Moin, ich habe ein paar Fragen zur Ansteuerung von P-Fets in Back to back Anordnung. Die Anwendung ist ein 24V Akku welcher von einem Laderegler getrennt werden soll, damit dieser ihn nicht rückwärts entleert. Beim googeln der back to back Anordnung für P-Fets kommt immer wieder die Schaltung mit einem Widerstand von S to G bzw. manchmal noch einen Kondensator dazu. hier Beispiel von Texas Instruments. Ich würde gerne wissen, wozu ich diese genau brauche oder ob ich diese bei meine Ansteuerung überhaupt brauche? Als Treiber würde ich gerne diese Push-Pull-Schaltung verwenden. Funktioniert das so wie gedacht? Gruß Mirco
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In einem Fall schaltet der Transistor unten durch und zieht über den unteren Widerstand die Gates der P FETs auf Masse oder zumindest weit runter. Im anderen Fall sperrt der untere Transistor, und der obere Widerstand zieht die Gates auf die Versorgungsspannung. Wenn man den oberen Widerstand klein macht, dann können die Gates nichtmehr weit nach unten gezogen werden oder viel Strom muss dazu fließen.
Das Datenblatt besagt maximal 20V zwischen Gate und Source. Das wird bei dieser Schaltung nicht ausreichend sichergestellt. Q3 ist so falsch. Die B-E-Strecke bricht bei über 6V durch.
Mirco B. schrieb: > kommt immer wieder die Schaltung mit einem Widerstand von S to G bzw. > manchmal noch einen Kondensator dazu. hier Beispiel von Texas > Instruments. > Ich würde gerne wissen, wozu ich diese genau brauche Na in der Originalschaltung sorgt der Widerstand für ein Entladen des Gate und damit gesperrten MOSFET. Und der Kondensator für ein langsames Durchschalten damit der Spitzenstrom brim Einschalten, gerade bei kapazitiven Lasten, nicht zu gross wird und beispielsweise die Eingangsspannung mit herunterzieht - auf Kosten von im Umschaltmoment grösserer Verlustleistung im MOSFET. Bei deinem (falschen) push pull nacht das der Treiber, aber deine Schaltung funktioniert nur, wenn die Batteriespannung auch die Versorgung ist und unter UGSmax liegt, akzeptiert also keine höhere Spannung am Eingang und auch keine höhere Spannung sm Ausgang. Deine Schaltung könnte also auch einfacher mit nur einem P-MOSFET aufgebaut werden. Sie zeigt also, dass du das Prinzip nicht verstanden hast. TI hats verstanden, aber auch eine Z-Diode am Gate der MOSFETs könnte dort nicht schaden.
Danke für die Antworten. Ich konnte leider nicht direkt antworten. >Q3 ist so falsch. Die B-E-Strecke bricht bei über 6V durch. Oh je der ist falsch rum das ist natürlich Quatsch. >D1 und D2 sind falsch herum drin im LTSpice-Bild. Auch das ist ein Fehler von mir. Sollten natürlich anders herum sein. Ok ich verstehe, der rGS ist einfach nur ein Pull Up. Der Kondensator lasst den Mosfet nur langsam schalten. Mir kam einfach nur nicht in den Sinn warum man das mutwillig machen sollte. Es ergibt aber sinn in der Anwendung als Schalter diesen langsam zu schalten. Im Gegensatz zu der Anwendung als PWM Halb brücke oder Ähnliches. Es fallt mir schwer die TI Schaltung zu verstehen da keine Werte für die Widerstände vorgegeben sind. Ok habe hier etwas gefunden mit 10K Pull Up und 10R für down. Die TI Schaltung kann so nur ~12V schalten da wir sonst UGS Max überschreiten. Bei meiner Anwendung 8S LifePo4 habe ich max ~30V. Michael B. schrieb: > Bei deinem (falschen) push pull nacht das der Treiber, aber deine > Schaltung funktioniert nur, wenn die Batteriespannung auch die > Versorgung ist und unter UGSmax liegt, akzeptiert also keine höhere > Spannung am Eingang und auch keine höhere Spannung sm Ausgang. Ich verstehe nicht warum die Schaltung das nicht sicherstellt. Sie stellt doch -13V am Gate bereit!?
Mirco B. schrieb: > Ich verstehe nicht warum die Schaltung das nicht sicherstellt. > Sie stellt doch -13V am Gate bereit!? Ich habe R2 übersehen.
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Mirco B. schrieb: > der rGS ist einfach nur ein Pull Up. Der Rgs ist ein Widerstand, der dafür sorgt, dass im nicht angesteuerten, ausgeschalteten, hochomigen Zustand die Ugs=0V wird, damit der Mosfet sicher ausgeschaltet ist. Wenn du da einen aktiven Treiber nach Vcc und GND hast, dann kannst du dir den Widerstand sparen. Mirco B. schrieb: > Der Kondensator lasst den Mosfet nur langsam schalten. Das ist ein Trugschluss. Der Kondensator sorgt in der Relaität lediglich für ein etwas verzögertes Ein- und Ausschalten. Das haben wir z.B. im Beitrag "FET bewusst langsam schalten" durchgekaut. Mirco B. schrieb: >> Q3 ist so falsch. Die B-E-Strecke bricht bei über 6V durch. > Oh je der ist falsch rum das ist natürlich Quatsch. Das kann man übrigens ganz leicht erkennen, wenn man sich denkt "der Strom fließt von + nach - in Pfeilrichtung". Und dann findet man in vielen Bauteilen (Diode, Transistor, Thyristor, Mosfet, Triac...) solche Pfeile, die anzeigen, in welche Richtung der Strom fließen kann/soll/wird. Der Pfeil beim Mosfet ist dabei die Body-Diode, die in den obigen Schaltungen (unnötigerweise) von einer externen Diode "gedoppelt" wird. Es gibt auch Datenblätter, wo diese Diode extra im Mosfet-Symbol eingezeichnet ist. Und wenn man das mit den Pfeilen mal kapiert hat, erkennt man auch leicht, wie eine Schaltung funktioniert. Einfach mal da bei der ersten Schaltung anfangen und dann nach unten durcharbeiten: - http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/45-Verpolschutz.html Was ich mich frage: warum brauchst du eigentlich für diese an GND angeschlossene Last einen Treiber, der in mehr als 1 Quadranten funktioniert? Besteht die Gefhar, dass die Last rückspeisen kann?
Lothar M. schrieb: > Was ich mich frage: warum brauchst du eigentlich für diese an GND > angeschlossene Last einen Treiber, der in mehr als 1 Quadranten > funktioniert? Besteht die Gefhar, dass die Last rückspeisen kann? Ja wie eingangs beschreiben hängt ein Laderegler (victron blue solar 75/15) an dem Akku. Der hat laut Datenblatt 13mA Standby Stromaufnahme. OK also kann ich die Schaltung so verwenden oder sollte ich lieber noch etwas Schutzbeschaltung dazu einbauen? Eventuell ne Z oder TVS Diode zwischen GS. Eventuell noch 10R vor das Gate?
Mirco B. schrieb: > Eventuell . Erst mal beseitigst Du die Fehler in Deinem Schaltbild, postest das korrigierte Bild und lädst noch die Spice-Datei mit hoch. Dann kann hier im Thread weiter gemacht werden.
Die beiden Dioden (D1,D2) sind bereits im MOSFET drin. Den Treiber (Q2, Q3) brauchst du nur, wenn du schnell schalten willst (PWM), für einen simplen Ein-/Ausschalter vollkommen überflüssig. Die MOSFETs haben ein Vdsmax von 30V - etwas knapp. Vgsmax ist 20V, das wird definitiv überschritten.
Foobar schrieb: > Die beiden Dioden (D1,D2) sind bereits im MOSFET drin. Den Treiber (Q2, > Q3) brauchst du nur, wenn du schnell schalten willst (PWM), für einen > simplen Ein-/Ausschalter vollkommen überflüssig. Die MOSFETs haben ein > Vdsmax von 30V - etwas knapp. Vgsmax ist 20V, das wird definitiv > überschritten. Ja die Dioden habe ich nur zur Übersicht eingezeichnet. ok ich kann Q2 und Q3 auch weg lassen. Ja Vdsmax ist wir bewusst sollte dann AO D4185 (40V) oder AO D409 (60V) benutzen die gab es nur gerade nicht bei LTspice. Ich habe bereits oben geschrieben, dass ich nicht verstehe warum Vgsmax Überschritten wird. R1 Q1 und R2 stellen doch -13V bereit?
Mirco B. schrieb: > dass ich nicht verstehe warum Vgsmax > Überschritten wird. Q1 leitend, Collektor Q1 auf 1/4 U_batt, Q3 zieht Gates auf 1/4 U_batt. Sources aud U_batt U_GS = (1-1/4) U_batt = 0,75 * 29V (Voller Akku hat mehr als die Nennspannung)
Hm also ich habe mir die Schaltung nicht selbst ausgedacht Quelle: Beitrag "High-Side 24V, max. 2A mit 5V UC schalten – Welcher P-Channel FET?" Dort steht 13V! Zusätzlich habe ich die Schaltung natürlich auch in STspice simuliert da steht auch 13V.
> dass ich nicht verstehe warum Vgsmax Überschritten wird. > R1 Q1 und R2 stellen doch -13V bereit? Den R2 hatte ich auch übersehen, mea culpa. > Q1 leitend, Collektor Q1 auf 1/4 U_batt [...] Das wäre, wenn R2 am Collector hinge. Am Emitter erzeugt er eine Gegenkopplung. Dadurch wird Q1 eine durch V2 gesteuerte Stromsenke - bei V2=5V ca 13mA ((5V-0.6V)/330Ω). Die Collectorspannung ergibt sich dann aus dem Spannungsabfall über R1 bei 13mA. Dadurch hat man keine Abhängigkeit von V1, dafür eine von V2 (die aber meist halbwegs konstant (5V) ist). Ob das Ganze bei Rückspeisung allerdings noch funktioniert?!? V1 offen, R3 Spannungsquelle - dann kann R1 nicht mehr "bremsen". Das obere Ende von R1 (und ggf Q2) müsste an Source ...
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Mirco B. schrieb: > Dort steht 13V! Passt, weil der Treiber als Konstantstromquelle aufgebaut ist. Allerdings würde ich noch den R4 einbauen, damit die Mosfets auch sicher abschalten und nicht irgendwie herumfloaten. Foobar schrieb: > Ob das Ganze bei Rückspeisung allerdings noch funktioniert?!? V1 offen, > R3 Spannungsquelle "V1 offen" ist eigentlich uninteressant, weil prinzipiell nicht relevant ist, ob der Schalter offen oder geschlossen ist, wenn eine Seite unbeschaltet ist. Aber "Batterie statt R3 und Last statt V1" wäre interessant, denn immerhin ist back2back braucht man ja eigentlich nur, wenn in beide Richtungen abgeschaltet werden können muss. Und da funktioniert die Schaltung nicht, weil zum Abschalten 24V nötig wären, die aber ja nicht mehr da sind, weil sie ja abgeschaltet werden sollen (so wie Münchhausen sich eben nicht am Schopf aus dem Sumpf ziehen kann). Und diesen Schopf bekommt man erst gepackt, wenn man die einsitig gespeiste Treiberschaltung weglässt und die bekannte Spannungsteilergeschichte (ggfs. mit per Z-Diode begrenzter Ugs) einsetzt.
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Lothar schrieb: > Foobar schrieb: >> Ob das Ganze bei Rückspeisung allerdings noch funktioniert?!? V1 offen, >> R3 Spannungsquelle > > "V1 offen" ist eigentlich uninteressant, weil prinzipiell nicht relevant > ist, ob der Schalter offen oder geschlossen ist, wenn eine Seite > unbeschaltet ist. Von der Funktion her mag es egal sein - den Gates wird es trotzdem nicht gefallen, die sehen grob Rückspeisespannung minus V2 ;-) [simu3] Dein R4 macht eigentlich das, was ich vorgeschlagen habe (obere Ende von R1 an Source). Allerdings hast du den noch gesplittet (in R1+R4) - das ist jetzt doppelt gemoppelt, Spannungsteiler plus Stromsenke. R1 weg, R4=1k sollte reichen.
Foobar schrieb: > [simu3] .... R1 weg, R4=1k sollte reichen. Wenn der Akku voll sein sollte, würde in dem Falle das Gate 5V mehr sehen. Mit dem R1 wären das nur 2,5V mehr. Bei der simu1 könnte R1 mal auf 10k erhöht werden und dann schaue man sich den Einfluss auf die Gatespannung an. Das gleiche Spiel sollte man mit der Eingangsspannung machen und auch einmal mit 29V statt 24V simulieren. Womit immer gerechnet werden sollte, das es immer parasitäre Induktivitäten bei den Zuleitungen gibt. Dabei treten beim Ein- und Abschalten immer wieder Überspannungen auf durch einen gedämpften Überschwinger. Die primitive Simulation verdeutlicht das etwas: http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUgpABZsKBTAWjDACgAnEFBQ7mqtjw1+VKuwDOIISJQDaNPKKjgQAMwCGAGwkM2Ad3Aol2BCmnDpZqGwDGRpXPHGr5sbHhgkMfCjJeMFB5iPFxCCBZINi1uXmUwFycVCJ94PGJjDGJCGkDIMDgEmwA3WjxBa0UqJLFaKm8VGAQDBUd5KuUorhllHtM3ZDgWjv6LEVGogHtaEByVAVIoaEIeJfzV6pnsNmn6OaoF4mQ1hKQIc3pt6ap9usXUskJeDdhT7nfBNiFpEAAxCHc8EKa0K+RALBAAGENAAHDS2ACWABcNAA7Wx6b4if6NV7gPEQgCSqIAJgBXWwo9GYpRUHHiZARCAAJQYEgREipGLYAAtVOM2EA In der Simu1 könnte man das ergänzen indem nach V1 noch L in Reihe und ein C zur Masse geschaltet würde. Erschlagen wird so etwas ganz einfach mit einer Supressor-Diode (z.B. 15V) parallel zu R4.
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