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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe wegen Dimensionierung einer MOSFET-Schaltung


Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hallo!

Ich bräuchte Hilfe mit einer Schaltung. Ein Freund von mir hat sie mir 
"konzipiert", und ich brauch sie. Leider habe ich noch keine Werte für 
die einzelnen Bauteile. Ich habe hier so eine Hartpapierplatte mit 
Lötlöchern, und die Bauteile muss ich mir noch bestellen. Das ganze ist 
für den Modellbau. Da ich verschiedene Akkus verwende (9-12V) muss die 
Schaltung diese Spannungen abdeken.

Erklärung:
Wenn ich auf S1 drücke, muss T1 den Motor M1 für eine gewissen Zeit 
einschalten. Nach, sagen wir, 1.5 Sekunden muss dieser T1 den Motor aber 
wieder abschalten. So weit ich das jetzt weiß, läd sich dieser 
Kondensator, der mit C1 beschrieben ist, auf. Also ist nach einer 
gewissen Zeit für den linken Anschluss nicht mehr genug Spannung da, und 
der T1 schaltet den Motor wieder ab. Der Widerstand, der mit R1 be 
schrieben ist, soll einstellbar sein (so ein Potentiometer). Damit kann 
ich dann zB. genau 1 Sekunde Verzögerung einstellen, egal welchen Akku 
ich gerade brauch.

Nur wie wähle ich nun die "Größen" dieser Bauelemente. Der S1 ist 
bereits vorhanden, der Motor auch (ist ein Gleichstrommotor, der aber 
sehr viel Strom frisst, beim Einschalten, meint mein Freund, über 30 
Ampere Spitzenstrom. Und da soll ich nun auf den T1 schauen, und keinen 
Transistor, sondern einen moosfed verwenden.

Nun meine Fragen:
*) Was ist ein Moosfed
*) Kann mir jemand helfen, mit den Werten, wenn ich zB. will, das sich 
der Motor 0.5 bis 2 Sekunden dreht (je nachdem, wie ich diesen R1 
einstelle)

Schon im Voraus danke!
tschüss

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Achja, hier die Schaltung

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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Google mal nach Power Mos-Fet (hat nichts mit Moos zu tun, Abk. für
Metal Oxide Semiconductor).

Autor: Randy N. (huskynet)
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Ein MOSFET ist praktisch ein Transistor, der nicht bei einem bestimmten 
BasisSTROM, sondern einer bestimmten GateSPANNUNG schaltet. Es gibt 
spezielle Leistungs-MOSFETS, die große Stöme schalten können (einen 
solchen brauchst du für deinen Fall). Sollte es keine geben, die groß 
genug sind, kannst du auch mehrere parallel schalten.

Ansonsten schau mal bei:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

unter "Eine einfache Batteriespannungsabfallverzögerung" (bzw. generell 
auf der Seite).

Autor: Andreas K. (a-k)
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Bei dem skizziertem Strom vom 30A sind alle direkt per R/C-Glied 
gesteuerten Varianten indiskutabel und zerlegen nur dem MOSFET.

Das sieht eher nach dem Klassiker aller Timerbausteine aus, dem NE555, 
mit MOSFET dahinter.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hallo! Danke für die vielen schnellen Antworten

Achja, 30A sind nur ganz ganz kurz da, der rest bewegt sich so bei 
0.5-1.5 A

Autor: Frank (Gast)
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Wie kommt es eigentlich, dass der Threadstarter "MOSFET" im Titel 
richtig schreiben kann und dann zu dem unsäglichen "Moosfed" wechselt? 
Troll?

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Stimmt, da oben hab ichs kopiert, von Wikipedia, und im Text wohl nur 
mehr das geschrieben, wie es sich anhörte, sorry.

Bin auf den Elektrik-Bereich nicht so gut drauf, hab jetzt zwar 
verstanden, wie man deinen Transistor oder Mosfet als Schalter nutzt, 
aber das war es auch schon. Funktioniert die Schaltung theorethisch? 
Wenn ja, möchte ich gerne da weitermachen, den so eine Darling-Schaltung 
ist für mich wie die spanische Sprache: unverständlich.

Ich hoffe hier kann mir jemand helfen.

Danke!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael Oberberg (Gast)

>Bin auf den Elektrik-Bereich nicht so gut drauf, hab jetzt zwar
>verstanden, wie man deinen Transistor oder Mosfet als Schalter nutzt,

Glaub ich nicht, denn deine Schaltung, die dein Freund entwicklt hat, 
arbeitet im Linearbetrieb.

>aber das war es auch schon. Funktioniert die Schaltung theorethisch?

Nicht wirklich gut.

>Wenn ja, möchte ich gerne da weitermachen, den so eine Darling-Schaltung
>ist für mich wie die spanische Sprache: unverständlich.

Nimm einen NE555. Datenbalt gibts im Netz tonnenweise.
Beschalt ihn als Monoflop (monostable operation).

Mit dem Ausgang steuerst du einen BUZ11 an, der hat genug Reserven.

Damit kannst du sehr sauber und genau deine Schaltzeiten erreichen.

Mfg
Falk

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Ähm, linearbetrieb, keine ahnung...
Aber mein Freund kann auch nicht soviel ahung davon haben, sonst würd er 
nicht jetzt für die Nachprüfung im Herbst lernen gg

Monoflop und NE555...

Wenn ich mir da was zusammenbauen kann, dann danke, und sonst meld ich 
mich wieder!

danke für die Hilfe! Muss sagen, bin begeistert, wie schnell hier 
geholfen wird...

Autor: Falk Brunner (falk)
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Ohh, ich seh gerade ncoh was. Dein Motor muss zwischen Drain und 12V.

MFg
Falk

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Danke!

Bei einem MOSFET, ist das Drain-to-Source-Voltage die Spannung, bei der 
er durchschaltet. wenn die mit +-20V angegeben ist, funktioniert der 
dann auch mit 3 Volt? Oder ändert sich dann nur der Widerstand, und er 
schaltet "nicht ganz" durch??

mfg

Autor: Frank (Gast)
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Nein. Drain to Source ist die Spannung, die der MOSFET maximal 
aushalten (sperren) kann. Gate-Source ist die Steuerspannung. Ab der 
Thresholdspannung fängt das Ding an zu leiten, kann aber nur sehr wenig 
Strom führen, deshalb muss Ugs > Uth (einige Volt, siehe Datenblatt), so 
dass der gewünschte Strom fließen kann.

Autor: Gast (Gast)
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Statt eines NE555 würde ich ein Monoflop (74XXX) verwenden, und der
FET ist ein Hexfet (IRL1004).
Am Motor wird natürlich nur die Masse geschaltet, und über dem Hexfet
liegt noch eine externe Freilaufdiode.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Der Vorteil der klassischen bipolaren Version des NE555 ist hier seine 
Ausgangsleistung von 200mA, mit der er durchaus einen Power-MOSFET 
treiben kann. Die 74er Monoflops sind ebenso wie die CMOS-Versionen vom 
NE555 etwas schwach auf der Brust und sorgen folglich für lange 
Schsltzeiten mit entsprechenden Verlusten.

Ausserdem kann der NE555 direkt an der skizzierten Betriebsspannung von 
9-12V betrieben werden. Das geht sonst nur mit dem CD4538, der aber 
einen noch schwächeren Ausgang hat (dafür aber als der im Vergleich zur 
TTL Serie bessere Monoflop gilt).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Gast

Was soll denn hier noch optimiert werden? NE555 und BZU11 gibts überall 
für wenig Geld, die Dinger sind robust. Plus die Vorzüge, die Andreas 
aufgezählt hat.

Ergo.

Passt schon.

MFG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Mit der Freilaufdiode parallel zum Motor hat er allerdings recht. Die 
wurde bislang sonst nicht erwähnt.

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hallo!

Danke für die vielen antworten! also so einen NE555 finde ich realtiv 
einfach bei rs-components.at. Nur so einen BZU11 nicht. Hat der da einen 
anderen Namen? Und diese "Freilaufdiode": Auf wikipedia steht, die kann 
man in sperrichtung und in durchlassrichtung schalten. ich muss die dann 
parallel mit dem motor in sperrichtung schalten, richtig?

PS: Die Schaltung auf elektronik-kompedium.de ist nicht ganz die, die 
ich brauche. den laut diesen diagrammen muss ich da permanent 
einschalten, und erst wenn ich loslasse, verzögert es die abschaltung. 
ich will aber, das ich den schalter, egal ob ganz kurz oder ganz lange, 
drücke, uind dann für 1 sekunde strom über meinen motor fiesst. kann mir 
da jemand einen tipp geben?

danke!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael Oberberg (Gast)

>Danke für die vielen antworten! also so einen NE555 finde ich realtiv
>einfach bei rs-components.at. Nur so einen BZU11 nicht. Hat der da einen

Klar, der heisst auch BUZ11, nicht BZU11!!!
Ok, den gibts dort auch nicht. Hmmm.
Nimm den IRL2703, der ist sehr ähnlich. 541-2177

>man in sperrichtung und in durchlassrichtung schalten. ich muss die dann
>parallel mit dem motor in sperrichtung schalten, richtig?

Ja. Z.B. MBR745, gut und billig. 2508150591

>ich will aber, das ich den schalter, egal ob ganz kurz oder ganz lange,
>drücke, uind dann für 1 sekunde strom über meinen motor fiesst. kann mir
>da jemand einen tipp geben?

Naja, das macht die Schaltung im Datenblatt. Du darfst nur nicht länger 
als 1 Sekunde draufdrücken. Wenn du dennoch sehr lange draufdrücken 
willst und trotzdem nur einen Schaltpuls haben willst, musst du die 
Schaltung des Tasters minimal modifizieren.

Siehe Anhang.

MfG
Falk

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hallo!

Danke, falk, für die schnelle Hilfe! Werd die Schaltung nachbauen. Des 
ganze Elektronik-Krims-Krams is ja gar net so kompliziert, wie ich 
dachte. Statt R2 tu ich einen Potentiometer rein, dann kann ich den 
Zeitimpuls einstellen, richtig? und sind alle anderen Werte bereits 
gezielt gewählt, oder zufaällig?

Danke!

Autor: falk (Gast)
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@ Michael Oberberg (Gast)

>ganze Elektronik-Krims-Krams is ja gar net so kompliziert, wie ich
>dachte.

Warum ist deine Schaltung dann noch nicht fertig? ;-)

> Statt R2 tu ich einen Potentiometer rein, dann kann ich den
>Zeitimpuls einstellen, richtig?

Falsch. R1 bestimmt die Zeitkonstante, hier ca. 1s dimensioniert. C1 
sollte ein hochwertiger Folienkondensator sein, KEIN Elko. Tantal könnte 
gehen, muss dann aber min. 25V aushalten. Die restlichen Bauteile sind 
unkritisch.

> und sind alle anderen Werte bereits gezielt gewählt, oder zufaällig?

Na was meinst du wohl?
Ja, die sind schon mit Überlegung gewählt, wenn gleich ohne Gewähr.

Mfg
Falk

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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was macht c3?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael Oberberg (Gast)

>was macht c3?

Der stabilisiert die Versorgungsspanung für den NE555.

MfG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn du an Stelle von R1 ein Poti reinhängst, dann bestehend aus 
Widerstand und Poti in Serie, damit der Gesamtwiderstand garantiert 
nicht zu klein wird. Sonst zerlegt es bei ungeeigneter Poti-Stellung den 
NE555.

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Gut, werd ich machen, danke!

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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hab jetzt alles beisammen, ausser dem ne555 und den kondensatoren. 
wieviel ausgangsspannung hat der ne555. denn dann kann ich schon mal nur 
mit dem BUZ testen, ob der den Motor einzuschalten vermag. Brauch ich an 
dem mittleren Anschluss des BUZ (ich glaube Gate) einen Widerstand?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Du kannst das Gate wahlweise auf Masse (aus) oder +12 V (ein) legen.
Da es sehr hochohmig ist, genügt bereits der Widerstand deines
Körpers dafür (eine Hand an Masse oder +12 V, andere Hand an das
Gate).

Vorsicht, wenn du eine Spannung im Bereich der sogenannten
Schwellspannung am Gate hast, schaltet er nicht voll durch und
wird sehr schnell sehr heiß!  Du solltest also dann schnell den
Ausschalter finden.

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Und die Schwellenspannung ist was genau?

Autor: Volker (Gast)
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>Und die Schwellenspannung ist was genau?

Hat doch Frank weiter oben bereits beschrieben. Im Datenblatt gibts dazu 
auch Diagramme.


>Ab der
>Thresholdspannung fängt das Ding an zu leiten, kann aber nur sehr wenig
>Strom führen, deshalb muss Ugs > Uth (einige Volt, siehe Datenblatt), so
>dass der gewünschte Strom fließen kann.

Gruß Volker

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Michael Oberberg (Gast)

>wieviel ausgangsspannung hat der ne555.

Soviel wie du VCC anlegst, hier also 12V.

>mit dem BUZ testen, ob der den Motor einzuschalten vermag. Brauch ich an

Kann er. Bau die Schaltung erst komplett auf, spart dir ggf einen 
getoasteten BUZ11.

>dem mittleren Anschluss des BUZ (ich glaube Gate) einen Widerstand?

Gate ist ein äussers Pin. Kein weiterer Widerstand nötig.

MFG
Falk

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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danke, und welches pin? lass mich raten --> Datenblatt

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Michael Oberberg wrote:

> danke, und welches pin? lass mich raten --> Datenblatt

Richtig. ;-)

Die Standardbeschaltung von TO220-Gehäusen ist:


   +------+
   |      |
   |  ()  |
   +------+
   | XXXX |
   | XXXX |
   +------+
     I I I
     I I I

 gate drain source

Das Blech ist ebenfalls mit drain verbunden.

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hmm, ich hab mir einen IRL2703 bestellt und den eingebaut (ohne den 
NE555)

An Drain und Source eben den Motor und am Gate meinen Schalter. Also 
wenn ich dann auf den Schalter drücke, liegen am Gate 9,6V an (von max 
+-16V). Die Thresholdspannung ist 1V. Trotzdem wird der Mosfet heiss, 
sehr heiss. was stimmt nicht?

mfg

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Hä? Am Drain und Source den Motor? Schaltung einstellen!
Wieso baust Du das nicht so auf wie vorgeschlagen?

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@  Michael Oberberg (Gast)

Wenn dein Mosfet IRL2703 vor dir liegt, die Beinchen zeigen zu dir und 
er selbst liegt mit dem Kühlblech nach unten und der Aufschrift(IRL2703) 
zu dir.

Frage: Wo ist bei dir das Gate  Source  Drain ?
 _
| O |
|###|
|###|
 ---
| | |
| | |
1 2 3

1 - Gate
2 - Drain ( mit Kühlblech verbunden)
3 - Source

Was deine Schaltung angeht:
- du verbindest "Source" mit Masse (GND)
- Drain mit Masse (-) von Motor
- Eingangsspannung (12V) mit (+) vom Motor

Schau mal auf das Bild was ich im Anhang hab. Das kannst du mal schnell 
zusammen bauen.
 - Tausche erstmal den 100µF Kondensator und den 33K Ohm Widerstand, die 
am Gate hängen gegen einen 100nF Kondensator und einen 10K Ohm 
Widerstand aus!
Das testet sich besser ;-)
 - Wenn das funktioniert kannst du das mit den 33K und 100µ probieren.

Zu den 33K und 100µ:
Wenn der Mosfet jetzt AUS schaltet, dann macht er das sehr langsam und 
erwärmt sich dabei.
Es wär sinnvoll einen NE555 zu verwenden, der triggert das Signal schön.

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Hallo

Macht es was, wenn ich + vom motor schalte, und nicht -?

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Ja, das macht was aus.

Dann bekommst du Source nicht mehr auf Masse!

Wenn du das so aufbaust wie in meiner Schaltung (nur dass du die 
Position von Motor und Mosfet vertauscht hast):
- dann hat Source bei voll durchgeschaltetem Mosfet ( g was dir so 
nicht gelingen wird )ein Potential von 11.9V und Drain ein Potential von 
12.0V !

Wenn du jetzt Gate mit 12V versorgst, dann bekommst du 100mV 
Spannungsunterschied zwischen Gate und Source.

Dein Mosfet braucht aber mindestens 5V (besser 10V) um richtig 
durchschalten zu können.

Entweder du baust das so wie ich es für dich aufgemalt habe oder du 
postest mal deine Schaltung.

Mit einem NE555 oder einem Gatter (4011 oder 4001) kannst du dein Signal 
triggern, das ist besser. Denn wenn dein Mosfet immer "ganz auf" oder 
"ganz zu" ist wird er NICHT warm.

lg

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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Ja, des hab ich jetzt auch schon verstanden, aber es ergab sich das 
Problem, dass ich den nötigen Platz nicht habe, bzw. des sehr 
umständlich wäre, den Platz zu schaffen.

mfg

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Was meinst du wenn du sagst "dass ich den nötigen Platz nicht habe" ?

Meinst du damit dass du den NE555 (gibt es auch als SMD) nicht hinein 
bekommst oder dass du die "+"-Leitung vom Motor nicht nehmen kannst?

Sag mir mal wie viel Platz du in deinem Gehäuse hast.
Es muss doch möglich sein da etwas rein zu quetschen :-)

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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das heisst, das ich da ein fixes gehäuse habe, und platz für "eine 
fingerspitze"

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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acha, nur aus neugierde: warum brauche ich bei dieser Schaltung die 
Kondensatoren?

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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die kondensatoren sind zur zeitlichen "versetzung"... da dieser sich 
erst aufladen muss...

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Kannst ja mal ein Foto machen und die Maße hinschreiben.

Meinst du die Kondensatoren in meiner "Mosfet_Switch.png" ?

Also  mit dem 100µF Kondensator(C_2) und der Diode (links neben dem 
Taster) hab ich mir ein Reservoir geschaffen aus dem ich immer schöpfen 
kann.

1_[AN]
Rechts neben dem Taster siehst du einen Kondensator (C_1), der lädt sich 
auf wenn du  den Taster drückst und der Mosfet öffnet sich, da ja jetzt 
11.3 Volt (12V[Quellspannung] - 0.7V[Spannungsabfall an Diode] = 11.3V).
Wenn du den Taster jetzt loslässt ist der Kondenstor ja noch voll, er 
entlädt sich langsam über den 33K Ohm Widerstand.

2_[Ein Zustand zwischen AN und AUS]
Der MosFET ist zwischen 0 und 3 Volt ZU, aber zwischen 3 und 5 Volt ist 
der innere Widerstand nur etwas höher.
Das führt dazu dass er in der kurzen Zeit, zwischen 3 und 5 Volt 
Kondensatorspannung, etwas warm wird.

3_[AUS]
Jetzt sinkt die Spannung auf 3V und der MosFET leitet nicht mehr.

Wegen dem Problem "Ein Zustand zwischen AN und AUS" musst du dir keine 
Sorgen machen, der Falk Brunner (falk) kat dir eine echt schöne Lösung 
gezaubert.

Mach dir einfach eine kleine latine und löte diese dann vertikal auf 
deine vorhandene auf.

lg
P.S.: Was die Zeit angeht ist dein Kondensator zu 99% voll wenn eine 
Zeit von etwas 5 Tau vergangen ist.
Ein Tau berechnest du mittels: Tau=C*R
Bsp: R= 33K Ohm , C=100µF => Tau= 33000 Ohm * 0.00001 = 0.33 sekunden
5 Tau = 1.65 Sekunden

Autor: Michael Oberberg (Gast)
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des heisst meine Schaltung schaltet erst nach 1,6 Sekunden?

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Also in der Zeit, wo du hier diskutierst, hätte ich mir schon einen 
NE555 im SO8 Gehäuse besorgt.
Das ganze hättest du mal kurz frei schwebend (ohne Platine, nur mit 
Kupferlackdraht un Teile) aufbauen können und testen ob es so geht.

Die Schaltung, welche ich dir gezeigt habe schaltet. Das Problem ist 
dass sie nicht optimal schaltet, aber zum testen solltest du sie mal 
aufbauen.
Damit du verstehst was da passiert!
Nichts geht über eigene Erfahrung direkt an einer kleinen (wirklich sehr 
kleinen) Schaltung.

Lange Rede, kurzer Sinn ... mach's einfach.

Autor: AxelR. (Gast)
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http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp...
Singlegatter Schmitttrigger.
RC-GLied davor - MOSFET dahinter. braucht allerdings noch 'ne 5V 
Z-Diode.
wird also auch nicht kleiner als mitm 555er.

Dem 555er würde ich allerdings auch eine 12V-Zdiode spendieren. Etwas 
mehr als 15Volt mag der garnicht.
Sonst käme noch ein 40106 in Frage:
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=18422
ein Gatter als Schwellwertschalter und die anderen parallel zum 
Ansteuern des MOSFETs - der macht die 12V mit, ist aber SO14.

Den MOSFET nur übers RC-Glied zu an-und auszunuscheln würde ich bleiben 
lassen.

Den Motor auf jeden Fall in die Drain-Leitung. Kommt der Motor "von 
oben", also von Plus, nimmst Du einen N-Kanal MOSFET,
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=41756
kommt der Motor "von unten" und Du willst/musst die 12V an den Motor 
schalten, nimmst Du eben einen P-Kanal-MOSFET.
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=41606
angegebener Typ ist zwar kein LogiklevelTyp, aber in Verbindung mit dem 
CD40106 kein Problem, da dieser ja 12Volt am Ausgang bereitstellt.

Soll nur als Vorschlag dienen, ich würde es wahrscheinlich auch mitm 
555er bauen, da ich den in der Kiste habe.
BTW: die Verzögerungszeit lässt sich prima am PIN5 einstellen.

Viel Spass
AxelR.

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