
deinem Exemplar 10V.

Dazwischen ist er irgendwie halb-leitend, in Analogbetrieb, mindestens 
bis zur doppelten Schwellspannung also 2 x UGS(th).

Du suchst einen LogicLevel MOSFET, z.B. IRLZ34 (wenn es steinalte TO220 
sein müssen).

von Miu (miumiumiu)


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oh ok verstehe. Aber warum sind da mehrere Vgs für Rds(on) angeben= 
Welchen unterschied haben sie?

Weil das IRLZ34 hat ja auch Vgs=10V,5V und 4V

von Michael B. (laberkopp)


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Patty H. schrieb:
> Welchen unterschied haben sie?
> Weil das IRLZ34 hat ja auch Vgs=10V,5V und 4V

Ganz leicht unterschiedlich garantierte RDS Widerstände.

von Miu (miumiumiu)


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Was genau heißt das? :D

Heißt das etwa, wenn meine load einen doch etwas höheren widerstand hat, 
dass die Vgs auch größer ist? Das wäre ja dann suboptimal wenn der 
transistor auf einem nicht mehr voll eingeschlatet ist.

Sry, ich bin echt ein anfänger auf dem gebiet :/

von JensMa (Gast)


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Der Fet ist sicher nicht der ideale Typ. Mir fehlt aber vor allem die 
Gnd Verbindung zwischen Arduino und den 2 Netzteilen.

von Michael B. (laberkopp)


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Miu schrieb:
> Heißt das etwa, wenn meine load einen doch etwas höheren widerstand hat,
> dass die Vgs auch größer ist?

Nein, Wirklungsrichtung ist vom Gate zur Drain-Source Strecke.

Bei höherer Gate-Spannung ist der Drain-Source Widerstand halt kleiner.

Dein Lastwiderstand ist egal, er führt natürlich zu einem durch ihn 
begrenzten Strom den der MOSFET aushalten muss, und das kann er um so 
besser, um so geringer sein Einschaltwiderstand ist weil dann weniger 
Verlustleistung und somit weniger Wärme an ihm ensteht.

von Miu (miumiumiu)


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Puh okay, also muss ich im Prinzip nur darauf achten, dass die Vgs durch 
den Arduino (oder Labornetz..?) gegeben für die das angegebene Rds(on)?

Ich verstehe leider immernoch nicht, wann ich welche Vgs habe :/

von Ralf G. (ralg)


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Miu schrieb:
> Vgs

V -> Spannung
g -> Gate
s -> Source

Das ist also die Spannung, mit der du den MOSFET ansteuerst.
Aus dem Datenblatt deines MOSFETS (International Rectifier??) kann man 
jetzt rauslesen: je höher die Steuerspannung, desto geringer der 
Widerstand des Mosfets. Für deine Anforderung max. 500mA ist das egal, 
ob 0.035 oder 0.06Ohm. Weil?? ... Der Verlust am Transistor heizt diesen 
nicht sehr auf. (0.06 * 0.5 * 0.5 = 0.015)

Wenn aus deinem Arduino 5V rauskommen, hast du am MOSFET eine Vgs von 
5V.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Miu schrieb:
> Ohje okay, woran erkenne ich das? und könntest du einen geeigneten
> empfehlen?

Das steht doch in den PDF!

von Miu (miumiumiu)


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aah verstehe! Vielen Dank für die Erklärung :)

Das bedeutet dass mein voriger mosfet nicht geeignet war, weil der eine 
Steuerspannung von 10V hatte, auch wenn Rds(on)=0.032 Ohm relativ gering 
ist und mein Arduino ja aber nur 5V ausgeben kann..?

von Ralf G. (ralg)


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Ralf G. schrieb:
> Wenn aus deinem Arduino 5V rauskommen, hast du am MOSFET eine Vgs von
> 5V.

Und es wäre zulässig da 16 bzw. 14A drüberzujagen. (Wenn man's gekühlt 
kriegt.) Und jetzt siehst du auch ;-) dass unter 4V das vermutlich ganz 
schnell weniger wird: Bei einer Schwellspannung Vgs(th) und einer 
Versorgungsspannung von 1..2V sind's nur noch 250µA!

von Stefan F. (Gast)


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Nein, du hast es nicht verstanden. Lies nochmal das PDF Kapitel 2.2.2

Im Datenblatt steht, ab welcher Spannung der Transistor so gerade eben 
zu leiten beginnt.

(Vgsth) = mindestens 2,1 V und höchsten 4 V (bei 25°C)

Wie viel deiner hat, hängt vom Zufall ab. Also gehe vom schlechten Fall 
(4 V) aus. Wenn du den bei Aliexpress gekauft hat, ist es wahrscheinlich 
sogar Ausschussware mit mehr als 4 Volt.

Gerade eben leiten reicht aber nicht, du willst etwas mehr als 1A 
fließen lassen. Also schaust du dir das Diagramm an. Typischerweise geht 
es hier bei 3V los und so ungefähr bei 4V bist du an dem Punkt, wo er 
genug Laststrom fließen lässt.

Dein Transistor ist aber nur mit Glück ein typischer. Es kann auch gut 
sein, dass deiner erst ab 4 V leitet, also die ganze Kurve um 1V nach 
rechts verschoben. Dann brauchst du mindestens 5 V, damit er genug 
Laststrom fließen lässt.

Wer Schaltungen vernünftig gestaltet, also so dass sie auch bei anderen 
Temperaturen zuverlässig funktionieren, näht nicht auf Kante sondern 
würde mindestens 6 V ans Gate anlegen. Du hast aber nur 5 Volt, ergo ist 
der Transistor nur mit Glück geeignet.

Wie gesagt: Wenn er von Aliexpress ist, braucht er womöglich deutlich 
mehr Spannung. So ging mir das bisher mit allen MOSFET die ich von dort 
bezogen habe.

von Miu (miumiumiu)


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dankeschöön für die schnelle hilfe <3

von Stefan F. (Gast)


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Noch eine Sache auf die du achten kannst: Wenn der Hersteller einen 
RDSon nur für 10V spezifiziert, dann verbirgt sich darin die Empfehlung, 
den Transistor nicht mit weniger Spannung anzusteuern.

von Ralf G. (ralg)


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@stefanus
Weils vielleicht noch dazugehört:
(Diagramm lesen ist für mich noch ein bisschen Wissenschaft.)

PULSE DURATION = 80µs
DUTY CYCLE = 0.5% MAX

Ist das jetzt gut oder schlecht? ;-)
Schneidet der Transistor im 'Normalbetrieb' eher besser ab? Oder sind 
das (wiedermal) unrealistische Annahmen aus der Marketingabteilung?

von Falk B. (falk)


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Vor allem sollte man mal die Masse deiner 3,6V an den Arduino 
anschließen, dann könnte das was werden. Und das Hipsterdenglisch "Die 
Load" solltest du dir abgewöhnen. Der Lastwiderstand, die Last oder der 
Verbraucher beschreiben das Objekt in vorzüglichstem, fachlich korrektem 
Deutsch. Es sei denn du stehts auf "Die Hard" ;-)

von Stefan F. (Gast)


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Ralf G. schrieb:
> PULSE DURATION = 80µs
> DUTY CYCLE = 0.5% MAX
> Ist das jetzt gut oder schlecht? ;-)

Da geht es um thermische Aspekte bei hohen Belastungen, die sind für 
deinen Fall ziemlich irrelevant.

von Ralf G. (ralg)


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Miu schrieb:
> Widerstand der load ca. 3 Ohm

und Versorgungsspannung 3.6V und 300..500mA passen nicht zusammen.

von Stefan F. (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Da geht es um thermische Aspekte bei hohen Belastungen, die sind für
> deinen Fall ziemlich irrelevant.

Konkret:

> PULSE DURATION = 80µs
> DUTY CYCLE = 0.5% MAX

Damit haben sie die Eigenschaft ermittelt, die das Diagramm darstellt. 
Die haben direkt 25V an den Transistor angelegt, ohne Lastwiderstand. 
Überlege mal wie viel Watt Verlustleistung das sind

25 V * 15 A = 375 Watt

Die verträgt der Transistor natürlich nur ganz kurz.

Beitrag #7256913 wurde vom Autor gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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Ralf G. schrieb im Beitrag #7256913:
> 1/2% Pulsdauer klingt für mich nicht nach Belastung

Immerhin haben die Pulse an oberen Ende des Diagramms 375 Watt. So viel 
Energie können Transistoren dieser Bauform nie und nimmer schnell genug 
ableiten. Deswegen heizt er sich im Silizium erheblich stärker auf, als 
man von außen messen kann. Wenn du die Impulse zu lang machst oder die 
Pausen zu kurz, schmilzt das Silizium.

von Trans Betti (Gast)


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Versuchs mal mit einem VeggieFET. Der braucht gar keine Spannung und 
funktioniert auf Haferbasis

von Ralf G. (ralg)


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Stefan F. schrieb:
> Überlege mal wie viel Watt Verlustleistung das sind

Ich hatte das erst nach dem Abschicken meines Beitrages gelesen (und 
eigentlich gleich gelöscht). Leuchtet ein!

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