Gate vom pMOSFET mit GPIO auf -12V ziehen

[Tobias H. (shor-ty)]

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich wieder ein bisschen mit Schaltungen und habe 
folgendes Schaltbild (Anhang). Prinzipiell möchte ich einen pMOSFET mit 
einem GPIO eines Arduinos schalten. Es gibt ja spezielle pMOSFETs, die 
man direkt mit kleinen Spannungen schalten kann aber ich hab mir gerade 
folgende Frage gestellt.

Gehen wir von dem Schaltbild aus und schließen den GPIO direkt an das 
Gate an, können wir +5V und GND ansetzen. Bei +5V sperrt der pMOSFET und 
bei GND leitet er aber voraussichtlich mit einem hohen Widerstand, da 
U_DG zu klein.

Daher war meine Idee erstmal, dass ich das Gate auf eine negative 
Spannung ziehe bspw. -12V. Dann wäre die V_DG = 2V - (-12V) = 14V und 
vollkommend ausreichend.

Das ist eine prinzipielle Frage erstmal. Gedanke - wie in der Schaltung 
erkennbar, die -12V mit einem Transistor (NPN) zu schalten. Aber 
logischerweise klappt das nicht, weil der NPN immer Leitend ist (0V zu 
-12V) oder (+5V zu -12V). Ich habe immer eine positive 
Spannungsdifferenz zwischen Basis-Emitter und ziehe das Gate immer auf 
-12V.

Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen? 
Das interessiert mich gerade sehr.

Grüße und danke fürs durchlesen.
Tobi

[Mi. W. (mikuwi)]

Tobias H. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich beschäftige mich wieder ein bisschen mit Schaltungen und habe
> folgendes Schaltbild (Anhang).

> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
> Das interessiert mich gerade sehr.


Beschäftige Dich ein bischen mehr als nur ein bisschen und Du wirst 
selber eine Lösung finden....

Level shift oder Pegelwandler als Suchbegriff.

[Tobias H. (shor-ty)]

Danke für die Rückmeldung. Zielst Du explizit auf eine Schaltung mit 
Operationsverstärker ab? Falls ja, ist die Sache glaub ich gelutscht, 
... Damit sollte es jedenfalls machbar sein. Ich schau mir das morgen in 
Ruhe an.

[Andi Y. (andiy)]

12V Zenerdiode zwischen V2 und R1 wäre eine ganz einfache Möglichkeit.
Funktioniert aber nur wenn die Zenerspannung und die -12 V Speisung 
ziemlich genau sind.

[Michael B. (laberkopp)]

Ich würde einen Si7157DP nehmen und mir den ganzen Aufwand sparen, ihn 
direkt vom GPIO ansteuern.

Du brauchst ja nicht nur -9V, sondern auch die Pegelwandlung und ein 
normaler MOSFET Treiber hilft da auch nicht.

Du kannst aber einfach in ertiert ansteiern:

           +5V (oder +3.3V)
            |E
GPIO--10k--|< PNP     3.3V
            |          |s
            +---------|I PMOSFET
            |          |
           10k        Last
            |
           -9V (oder -12V)

Der MOSFET ist dann eingeschaltet, wenn der GPIO auf high liegt.

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Michael B. schrieb:
> Du kannst aber einfach invertiert ansteuern

Das muss er noch nicht einmal. Die Logik im Programm kann so bleiben wie 
sie ist. Deine Schaltung mit dem PNP-Transistor macht genau das 
Richtige, sowohl die Logik stimmt, als auch die zuverlässige 
Ansteuerung.

Michael B. schrieb:
> Der MOSFET ist dann eingeschaltet, wenn der GPIO auf high liegt.

Perfekt 👍

[Peter D. (peda)]

Tobias H. schrieb:
> ich beschäftige mich wieder ein bisschen mit Schaltungen und habe
> folgendes Schaltbild (Anhang).

Da funktioniert doch überhaupt nichts.
Einem P-FET kann man keine +3V ans Drain geben, dann leitet die 
Substratdiode (siehe Datenblatt).
Du brauchst einen N-FET.

Und der NPN leitet auch immer, bei +12V an der Basis und bei +17V an der 
Basis. Irgendwie fehlen Dir sämtliche Transistor Grundlagen.

[Heiner B. (karadur)]

Man kann auch einen Max232 nehmen. Der macht aus TTL ca. +/- 8V für das 
Gate.

[Falk B. (falk)]

Tobias H. schrieb:
> Gehen wir von dem Schaltbild aus

Was sehr merkwürdig ist. M1 ist ein P-Kanal MOSFET. Wenn man dort 
positive Spannung an Drain anlegt, leitet die Bodydiode dauerhaft und 
schließt V3 kurz.

> und schließen den GPIO direkt an das
> Gate an, können wir +5V und GND ansetzen. Bei +5V sperrt der pMOSFET

Nein, siehe oben. M1 ist in der Schaltung nicht steuerbar!

> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
> Das interessiert mich gerade sehr.

Alles total wirr. Sag lieber, was das INSGESAMT werden soll. Siehe 
Netiquette.

[Tobias H. (shor-ty)]

Danke für die ganzen hilfreichen Infos. Werde mich dann zurück zu den 
Basics begeben. Mein Ziel ist es endlich den Klick im Kopf zu bekommen, 
warum und wieso. Man kommt sich einfach vor wie ein super Idiot wenn man 
die einfachsten Sachen nicht kann.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Tobias H. schrieb:
> Prinzipiell möchte ich einen pMOSFET mit
> einem GPIO eines Arduinos schalten.

Das kam ja auf µC-net noch nie vor, komplettes Neuland.

> Es gibt ja spezielle pMOSFETs, die
> man direkt mit kleinen Spannungen schalten kann

MOSFETs mit kleiner Gatespannung hören auf den Namen "Logic-Level FET", 
können aber nicht zaubern und Grundlagen überwinden.

Die Grundschaltung als Anhang, welche von beliebig vielen Leuten 
erfolgreich aufgebaut wurde.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Tobias H. schrieb:
> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
Wie oft pro Sekunde soll das passieren?

> da U_DG zu klein.
(Je)den Mosfet interessiert nur die Ugs, wenn es darum geht, ihn zum 
Leiten und zum Sperren zu bekommen.

> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
Was ich mich da frage: woher hast du die -12V?

Und: wenn du schon -12V hast, hast du dann evtl. auch +12V, mit denen du 
ein Gate eines N-Kanal-Mosfets ansteuern könntest?

[Michael B. (laberkopp)]

Manfred P. schrieb:
> Die Grundschaltung als Anhang,

Die hier blöderweise gar nicht passt.

[Tobias H. (shor-ty)]

Lothar M. schrieb:
> Tobias H. schrieb:
>> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
> Wie oft pro Sekunde soll das passieren?
Umschaltfrequenz ist irrelevant, bspw. Alle 5 Minuten an. Zwischen pMOS 
und GND hängt noch eine Batterie/Kondensator, der geladen werden soll. 
Danach soll er wieder entladen werden. Das ist letztlich die Intension.
>
>> da U_DG zu klein.
> (Je)den Mosfet interessiert nur die Ugs, wenn es darum geht, ihn zum
> Leiten und zum Sperren zu bekommen.
Mein Fehler. Ich meinte U_GS.

>> Wie könnte man die Schaltung realisieren um das Gate auf -12V zu ziehen?
> Was ich mich da frage: woher hast du die -12V?

Altes ATX Netzteil. Somit ja. -12V, +3.3V, +5V und +12V wären vorhanden.


>
> Und: wenn du schon -12V hast, hast du dann evtl. auch +12V, mit denen du
> ein Gate eines N-Kanal-Mosfets ansteuern könntest?

Danke für Deine Rückmeldung.

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Tobias H. schrieb:
> Altes ATX Netzteil. Somit ja. -12V, +3.3V, +5V und +12V wären vorhanden.

Wobei du die +12V gar nicht nutzen kannst, weil deine Last nur für 3,3V 
konzipiert ist, sonst würdest du ja nicht freiwillig die -12V für die 
Gateansteuerung heranziehen.

Um welche Last handelt es sich denn?

[M. K. (sylaina)]

Tobias H. schrieb:
> ich beschäftige mich wieder ein bisschen mit Schaltungen und habe
> folgendes Schaltbild (Anhang). Prinzipiell möchte ich einen pMOSFET mit
> einem GPIO eines Arduinos schalten. Es gibt ja spezielle pMOSFETs, die
> man direkt mit kleinen Spannungen schalten kann aber ich hab mir gerade
> folgende Frage gestellt.

Beschäftige dich mal generell mit PMOS, dann solltest du recht zügig 
verstehen, warum man zum Schalten eines PMOS keine negative 
Versorgungsspannung benötigt.

Deine Schaltung würde, sodenn sie funktionieren würde, die Quelle V3 
kurzschließen wenn der PMOS durchschaltet. Ich bin mir ziemlich sicher, 
dass du das nicht willst.

[Falk B. (falk)]

M. K. schrieb:
> Deine Schaltung würde, sodenn sie funktionieren würde, die Quelle V3
> kurzschließen wenn der PMOS durchschaltet. Ich bin mir ziemlich sicher,
> dass du das nicht willst.

Amen, brother, Amen!

[Jobst M. (jobstens-de)]

Eine Basisschaltung mit PNP ...

Gruß
Jobst