Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik N-Channel-MOSFET verkehrt herum


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von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Hallo,


ich wurde da auf so einen Schaltungsschnipsel gestoßen, den ich mir so 
recht nicht erklären kann.
Der N-Channel wird hier doch verkehrt herum betrieben. Ich kann mir das 
eigentlich nur durch die Freilaufdiode vorstellen. Der MOSFET müßte zwar 
meiner Meinung nach aufmachen, weil der 100k in Bezug auf den 
theoretisch unendlich großen Gate-Eingangswiderstand das Pluspotential 
direkt ans Gate legt. Nur, ob der Fet aufmacht oder nicht, dürfte doch 
gar keine Geioge soielen, weil durch die Freilaufdiode immer Strom 
fließen müßte. Ergo wäre der ganze Spaß doch reichlich sinnfrei oder?

: Verschoben durch Moderator
von Christian M. (christian_m280)


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Da ist noch mehr verkehrt...

Gruss Chregu

von H. H. (Gast)


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Christian M. schrieb:
> Da ist noch mehr verkehrt...

Das sieht sogar rekordverdächtig aus.

von Oliver R. (orb)


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Christian M. schrieb:
> Da ist noch mehr verkehrt...

Fängt damit an, daß oben Minus ist.
Das ganze dann als Sourcefolger, was ist das für ein Mosfet der hier als 
Konstantstromquelle gequält wird?

von Dieter W. (dds5)


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Und die LED leuchten mit Kathode an +?  Sehr seltsam das Ganze.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Halt!
LED+ und - ist im oberen Bild vertauscht, das ist meine Schuld. Die 
ursprüngliche Schaltung sah so aus. Ich hatte das anders geordnet, um 
eine bessere Übersicht zu gewinnen.

Der MOSFET ist ein fetter SIS402DN.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Thomas V. schrieb:
> Ich hatte das anders geordnet, um
> eine bessere Übersicht zu gewinnen.

Du findest die Übersicht jetzt besser..im ernst?

LEDs parallel, im ernst?

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Die obere Ansicht ist in meinen Augen (von den verwechselten Zuleitungen 
abgesehen) überischtlicher. Die LED's sind -nehme ich an- als 
Alternativbestückung gedacht. Funktionieren habe ich das Ding noch nicht 
gesehen.

Mir geht's hier auch lediglich um die Frage, ob es möglich ist, einen 
MOSFET so zu betreiben? Ich glaube mich erinnern zu können, in grauen 
Vorzeiten mal sowas gehört zu haben. Aber ich krieg das nicht mehr 
zusammen und google eröffnet mir leider auch nichts dazu.

von M. K. (sylaina)


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Thomas V. schrieb:
> LED+ und - ist im oberen Bild vertauscht, das ist meine Schuld. Die
> ursprüngliche Schaltung sah so aus.

Ich denke, der ursprüngliche Schaltplan sieht immer noch anders aus denn 
auch dieser Schaltplan macht schlicht keinen Sinn.

von Oliver R. (orb)


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Thomas V. schrieb:
> ob es möglich ist, einen MOSFET so zu betreiben?
Möglich? Ja.
Sinnvoll? Nein.

von HaJo (hajohausb)


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Dieter W. schrieb:
> Und die LED leuchten mit Kathode an +?  Sehr seltsam das Ganze.

Besonders effektvoll zur Inszenierung einer Anodenstrahlröhre.

von Klaus H. (hildek)


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M. K. schrieb:
> Ich denke, der ursprüngliche Schaltplan sieht immer noch anders aus denn
> auch dieser Schaltplan macht schlicht keinen Sinn.

Richtig.
Der FET hat keine Funktion, seine Bodydiode leitet dauerhaft.
So ist er dauerhaft gesperrt - bis eben auf die Bodydiode. Und dann kann 
man den FET auch entfernen und durch eine Diode ersetzen. Und die 
Gatebeschaltung auch. Nicht überflüssig wäre eine Strombegrenzung für 
die LEDs. Aber vielleicht sind LED+ und LED- auch Anschlüsse einer 
Stromquelle?

Also, Source und Drain vertauscht? Und C2 soll dafür sorgen, dass er 
maximal schnell einschaltet? Oder sanft? Dann gehört er aber parallel zu 
Z-Diode und ist recht klein gewählt - 1.7nF bringt ja schon Ciss mit.

von Jens G. (jensig)


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Thomas V. schrieb:
> Halt!
> LED+ und - ist im oberen Bild vertauscht, das ist meine Schuld. Die
> ursprüngliche Schaltung sah so aus. Ich hatte das anders geordnet, um
> eine bessere Übersicht zu gewinnen.

Nö, der Plan ist auch von der Logik her vollkommen anders als im ersten 
Bild. Und selbst die neue Logik ergibt keinen Sinn. Also Fehler über 
Fehler ...
Nenne uns doch einfach die Quelle, wo Du das her hast. Denn auch das 
zweite Bild ist doch nur von irgendwas fehlerhaft abgezeichnet.
Wenn von einer Leiterplatte abgezeichnet, dann zeige die doch mal von 
vorn und hinten, und zwar so, daß man auch wirllich alle Nötige erkennen 
kann.

: Bearbeitet durch User
von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Thomas V. schrieb:
> Mir geht's hier auch lediglich um die Frage, ob es möglich ist, einen
> MOSFET so zu betreiben?

Das ist ein ganz langweiliger Verpolschutz mit Nmos und schutz am Gate 
gegen Überspannung.
Ganz alter Hut, wenn man die Vf der Diode mit dem erheblich niedrigeren 
RDSon überbrücken will. Die light Version einer idealen Diode.
Wundert mich das das hier keiner erkennt.
Im pos Zweig würde man einen Pmos nehmen.
GND Unterbrechung spielt hier aber keine Rolle, also nimmt man den 
besseres und billigeren Nmos.

Und auch das LEDs parallelgeschaltet werden gibts häufig.
Man kann spezielle Selektionen bei den Herstellern kaufen.
Übertreibt man das nicht, teilt sich der Strom ganz gut auf, weil die 
LED Vf mit dem Strom ansteigt.

In diesem Fall hat man offensichtlich eine LED Verschaltung mit 
niedriger Spannung aber hohen Strom. Daher der Nmos Kunstgriff.

Also ja, die Schaltung ist völlig korrekt und genau so in freier 
Wildbahn anzutreffen.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Danke!
Irgendsowas hatte ich in Verdacht, dass das die Spannung über der 
FET-Diode senken könnte. Nur wozu, da kam ich nicht drauf. Wie Du das 
dankenswerter Weise erklärst, wird mir das klar.


Danke auch den anderen für die schnelle Beteiligung!

von H. H. (Gast)


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Michael schrieb:
> Wundert mich das das hier keiner erkennt.

War halt allerbestens getarnt.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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@Michael, muß interessehalber doch noch mal nachfragen: Du schreibst 
"alter Hut" - setzt man da heute was moderneres ein?

von Klaus H. (hildek)


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Michael schrieb:
> Das ist ein ganz langweiliger Verpolschutz mit Nmos und schutz am Gate
> gegen Überspannung.

Nein, wenn die LEDs normale LEDs mit ca. 3V Flussspannung sind und so 
wie gezeichnet angeschlossen sind, wird es eng mit dem Aufsteuern des 
Gate. Es liegt dann maximal die LED-Flussspannung am Gate an. Und wozu 
dann die 10V-Z-Diode und D3 für 30V?
Da der FET aber 30A können soll, müssen wohl die gezeichneten LEDs als 
eine oder mehrere parallelen Ketten von LEDs ausgeführt sein mit >10V 
Flussspannung, so dass die D4 überhaupt zum Einsatz kommt.

Und wie ist die Versorgung? Es kann eigentlich nur eine Stromquelle 
sein, dann würde im Leerlauf D3 und D4 einen Sinn ergeben; andernfalls 
fehlen die LED-Vorwiderstände, die dann ordentlich heizen.

Viel Raterei wegen mangelnder Infos vom TO.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael schrieb:

> Und auch das LEDs parallelgeschaltet werden gibts häufig.

Ja, anscheinend gibt es da spezielle LEDs für Weihnachtsdeko.
Ich habe z.B. ein Weihnachtsbäumchen mit roten, grünen, blauen
und weissen LEDs alle parallel an einer 3V-Li-Zelle.

von Rainer W. (rawi)


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Thomas V. schrieb:
> ich wurde da auf so einen Schaltungsschnipsel gestoßen, den ich mir so
> recht nicht erklären kann.

Vielleicht verrätst du einmal, welcher Sinn mit diesem Schnipsel 
eigentlich verfolgt wird.
Gibt es eine Versorgungsspannung?
Was soll an 'LED-' und 'LED+' angeschlossen werden?
Warum wird für C1 ein bipolarer Elko eingesetzt?
Was verbirgt sich hinter LED1 und LED2?
Was sollen im Plan die lustigen Punkte bei den Anschlüssen von T1 (D, 
S)?

: Bearbeitet durch User
von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Kann ich Dir alles nicht sagen, ich weiß es nicht und ehrlich gesagt, es 
wäre mir auch wurscht.
Ich soll eine Platine auf andere LED's umlayouten und das mach ich auch. 
Die hier dargestellte Beschaltung ist die einzige in Sachen LED, die mir 
dazu vorliegt. Was an LED + und -  genau drankommt, weiß ich auch nicht.

Ich hatte interessehalber das hier eingestellt, weil es mich wirklich 
interessierte, ob man den FET so betreiben kann. Michael hat das 
dankenswerterweise super erläutert, meine ursprüngliche Frage ist damit 
beantwortet, alles weitere bleibt Spekulation, die eh nichts bringt.

An LED's ist wie oben geschildert wahrscheinlich nur jeweils eine 
eingesetzt, die andere als Alternativ-Bestückung. Also entweder LED1 
ODER LED2. Nicht beide zusammen. Dass die Schaltung funktioniert, davon 
ist auszugehen, denn die ist etliche Jahre alt. Die LED-Typen sind out, 
der damalige Layouter nicht mehr greifbar, Bedarf an der Baugruppe 
dennoch vorhanden. Also model ich das um auf andere LED-Typen.


Ich wünsch Euch allen einen Guten Rutsch und viiiieeeeel Gelassenheit im 
neuen Jahr!

Beitrag #7568924 wurde vom Autor gelöscht.
von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Thomas V. schrieb:
> "alter Hut" - setzt man da heute was moderneres ein?
Würde eine moderne Schaltung denn irgendwas verbessern?

Rainer W. schrieb:
> Was soll an 'LED-' und 'LED+' angeschlossen werden?
Ganz offensichtlich eine Übliche LED Konstantstromquelle

> Warum wird für C1 ein bipolarer Elko eingesetzt?
Zeig mir doch bitte mal einen bipolaren 4,7nF / 50V Elko.

> Was verbirgt sich hinter LED1 und LED2?
Wild geraten?
Zwei LEDs.

Also mal ehrlich:
Was sollen diese unnötigen Fragen?

Klaus H. schrieb:
> Nein, wenn die LEDs normale LEDs mit ca. 3V Flussspannung sind und so
> wie gezeichnet angeschlossen sind, wird es eng mit dem Aufsteuern des
> Gate. Es liegt dann maximal die LED-Flussspannung am Gate an. Und wozu
> dann die 10V-Z-Diode und D3 für 30V?
Also weiter im kleinen 1x1 der Elektronik?
Es mag Dich schockieren, aber Power LEDs um die es hier offensichtlich 
geht haben bei Nennstrom keine 3V und es gibt reichlicht Fets die bei 
<3V am Gate schon ausreichend aufsteuern.

Die 30V TVS ist natürlich das gleiche was sie bei Millionen anderen 
Schaltungen seit dem Pleistozän auch ist, ein ganz ordinärer 
Überspannungsschutz, gegen Spikes, der im Notfall die Quelle 
kurzschliesst und sich selbst opfert um die Schaltung zu schützen.
Hatten TVS Dioden denn jemals in der Geschichte eine andere Funktion?

Die 10V Z-Diode, ich wiederhole es gerne noch mal, ist der Schutz des 
Gates vor Überspannung.
Bei Inversbetrieb, also sperrenden Fet, steigt die Spannung der 
Konstantstromquelle auf Max an und Logic Level Fets können keine 30V am 
Gate.
Im Vorwärtsbetrieb täte es bei intakten LEDs eine normale Diode, WENN es 
sich bei den LEDs denn überhaupt um eine Einzel-Led und nicht um eine 
LED mit interner Reihenschaltung handelt.
Die Schaltung ist derart Mainstream und auch ich verwende die so häufig, 
das man schon instinktiv zur Z-Diode greift, obwohl das in diesem Fall 
vielleicht 0,5Cent sparen könnte eine normale Diode statt dessen zu 
verwenden.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Michael schrieb:
> Würde eine moderne Schaltung denn irgendwas verbessern?

Das, lieber Michael, wäre ja die Frage hinter der Frage. Ich werden das 
vorliegende hier freiwillig nicht ändern. Sollte mir aber eine ähnliche 
Aufgabe gestellt werden, die über das eigentliche Layout hinausgeht, 
werd ich ich die wohl beantworten müssen.

: Bearbeitet durch User
von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Thomas V. schrieb:
> Das, lieber Michael, wäre ja die Frage hinter der Frage.
Ich werde dir, lieber Thomas, aber nicht das Denken abnehmen in einem 
Bereich der nicht mehr als logisches Denkvermögen erfordert. ;-)

Wo der Vorteil zu einer normalen Diode liegt, habe ich bereits gesagt.
Das die Luxusvariante die Ideale Diode ist, habe ich auch bereits 
erwähnt.
Nun kannst Du die Vor- und Nachteile aller drei Varianten ermitteln und 
Dir Überlegen wo Preis und Leistung in Deinem Fall ideal korreliert.

Denn alle drei Methoden sind zugleich die besten und die schlechteste 
Art sowas zu machen.
Hängt von der Aufgabenstellung ab.

von Klaus H. (hildek)


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Michael schrieb:
> Also weiter im kleinen 1x1 der Elektronik?
Du meinst, ich brauche von dir das 1x1 der Elektronik? Sicher nicht!

Du machst einfach irgendwelche Annahmen und baust darauf deine Aussagen 
als Fakten auf. Nirgends ist von einer Konstantstromquelle die Rede (der 
TO weiß es nicht mal). Ja, das ist anzunehmen und ich habe das auch 
getan, sonst ist der Rest weitgehend sinnlos. Und ich habe 
dazugeschrieben, dass ich das annehme.

Der genannte FET nennt den R_DS_on bei ≥4.5V für > 16.6A. Es ist einer, 
der ≈20A (bei 10V am Gate) kann, wie viel Strom tatsächlich fließt, ist 
nirgends genannt. Ich nehme deshalb an, dass mehr als 1 LED in Reihe 
liegen.

Zu der TVS und der Z-Diode: wenn, wie gezeichnet, nur eine LED als 
Verbraucher da und auch fest verdrahtet ist, dann braucht man beide 
nicht. Klar, wenn die LEDs von der Schaltung getrennt werden können, 
dann kann TVS und Z-Diode zum Schutz vom Gate und dem FET notwendig sein 
- auch das ist nicht genannt. Die LED begrenzt eh auf ihre 
Flussspannung. Also: es muss wohl eine (abnehmbare) Kette mit mehreren 
in Serie liegenden LEDs sein und auch dann wieder sind die Dioden nur 
notwendig, wenn die unbestätigte Annahme 'Konstantstromquelle' stimmt.

Auch der FET ist nur sinnvoll, wenn die LEDs viel Strom brauchen. Für 
ein paar hundert mA reicht eine harmlose Diode als Verpolschutz, außer 
man will die letzten Milliwatts noch einsparen.

Ich muss allerdings zugeben, dass ich die Verpolschutzschaltung nicht 
sofort als solche erkannt haben - das schiebe ich aber auf die verquere 
Zeichnung 😉.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Klaus H. schrieb:
> es muss wohl eine (abnehmbare) Kette mit mehreren
> in Serie liegenden LEDs sein

Nee, ist es nicht. Es ist EINE LED und die ist auf der Platine. Die alte 
LED hab ich nicht nachgesehen. Die neuen, die die alte ersetzen aollen, 
sind aber schon Hochstrom-Geräte.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Michael schrieb:
> Zeig mir doch bitte mal einen bipolaren 4,7nF / 50V Elko.

Eben - warum ist dann einer gezeichnet?

von HaJo (hajohausb)


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Michael schrieb:
> Thomas V. schrieb:
>> Warum wird für C1 ein bipolarer Elko eingesetzt?
> Zeig mir doch bitte mal einen bipolaren 4,7nF / 50V Elko.

Steht im Schaltplan. Tut mir leid daß du die darauf abzielende Frage 
nicht verstanden hast.

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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HaJo schrieb:
> Tut mir leid daß du die darauf abzielende Frage
> nicht verstanden hast.

Ich?
Ich denke eher Du hast den kompletten Gesprächsverlauf nicht verstanden.
ICH habe auf den Umstand hingewiesen das bereits durch die 
Dimensionierung die Frage erschöpfend geklärt ist das es sich vollkommen 
offensichtlich NICHT um einen Elko handelt und Rainer sich mal wieder in 
Erbsenzählerei ergeht weil er fachlich nicht beitragen kann.

von Werner H. (werner45)


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Für Kondensatoren habe ich schon die verschiedensten Darstellungen in 
Plänen gesehen. Nur ein kleiner Teil der Welt hält sich an die Deutsche 
DIN, anderen ist das völlig egal, da werden sogar firmeneigene 
Darstellungen verwendet. Vgl. USA, CAN, Japan, Korea, UK, FR usw.
Ein schräg durchgestrichener Kondensator ist aber keiner, sondern ein 
Relaiskontakt (!) (USA).
Nicht künstlich aufregen, gelassen bleiben und Hirn einschalten.
Es gibt so viel Schlechtes/Blödes auf der Welt...

von Klaus H. (hildek)


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Thomas V. schrieb:
> Die neuen, die die alte ersetzen aollen,
> sind aber schon Hochstrom-Geräte.

Hochstrom? Wie viel? Nenne gerne mal der Typ oder hänge das Datenblatt 
an.
Ich sehe halt das Problem, dass die Gatespannung dem Spannungsabfall an 
der  LED entspricht und da ist dein genannter FET auch bei viel Strom 
(mehrere Amperé) noch grenzwertig mit 4.5V min. bei 16A unterwegs. 
Vielleicht ist die Vorwärtsspannung dieser LED auch höher.

Thomas V. schrieb:
> Es ist EINE LED und die ist auf der Platine.
Also fest angeschlossen. Die Gatespannung kann dann maximal die 
Flussspannung der LED haben (o.k., solange die Bodydiode im FET noch 
nicht leitet, plus deren Vorwärtsspannung.

Im Anhang mal ein prinzipielles Beispiel mit ein paar Potentialangaben. 
Es sind weder der FET noch die LED vom bei dir verwendeten Typ (FET 
dürfte ganz ähnlich sein) und die Auflösung der Zahlen bis in die 
Nanovolts macht LTSpice 🙄.
Jedenfalls sieht man, dass die Gatespannung grenzwertig gering ist und 
ich habe der High-Power-LED schon 20A spendiert.

: Bearbeitet durch User
von Stefan K. (stk)


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Klaus H. schrieb:
> Vielleicht ist die Vorwärtsspannung dieser LED auch höher.

Vielleicht ist es eine COB-LED.
Hat Michael ja schon vermutet:

Michael schrieb:
> Im Vorwärtsbetrieb täte es bei intakten LEDs eine normale Diode, WENN es
> sich bei den LEDs denn überhaupt um eine Einzel-Led und nicht um eine
> LED mit interner Reihenschaltung handelt.

von Thomas V. (Firma: Vollmar Elektronik) (bl007)


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Klaus H. schrieb:
> Nenne gerne mal der Typ oder hänge das Datenblatt
> an.

Tut mir leid, das kann ich nicht tun. Das ist ein Kundenprojekt und ich 
kann da mit konkreten Dingen nicht hausieren gehen. Nur soviel: Es dreht 
sich um richtig dicke fette Dioden, die bis zu 5A abkönnen sollen.

Deine Simulationsschaltung zeugt es ja, dass Gatespannung da ist. Ich 
hatte das oben damit begründet, dass der Gate/Source-Widerstandand gegen 
unendlich geht. Ergo muß das el.Potzential am Gate durch den 100k auf 
das Nieveau LED+ hochgezogen werden, während die FET-Diode den 
Source-Pin auf LED- + ihre Flußspannung legt. Also ist eine hinreichend 
große G/S-Spannung da und der Fet macht auf.

Warum der Entwickler seinerzeit ein Symbol eines bipolaren Cs einsetzte, 
weiß ich nicht. Tatsächlich ist ein stinknormaler Keramik-C drauf.

Ich habe inzwischen das erste Layout fertig. Morgen und Übermorgen dann 
die anderen drei.

von Klaus H. (hildek)


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Stefan K. schrieb:
> Vielleicht ist es eine COB-LED.

Ja. Der TO verrät es ja nicht 😀.

von Carypt C. (carypt)


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Diese Schaltung ist erst vor kurzem (max monat alt) im Forum 
aufgekommen, langsames Led Einschalten und Ausfaden.

von Wolfgang S. (wolfi0)


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Harald W. schrieb:
> Michael schrieb:
>
>> Und auch das LEDs parallelgeschaltet werden gibts häufig.
>
> Ja, anscheinend gibt es da spezielle LEDs für Weihnachtsdeko.
> Ich habe z.B. ein Weihnachtsbäumchen mit roten, grünen, blauen
> und weissen LEDs alle parallel an einer 3V-Li-Zelle.

ja, gibt es:
Hier sind die roten und grünen LEDs ähnlich aufgebaut wie die weissen,
nur haben sie einen anderen Fluoreszensstoff, der rot bzw grün
leuchtet.
Also sind lauter blaue LEDs parallelgeschaltet, man hat das Problem
mit den unterschiedlichen Flussspannungen bei 'echt' verschiedenfarbigen
LEDs nicht.
( jaa, ist offtopic :-) )

-wolfi0-

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