Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet schaltet nicht "durch"


von Malte (mrtele)


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Hallo,
ich versuche gerade die Lüftersteuerung eines Ladegerätes zu reparieren.

Wenn ich das richtig interpretiert habe, ist die Schaltung aufgebaut wie 
im Bild. Der Mosfet ist ein fl024z den ich schon gewechselt habe.

Ich messe an den Anschlüssen für die 24V Lüfter auch 24V, aber die 24V 
Lüfter Laufen nicht an, sie zucken nur. Als µC ist ein PIC16F1939 
verbaut.

Grund der Reparatur war das die alten Lüfter nicht mehr liefen, die 
neuen sind jetzt aber ein anderer Typ. Oder hat der Ausgang des µC 
vielleicht einen schaden? Aber es tut sich ja was. Leider habe ich nicht 
die alten Lüfter um zu schauen ob die Theoretisch noch Funktionieren um 
genauer zu schauen was passiert ist.

Grüße Malte

von Georg M. (g_m)


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Der IRFL024Z ist nicht für 3.3V.

von Base64 U. (6964fcd710b8d77)


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Ich würd ausserdem die 10k nach rechts zum Gate hin verschieben.
So hast du auch einen Spannungsteiler und hast 3.3V * (100/(100+10)) = 
3V am Gate, also du verlierst 0.3V ohne Mehrwert.

und Georgs Post stimmt auch, du willst einen NMOS der bei 3.3V schon gut 
in der Sättigung ist. (logic level fet).

von Malte (mrtele)



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Hallo,
danke... Ich bin mir leider ziemlich sicher das die Schaltung so mit den 
alten Lüftern Funktioniert hat. Der Weg vom 10R0 geht zum PIC.

Hab noch mal Bilder Angehängt...

von Malte (mrtele)


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Base64 U. schrieb:
> und Georgs Post stimmt auch, du willst einen NMOS der bei 3.3V schon gut
> in der Sättigung ist. (logic level fet).

Nun, das ist eine Schaltung von einem Ladegerät (B2B-Lader Wohnmobil) 
eins "Renommierten" Herstellers von 2019.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Also wenn schon eine Gate-Widerstand, der auch Sinn ergibt und nicht 
sowieso den Pin des µC mit der Gate-Kapazität des FET überlastet. Also 
irgendwas um 100 Ohm mindestens, nicht 10 Ohm. Die 10k nach Masse als 
Angstwiderstand interessieren nicht.

Edit: Mal die Spannung am Gate des FET gemessen wenn der einschalten 
soll?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Malte schrieb:
> Nun, das ist eine Schaltung von einem Ladegerät (B2B-Lader Wohnmobil)
> eins "Renommierten" Herstellers von 2019.

Wohl eher vom bekannten Murkser.

von Malte (mrtele)


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Ben B. schrieb:
> Edit: Mal die Spannung am Gate des FET gemessen wenn der einschalten
> soll?

Werde ich später machen, aber es kann ja nicht sein das die Schaltung 
nur "zufällig" mit den alten Lüftern funktioniert hat?

von Michael B. (laberkopp)


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Malte schrieb:
> Ich bin mir leider ziemlich sicher das die Schaltung so mit den alten
> Lüftern Funktioniert hat.

MOSFETs haben Exemplarstreuungen.

Ausserdem könnte die Schaltung mit einem 5V uC gearbeitet haben, andere 
Welt.

Daher guckt man ins Datenblatt, wenn man wissen will, ob die Schaltung 
mit JEDEM Exemplar mit der Typennummer funktionieren wird. Deiner 
funktioniert nachweislich nicht, kein RDS(on) für unter 3V 
Ansteuerspannung wird genannt.

Nimm Si2356DS oder so einen der taugt.

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Malte schrieb:
> Werde ich später machen, aber es kann ja nicht sein das die Schaltung
> nur "zufällig" mit den alten Lüftern funktioniert hat?

Wenn man es richtig macht, dann nicht.
Gesetzt den Fall, der FET steuert noch nicht richtig auf und der alte 
Lüfter hatte eine geringe Leistung dann ging es vielleich gerade so.
Der neue Lüfter hat einen größeren Luftmengendurchsatz und mehr Leistung 
- da bricht dann die Spannung weiter ein, so das es für den neuen Lüfter 
nicht reicht.
Löte mal den Gatewiderstand zum µC Ausgang runter und lege aufs Gate 
direkt 3,3V. Dann müßte der Lüfter laufen. Tut er das nicht, dann kommen 
nur der Lüfter oder er MOSFET in Frage.

von Georg M. (g_m)


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Wenn alles zusammen nicht funktioniert, dann prüft man die Komponenten 
einzeln, dann sucht man den Fehler sukzessiv.

1. Lüfter mit 24V

2. Lüfter mit MOSFET mit +6V am Gate (selbstverständlich getrennt vom 
Mikrocontroller wegen Beschädigungsgefahr).

2. usw.......


Ist doch logisch, oder?

von Gerald B. (gerald_b)


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Der ZXMS6005DGTA von Diodes kommt im SOT223 Gehäuse und es wird Logic 
Level ab 3,3V garantiert.

https://www.tme.eu/de/details/zxms6005dgta/n-kanal-transistoren-smd/diodes-incorporated/

von H. H. (hhinz)


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Malte schrieb:
> Hab noch mal Bilder Angehängt...

Dazu kommt also noch, dass mindestens der eine gefälscht ist.

von Jens G. (jensig)


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H. H. schrieb:
> Malte schrieb:
>> Hab noch mal Bilder Angehängt...
>
> Dazu kommt also noch, dass mindestens der eine gefälscht ist.

Sei doch nicht gleich so hart ...

von Malte (mrtele)


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H. H. schrieb:
> Malte schrieb:
>> Hab noch mal Bilder Angehängt...
>
> Dazu kommt also noch, dass mindestens der eine gefälscht ist.

Naja beide funktionieren gleich schlecht :D.

Gerald B. schrieb:
> Der ZXMS6005DGTA von Diodes kommt im SOT223 Gehäuse und es wird Logic
> Level ab 3,3V garantiert.

Danke dann werde ich das mal testen. Werde aber erst noch messen was vom 
µC kommt.

Gerald B. schrieb:
> Der neue Lüfter hat einen größeren Luftmengendurchsatz und mehr Leistung
> - da bricht dann die Spannung weiter ein, so das es für den neuen Lüfter
> nicht reicht.

Die Lüfter kommen nicht mal in den Bereich Luftdurchsatz, sie zucken nur 
und laufen nicht hoch. Auf den Lüftern neu wie alt, steht DC 24V, 0,2A.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Malte schrieb:
> es kann ja nicht sein das die Schaltung
> nur "zufällig" mit den alten Lüftern funktioniert hat?

Doch, das kann sein. Und zwar weil:

Die Gate-Threshold Spannung des IRFL024Z liegt irgendwo zwischen 2 und 4 
Volt (je nach Glück). Das ist die Schwelle, ab welcher der Transistor 
gerade ein kleines bisschen leitend wird.

Mit 3,3V Ansteuerung ist alles möglich, von "es fließt gar kein Strom" 
bis hin zu "es fließt genug Strom".

Damit MOSFET voll durch schalten brauchen sie typischerweise doppelt 
so viel Spannung am Gate, als ihre aktuelle Schwellenspannung. Das ist 
beim IRFL024Z im ungünstigsten Fall 8 Volt. Insofern macht es Sinn, dass 
der Hersteller den Transistor für 10 Volt spezifiziert hat. Damit ist 
man im sicheren Bereich. 3,3V ist sehr weit davon entfernt.

Vielleicht war die Schaltung von Anfang an mit einem ungeeigneten 
Transistor bestückt, aber das ist nicht aufgefallen, weil dieser 
zufällig (mit Glück) eine Gate-Threshold Spannung von 2 Volt hatte.

> es kann ja nicht sein das die Schaltung
> nur "zufällig" mit den alten Lüftern funktioniert hat?

Wenn der neue Lüfter nicht so viel Strom bekommt, wie er benötigt, dann 
läuft er nicht an. Der alte Lüfter konnte vielleicht mit weniger Strom 
anlaufen.

Du hast aber auch die Transistoren ausgewechselt!

Wenn der neue Transistor eine höhere Gate-Threshold Spannung hat (als 
der alte), dann lässt er weniger Strom durch den Lüfter fließen.

Du brauchst für deine 3,3 Volt einen MOSFET, dessen maximale 
Gate-Threshold Spannung unter 1,7 Volt liegt. Oder wo der Hersteller 
einen brauchbaren RDSon für weniger als 3,3 Volt spezifiziert.

Der IRLML6344 wäre so einer, bei dem trifft beides zu. Ebenso der 
bereits genannte Si2356DS. Der ZXMS6005DGTA ist kein "normaler" MOSFET, 
wird aber wohl auch geeignet sein.

Mehr dazu auf http://stefanfrings.de/transistoren/index.html#mosfet

: Bearbeitet durch User
von Stefan K. (stk)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Du brauchst für deine 3,3 Volt einen MOSFET

Malte weiß noch nicht ob es wirklich 3,3V sind:
Malte schrieb:
> Werde aber erst noch messen was vom
> µC kommt.

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Der IRLML6344 wäre so einer, bei dem trifft beides zu. Ebenso der
> bereits genannte Si2356DS.

Beide kommen im SOT-23 Gehäuse und sind damit deutlich kleiner als der 
IRFL024Z und, wichtiger, bei beiden findet sich im Datenblatt kein 
Avalanche Rating. Ohne Freilaufdiode würde ich mit denen keinen Lüfter 
schalten wollen.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Stefan K. schrieb:
> Beide kommen im SOT-23 Gehäuse und sind damit deutlich kleiner als der
> IRFL024Z und, wichtiger, bei beiden findet sich im Datenblatt kein
> Avalanche Rating. Ohne Freilaufdiode würde ich mit denen keinen Lüfter
> schalten wollen.

Guter Hinweis!

von Gerald B. (gerald_b)


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Auf dem Foto ist aber ein MOSFET im SOT223 Gehäuse. Der von mir 
verlinkte Typ paßt nicht nur elektrisch, sondern auch mechanisch. Als 
kleines Schmankerl hat mein vorgeschlagener Ersatz auch noch diverse 
Schutzmechanismen, wie Strombegrenzung, thermische Abschaltung usw.
Es ist kein reiner MOSFET, sondern ein intelligenter Schalter.

von Malte (mrtele)


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Stefan K. schrieb:
> Malte weiß noch nicht ob es wirklich 3,3V sind:

Guten Morgen, ich hab nun Zeit gefunden um zu messen, es sind 5V. Die 
kommen auch über den 10ohm Widerstand am Mosfet an.

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Malte schrieb:
> es sind 5V

Gut. Auch dafür ist der URFL024Z nur mit Glück geeignet, da er (mit 
etwas Pech) ab 4V gerade zu leiten beginnt und erst ungefähr ab 8V 
richtig durch schaltet.

Du brauchst einen MOSFET mit einer VGSth max <= 2,5V oder wo der RSSon 
für <= 5V spezifiziert ist.

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Du brauchst einen MOSFET mit einer VGSth max <= 2,5V

Die wichtigste Empfehlung für Malte ist aber, vor dem Bestellen eines 
Mosfet Deiner Wahl hier den Typ posten, damit die Profis noch mal 
drüberschauen können, ob dieser wirklich passt.

von Malte (mrtele)


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Dieter D. schrieb:
> Deiner Wahl hier den Typ posten, damit die Profis noch mal
> drüberschauen können, ob dieser wirklich passt.

Hallo und danke,
bei dem ZXMS6005DGTA komme ich mit dem Vergleich des Datenblattes zum 
FL024Z nicht so klar. Bei Reichelt gibt es den IRLL014NTRPBF mit N-LogL 
Bezeichnung.

Beitrag "MOSFET Ausführung: N-LogL"

Der sollte dann, wenn ich das richtig verstehe auch funktionieren. Da 
der ZXMS6005DGTA aber ja auch noch mehr mitbringt, ist das IMHO ja keine 
schlechte alternative.

Da das Ladegerat B2B für ein LKW ist, ist die Spannung bis ~28V.

https://www.diodes.com/datasheet/download/ZXMS6005DG.pdf
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRLL014N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a401535664368425cf

Mich Verwundert immer noch das der Hersteller das so Designed hat, ein 
neues Gerät liegt bei ~500€.

von H. H. (hhinz)


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von Stefan K. (stk)


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Dieter D. schrieb:
> Die wichtigste Empfehlung für Malte ist aber, vor dem Bestellen eines
> Mosfet Deiner Wahl hier den Typ posten,

Und, genauso wichtig, MOSFETs nicht bei Aliexpress oder ebay bestellen, 
da gibt es sehr viele Fälschungen. Eine der wenigen mir bekannten 
Ausnahmen bei ebay ist Kessler, der verkauft dort die gleichen Artikel 
wie im eigenen Shop zu etwas anderen Preisen. Kleinmengen werden im 
Brief und damit relativ günstig versendet.

Den IRLL024NTRPBF, so die vollständige Bezeichnung , gibt es auch bei 
Digikey, Mouser, TME, Reichelt und anderen. Eine Bestellung dort lohnt 
wegen der höheren Versandkosten nur wenn man auch andere Artikel von 
denen braucht oder sich einer Sammelbestellung anschließen kann.

von Jens G. (jensig)


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Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Stefan K. schrieb:
>> Beide kommen im SOT-23 Gehäuse und sind damit deutlich kleiner als der
>> IRFL024Z und, wichtiger, bei beiden findet sich im Datenblatt kein
>> Avalanche Rating. Ohne Freilaufdiode würde ich mit denen keinen Lüfter
>> schalten wollen.
>
> Guter Hinweis!

Schlechter Hinweis. Klar steht das drin - 13mJ:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFL024Z-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a401535627dcd91fb2

Und wenn sowas doch nicht drin stehen sollte - Avalanchen können die 
trotzdem alle, auch wenn nicht vorsorglich spezifiziert ...

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Jens G. schrieb:
> Schlechter Hinweis. Klar steht das drin - 13mJ:

Es gibt manchmal über Distributoren vereinfachte Kurzdatenblätter, die 
nur einen Teil der Daten von der Homepage des Herstellers enthalten. Da 
fehlt häufiger der Avalanche-Wert.

Jens G. schrieb:
> Avalanchen können die trotzdem alle ...

Einige können das aber auch nur im schnellen Schaltbetrieb mit der 
entsprechenden Leistung. Die Mosfet mit DC-Linie im SOA-Diagramm 
verteilen diese Leistung bei langsamen Vorgängen gleichmäßiger über den 
Chip. Das käme zum Tragen, wenn während des Betriebs die 5V-Versorgung 
der ansteuernden µC abgeschaltet würde.
Naja, das wären dann wieder ein Fall für Murphy's Law.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Sherlock schrieb:
> Du brauchst einen MOSFET mit einer VGSth max <= 2,5V oder wo der RSSon
> für <= 5V spezifiziert ist.

Blödsinn, immer wieder: Das Ding soll schalten, da ist VGSth irrelevant.
Es kommt einzig darauf an, dass RDSon bei UGS < 5V garantiert ist.

Na gut, nicht nur, die Sperrspannung und der zulässige Strom sollten 
auch zur Anwendung passen.

Malte schrieb:
> Da das Ladegerat B2B für ein LKW ist, ist die Spannung bis ~28V.
> https://www.diodes.com/datasheet/download/ZXMS6005DG.pdf
> 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRLL014N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a401535664368425cf

Die werden beide passen, haben mit 55 bzw. 60V genug Reserve.

Dieter D. schrieb:
> Es gibt manchmal über Distributoren vereinfachte Kurzdatenblätter, die
> nur einen Teil der Daten von der Homepage des Herstellers enthalten. Da
> fehlt häufiger der Avalanche-Wert.

Ich bezweifele, dass Du weisst, was der Wert bedeutet und ob der für 
diese
paar Milliampere wichtig ist:

Malte schrieb:
> Auf den Lüftern neu wie alt, steht DC 24V, 0,2A.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Manfred P. schrieb:
> Ich bezweifele, dass Du weisst, was der Wert bedeutet und ob der für
> diese paar Milliampere wichtig ist:

https://www.analog-praxis.de/mosfet-datenblaetter-richtig-lesen-uis-und-avalanche-festigkeit-teil-1-a-769876/

Unbekannt ist die Größe der Schleife für die Zuleitungen und ob vor den 
BLDC-Motorelektronik noch eine Drossel sitzt. Wobei sich die 
Avalanche-Energie-Festigkeit durch die Energie des linearen 
Schaltvorgang deutlich reduzieren kann aufgrund der 
Temperaturabhängigkeiten.

von Malte (mrtele)


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Ich bedanke mich bei allen, ich hab den ZXMS6005DGTA eingelötet und die 
Lüfter starten wie sie sollen!

Schöne Feiertage...

von Gerald B. (gerald_b)


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Danke für die Rückmeldung, dir auch ein Frohes Fest

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