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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik high-side, low-side


Autor: Henk (Gast)
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Morgen!

Jungens, könnt Ihr mir bitte kurz erklären, was "high-side" und 
"low-side" zu bedeuten hat? Es geht darum, mit FETs eine Schaltfunktion 
(p und n als öffner/schliesser) zu realisieren und da laufen mir in 
einem Schaltungsbeispiel seltsame Bautele über den Weg (z.b. bts4141, 
bsp76). Davon ist einer lt. Datenblatt "high-side" und der andere ein 
"low-side"-typ.
Es wird wohl irgendwas mit Spannungspegeln zu tun haben, aber aus dem DB 
werd ich nicht schlau. Einmal für Dummies bitte : )

Bedankt,

Henk

Autor: Ralph (Gast)
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highside

+X V --------
              |
              |
          __|/
            |\
              |
              |
            Lampe
              |
              |
GND ----------

lowside

+X V --------
              |
              |
            Lampe
              |
              |
          __|/
            |\
              |
              |
GND ----------

Autor: Henk (Gast)
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Hm...
Besten Dank!
Aber ist dem Transistor nicht sch...egal, wo er sitzt?
Oder zeichnet sich ein high-side nur dadurch aus, dass er +xV sperren 
kann? Dann könnte ich ja auch einen High-side als low-side benutzen.

Danke auf jeden Fall für das Bildchen, Ralph!

Autor: Ralph (Gast)
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Der Unterschied liegt in der benötigten Ansteuerspannung zum Schalten 
des Transistors.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Henk wrote:
> Aber ist dem Transistor nicht sch...egal, wo er sitzt?
Nein. Wenn es sich um MOSFETs oder IGBTs handelt, die spannungsgesteuert 
sind, muss bei High-Side-Ansteuerung die Gate-Source-Spannung (bzw. beim 
IGBT die Gate-Emitter-Spannnung) "hochgelegt" werden, da Source bzw. 
Emitter nicht auf Masse liegen.

In Ralphs High-Side-Bild liegt der entsprechende Anschluss des 
Schalttransistors z.B. am oberen Anschluss der Lampe. Angenommen, der 
eingezeichnete Transistor ist ein MOSFET oder IGBT und man steuert ihn 
am Gate mit einer auf Masse bezogenen Spannung von 15 V an. Das geht 
gut, solange die Lampe aus ist. Sobald aber ein Strom zu fließen 
versucht, wird durch den Spannungsabfall an der Last das Source- (bzw. 
Emitter-) Potenzial des Transistors angehoben. Dadurch Sinkt die 
Gate-Source-Spannung wieder ab, so dass der Transistor wieder sperrt.

<EDIT>
Der Transistor braucht also eine von Masse unabhängige 
Spannungsversorgung, deren Bezugspotenzial am Source- bzw. 
Emitter-Anschluss des Schalttransistors liegt. Diese wird von manchen 
High-Side-Treibern selbst erzeugt (für kleine Schaltleistungen mit 
Bootstrap- oder Ladungspumpen-Schaltungen) bzw. muss für größere 
Schaltleistungen (bei denen die Gatekapazität der Schalttransistoren 
entsprechend größer ist) über induktive Wandler zur Verfügung gestellt 
werden.
</EDIT>

Bei Bipolartransistoren ist das ein bisschen anders, da diese 
stromgesteuert sind.

Autor: Henk (Gast)
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Jetzt wirds heller! Vielen Dank.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Aber ist dem Transistor nicht sch...egal, wo er sitzt?

Dem Transistor schon, aber der Ansteuerung nicht.

Ansonsten hat low-side den Vorteil, daß es schaltungstechnisch einfacher 
zu realisieren ist, insbensondere, wenn man n-Kanal (niedriges RDSon) 
einsetzen will. Bei high-side hat man den Vorteil, daß die Masse direkt 
mit dem Verbraucher verbunden sein kann. Das spielt oft keine Rolle, 
aber manchmal schon.
Bei einer H-Brücke gibt es sowohl high-side als auch low-side.

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Ergänzung:

Ein Highside-switch schaltet die High-Seite, also die obere Seite, die 
Seite, die positiver ist als die andere, kurz gesagt: Er schaltet Plus.

Ein Lowside-Switch schaltet dementsprechend Minus.

...

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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wenn du MOSFET verwendest, kannst du den High-Side FET einschalten 
(niederohmig machen), indem du ihm 0V an das Gate legst. Umgekehrt musst 
du eine positive Spannung, z.B. 12V an das Gate des unteren FET legen, 
damit er leitet.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Tobias Plüss wrote:
> wenn du MOSFET verwendest, kannst du den High-Side FET einschalten
> (niederohmig machen), indem du ihm 0V an das Gate legst. Umgekehrt musst
> du eine positive Spannung, z.B. 12V an das Gate des unteren FET legen,
> damit er leitet.
Erzähl hier bitte nicht so was!

Das gilt nur, wenn man eine Komplementär-MOSFET-Brücke und 
Betriebsspannungen unter den maximalen Gate-Source-Spannungen der 
MOSFETs hat!

Autor: Power (Gast)
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High-Side bedeutet: N-Kanal MOSFET mit Drain am + und an Source ist der 
Verbraucher gegen Masse geschaltet.
Zum Schalten mus UGS (die Spannung zwischen Gate und Source) an Gate 
gegenüber Source min. 4V (Datenblatt konsultieren) höher sein um den 
MOSFET durchzuschalten.
Da der MOSFET in eingeschaltetem Zustand ja Source gegen + schaltet wird 
UGS zu (fast) null oder negativ.
Also muss die Spannung am Gate min. 4V höher sein als +.
Das kann man mit einem kleinen DC-DC-Wandler realisieren (ich nehme 9V), 
dessen Minus-Ausgang an + hängt und der Plus-Ausgang somit 9V höher ist 
als +. Diese Spannung schalte ich mittels Optokoppler über 100 Ohm an 
die Gate.

Wurde aber schon so ähnlich weiter oben erklärt.
Evtl. etwas verwirrend? ;-)

Autor: Power (Gast)
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Ach ja:
15V-Z-Dioden gegenläufig in Reihe von Gate nach Source nicht vergessen, 
damit im Einschaltmoment die (meistens) +/- 20V (maximale UGS) nicht 
überschritten werden.

Autor: frank (Gast)
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http://bascom-forum.de/index.php/topic,12.0.html

hier gibts eine kleine beschreibung über fets

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> High-Side bedeutet: N-Kanal MOSFET mit Drain am + und an Source ist der
> Verbraucher gegen Masse geschaltet.

Oder halt ein P-Kanal mit Source an + und Drain am Verbraucher. Der wäre 
an sich auch geschickter, wenn P-Kanal-FETs nicht allgemein ein höheres 
RDSon hätten als N-Kanal. Bei P-Kanal muß Gate niedriger sein als 
Source, also braucht man keine Spannung, die höher ist als die 
Versorgungsspannung.

> Also muss die Spannung am Gate min. 4V höher sein als +.

Wenn er (p-Kanal) sperren soll, muß die Gate-Spannung allerdings nicht 
mit +, sondern mit - verbunden sein.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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Argl... warum sehe ich sowas immer erst nach "Absenden"?

> Wenn er (p-Kanal)

Gemeint war natürlich n-Kanal

Autor: Power (Gast)
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>Wenn er (n-Kanal) sperren soll, muß die Gate-Spannung allerdings nicht
>mit +, sondern mit - verbunden sein.

Nicht unbedingt. Wenn +X höher als 20V wird ist es tödlich für den 
MOSFET, dann liegen <-20V zwischen Gate und Source.
Richtig wäre: 'muß die Gate-Spannung auf Source-Level liegen'.

Autor: Daniel (Gast)
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Hallo

ich habe noch eine Frage bzgl. High Side switch:

wo liegt der Vorteil eine High Side switches gegenüber der Schaltung mit 
einem P-Mos gegen V+ (an Source)?

Höhere Stromverstärkung wegen Sourceschaltung (wie beim PNP in 
Emitterschaltung)?
Definierter, auf Masse bezogener Schaltpegel?

Vin-------|---^   |------|
          |---|---|      |
              |          |
           Vin-4V        |
                       Lampe
                         |
------GND-----------------

Autor: Bensch (Gast)
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> wo liegt der Vorteil eine High Side switches gegenüber der Schaltung mit
einem P-Mos gegen V+ (an Source)?

Das ist jetzt nicht dein Ernst, nachdem hier alles breit erklärt worden 
ist? Manchmal hilft LESEN .......

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