Hallo, ich möchte eine 12V Lampe per PWM dimmen. Dabei müssen die 12V geschaltet werden. Ich wollte nun einen IRL3803 (N-Kanal FET) nehmen und diesen mit Drain gegen 12V und mit Source gegen die Lampe schalten. Die Gate Spannung wollte ich mit einem Stepup wandler erzeugen, den der µC (Mega8)steuert. (Fast PWM und Rückkoplung über AD) Das Problem ist jetzt nur, dass der FET maximal Vgs von 16V verträgt. Um einen kleinen RDSon zu haben muss die Spannung mindestens 5V (ist ein logic Level FET) über dem Source Potential sein. Wenn die Lampe aus ist liegt Source allerdings auf 0V und wenn die Lampe an ist auf 12V, das heißt ich kann nicht einfach 16V gegen Masse erzeugen, weil ich sonst bei eingeschalteter Lampe den FET nicht voll durchsteuern kann (nur 4V Ugs), ich kann aber auch nicht auf 20V oder höher gehen, weil dann das Gate durschlagen könnte bei abgeschalteter Lampe. Eine Nachführung des StepUp halte ich bei PWM für ausgeschlossen. Und es muss doch auch ohne P-Kanal FET gehen... Wie löst man dieses Problem für gewöhnlich? Vielen Dank schonmal Gruß Philipp
Die Lampe zwischen Drain und Plus. Source an Masse. Dann brauchst Du auch keine Klimmzüge mit UGS veranstalten.
Wenn du doch 'Klimmzüge' mit Highside-Ansteuerung machen willst, dann
schütze dein Gate durch zwei 12V-Z-Dioden zwischen Gate und Source.
Gate
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/ \ BZX55 12V
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\ / BZX55 12V
\/
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Source
>ich kann nicht einfach 16V gegen Masse erzeugen
gegen Masse nicht, aber gegen Source?
AxelR.
@der Dude: "Dabei müssen die 12V geschaltet werden." @Power: Dann fließt ja aber entweder ein hoher Strom durch die Dioden, wenn die Lampe aus ist oder wenn ich diesen durch einen R begrenze verliert man wieder wieder an Steilheit beim Laden der Gatekapazität. Oder mache ich da einen Denkfehler? @Axel: Hast du eine Idee wie das einfach zu realisieren wäre? Der µC liegt auf der gleichen Masse wie die Lampe. Ich könnte zwar als "Reglereingang" Ugs nehmen, aber ich fürchte, dass die Nachführung nicht schnell genug ist und man so das Gate dann irgendwann zerstört oder hattest du eine ganz andere Idee? Vielen Dank schonmal für eure Antworten Gruß Philipp
Bei Highside-Schaltung musst du ja an die Gate 12V+5V=17V gegenüber Masse bringen. Wichtig ist die Gate-Source-Spannung, die muss 5V betragen und darf in deinem Fall nicht über 16V kommen. Das heißt: je niederohmiger dein Verbraucher gegen Masse ist, desto höher wird die Gate-Source-Spannung. Bei z.B. Halogenlampen wäre das der Moment des Zuschaltens bei kaltem Glühdraht. Also fließt nur für einen kurzen Moment ein erhöhter Strom.
Ach ja: es ist immer besser einen MOSFET zu wählen, der die Gate-Source-Spannung (in deinem Fall 17V) auch aushält. Zu empfehlen sind die IRF-Typen (IRF1404), die können meist +/-20V UGS.
Danke für den Tipp mit dem anderen FET, werde gleich mal das Datenblatt suchen. Das mit dem niederohmigen Verbraucher sehe ich nicht ganz so. Auch wenn es eine 1W Lampe ist fließt ja im ausgeschaltetem Zustand kein Strom durch die Lampe also fällt auch an einem hohem Widerstand keine Spannung ab. Und um das Gateoxid zu durchschlagen ist ja auch kein hoher Strom notwendig. Was mir eben noch einfiel wäre ein OP, obwohl der eigentlich nicht in eine Digitalschaltung gehört finde ich :). Der OP müsste eine hohe Slewrate haben und genügend Strom liefern können. Dann könnte man den OP mit zB 25V versorgen und dann vom PWM Signal (kann man dann gleich auf eine höhere Spannung als die 5V vom µC verstärken) das Source Potential abziehen lassen. Damit würde die Schaltung dann auch noch mit etwas höheren oder kleineren Spannungen als 12V laufen. Ich habe sowas mal bei einem linear angesteuertem FET erfolgreich gebaut, aber bisher nicht mit PWM. (Damals Versorgung aus Ladungspumpe, aber da floß halt auch kein Strom ins Gate) Vielen Dank Gruß Philipp
>fließt ja im ausgeschaltetem Zustand kein Strom durch die Lampe
Was ich damit meinte ist, dass Halogenlampen im kalten Zustand extrem
niederohmig werden. Somit ist im Einschaltmoment Source niederohmig an
Masse. Also nur im Einschaltmoment für einige ms bis die Lampe glimmt
oder leuchtet.
Der IRL3803 ist ein LL-Typ, d.h. er schaltet bereits bei 4.xxVolt voll durch. Warum willst Du die Gatespannung auf 12V haben? Ich würde den Atmel den Mosfet direkt schalten oder aber einen Transistor zwischen schalten, falls die Frequenz höher ausfallen soll. Oder habe ich hier irgendwo einen Denkfehler?
Wenns irgendwie geht, würd ich erstmal versuchen den FET auf die Low-Side zu bekommen. Notfalls Lampe gegen Masse und mit P-Kanal FET Schalten.(Dann die Logik-Betriebsspannung mit 7905 o.ä. relativ zu den +12V erzeugen...) Wenns denn umbedingt ein High-Side FET für die PWM sein muss, schau mal verschiedene Mosfet-Treiber-Chips an, in der Mosfet-Übersicht sind da ein paar Vorschläge. Die Lösen das Problem mit dem Bezugspunkt der Gate-Spannung, und haben teils gleich noch ne Ladungspumpe zum Erzeugen der Gatespannung mit drinnen. /Ernst
@Gast weil 5V - 12V = -7V sind und nicht 5V Es ist nicht möglich die Lampe von "der anderen Seite" anzusteuern. Weiß jmd wie die Highside Treiber das Problem lösen? Naja, ich werde mal suchen da wird es wohl Prinzipschaltbilder geben hoffe ich Vielen Dank erstmal an Alle Gruß Philipp
Wenn schon von High-Side schalten, dann mit p-Kanal FET. Controller - Widerstand - NPN-Transistor oder n-FET Kollektor - Widerstand - p-FET Gate - Widerstand - p-FET Source durch den Spannungsteiler ist Ugs nicht mehr limitierend. Gruss Jörg
Angehängte Dateien:
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Highside.jpg
46 KB
Ich habe das so wie im Bild realisiert. Funktioniert einwandfrei.
Ach so: Ue wäre in deinem Fall die +12V-Versorgung, DC1 ein kleiner 1W-DC-DC-Wandler.
@Power die Schaltung ist aber nicht gerade PWM tauglich oder? Du lädst da ja mit 100 Ohm (ok, das geht ja noch), aber entladen wird mit 10k, dauert das nicht ein wenig lang? @Jörg Naja, mittlerweile will ich es einfach mit n-Kanal realisieren :) Ausserdem ist der kleinste P-Kanal RDSon in der Übersicht 60mOhm, der IRL hat 6mOhm Vielen Dank Gruß Philipp
Ich habe die Schaltung für 40V dimensioniert, habe ich vergessen zu sagen. Für kleinere Spannungen sollten die 10k natürlich kleiner ausfallen. Auch die PWM-Frequenz sollte nicht über 3.5kHz sein, da sonst die Flanken vom Optokoppler verschliffen werden können.
Wie wäre es mit einem fertigen Baustein : z.B. BTS711 o.ä. der hat 4 HighSide Schalter mit irgendwas um die 2,9A (ca.). Ansteuerbar direkt vom Prozessor. Oder einen entsprechend anderen intelligenten FET. Oftmals ist da auch ne Schutzschaltung drinne, wenn doch mal was kurzgeschlossen wird.
Aus gegebenem Anlass konnte ich mal motivieren eine Beschreibung für eine diskrete Bootstrap-schaltung zu machen. Es muss ja nicht immer gleich ein IC sein.... http://wiesi.uttx.net/bootstrap/index.html Wenn jemand Lust hat, kann auch jemand einen Artikel im Forum dazu schreiben oder darauf verlinken. Wiesi
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