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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet in Schaltung schützen?


Autor: Jochen Müller (Gast)
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Liebe Leute
Folgende Frage bewegt mich für eine aktuelle Schaltung:
In einer Schaltung mit 12V Gleichspannung wird eine
Glühlampe über einen Mosfet per AVR-Prozessor geschaltet
und per PWM gedimmt.

Es handelt sich momentan um einen BUZ10L
-Source an Masse
-Drain zur Lampe (andere Lampenseite an +12V)
-Gate über Widerstand zum Prozessor.

Klappt alles wunderbar, keine Probleme, Mosfet kühl und zufrieden.

FRAGE:
Nun liegt ja der Mosfet aber mit DRAIN direkt an der Lampe
und wenn die Lampe entnommen/gewechselt wird, berührt der Anwender
unweigerlich mit den Fingern direkt den DRAIN des Mosfet.
Wegen der Bauart der Lampe (z.B. Soffitte) ist das mechanisch
nicht vermeidbar.
Welche Schaltungsmassnahmen sind nun erforderlich, um den
Mosfet vor eventuell an der Person befindlicher statischer
Überspannung zu schüzten, und zwar möglichst zuverlässig?

Danke für alle Hinweise!
Gruss

Jochen Müller

Autor: G24 - tec (Firma: G24-tec e.K.) (g24-tec)
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Ich denke mit dem Mosfet passiert nichts (ist ja kein kleiner und 
verträgt gepulst ganze 92A).

Ausserdem wird der BUZ10L nicht für neue Entwicklungen empfohlen!
s. http://www.ortodoxism.ro/datasheets/siemens/C67078...

Autor: Defender (Gast)
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@ Jochen
Kannst ja zwischen Drain und Masse einen kleinen Elko löten, solltest du 
aber eh dran haben.
Die Spannung bricht an dem C recht schnell zusammen.

Autor: Jochen Müller (Gast)
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@g24:
Oki, danke für den Tipp.
Den BUZ11-L, hatte ich auch nur erstmal zum Test genommen, weil da hier 
noch einige liegen.
Was wäre denn so eine gängige Alternative für folgende Wünsche:
- 12-20Volt, min. 3 Amp, 20 Watt
- "logic-level", direkt per portbit steuerbar
- RDSon niedrig, natürlich will ich möglichst wenig Verluste
- TO92 oder gerne auch SMD (d2pac?)
- gängig und für Neuentwicklungen
- Frequenzbereich max.200Hz nötig (HERTZ, nicht KILOHERTZ)

@defender:
Danke auch an Dich.
Welche Kapazität und welche Spannungsfestigkeit würde Dir denn da so 
vorschweben?

Gruss
Jochen Müller

Autor: Dennis (Gast)
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Afaik ist das völlig egal, nur beim Gate sollte man etwas aufpassen...

Autor: Martin (Gast)
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Kannst ja ne Z-Diode parallel zur DS Strecke löten, welche die 
Durchbruchspannung unter der max. Mosfet Durchbruchspannung hat.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Das Human Body Model geht von 150pF/1.5KOhm aus.
Bei z.B. 3kV entspricht dies 0.45mJ und einem theor. Spitzenstrom von 
2A.

Ein IRLZ34N z.B. ist für den Single Pulse Avalanch Betrieb mit max 45mJ 
zugelassen. Dieser Wert gilt zwar streng genommen nur für eine induktive 
Entladung, aber zeigt doch in etwa, dass von dieser Seite keine Gefahr 
droht.

Die DS Strecke wird ja nicht primaer durch hohe Spannung geschädigt, 
diese wird ja im Avalanche Fall auf die Durchbruchsspannung begrenzt, 
sondern durch den mit dem Durchbruch einhergehenden Energieeintrag.

Bleibt also noch die GS Strecke. Der IRLZ34N z.B. hat schon integrierte 
Zener Dioden zwischen GS und ist damit bis 2kV ESD geschützt. Bei 
anderen kann man etwas entsprechendes verbauen.

Nur wenn man befürchtet dass durch ein ESD Puls am Drain eine 
Überspannung an GS erzeugt wird, so muss man sich auch Gedanken darüber 
machen, dass der EM Puls auch in alle anderen Teile der Schaltung 
einkoppelt.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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... sind natürlich 100pF im ESD HBM.

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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Ich sehe das auch so, die DS-Strecke schädige ich wenn ein haufen Strom 
rüber fließt und sie zu stark erwärmt wird.

Das Gate sollte man schon absichern.

Zwischen Drain und Masse sind öfters einen kleiner Kondensator und einen 
Widerstand in Reihe geschaltet. (auf den Mainboards)


D --------
|         |
|        _|_
|       |   |
|       |   |  100..1000 Ohm
|       |___|
|         |
|        ===  10..100nF
|         |
S---------

 (ist mir nur mal aufgefallen)

Autor: JensG (Gast)
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Das Gate brauchste in der Schaltung nicht sichern, denn es hängt ja am 
Ausgang des AVR, und ist somit automatisch sicher vor Überspannung. Nur 
wenn der Mosfet mit offenem Gate rumhängt, sollte man sich um 
Überspannungsschutz am Gate Gedanken machen (wobei Leistungs-Mosfets 
durch ihre relativ hohe GS-Kapazität ohnehin nicht so gefährdet sind wie 
Kleinleistungs-Mosfets).
Ansonsten brauchste bei dem anvisierten Zweck keine Schutzschaltung - 
die DS-Strecke wird ausreichend durch den Avalanche-Effekt geschützt 
(zumindest für Energien die Kupfer Michi erwähnte). Auch wenn der 
Avalanche-Effekt im Datenblatt nicht ausrücklich erwähnt ist, ist er 
doch immer vorhanden bei solchen Mosfets.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Wenn du ganz sicher gehen willst: Verwende anstelle des Mosfets einen 
Profet (oder wie auch immer die von verschiedensten Herstellern heißen). 
Die haben Schutzschaltung für nahezu jeden Fehler eingebaut, den man an 
einem Mosfet machen kann.

Autor: yalu (Gast)
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Kupfer Michi schrieb:
> Bleibt also noch die GS Strecke. Der IRLZ34N z.B. hat schon
> integrierte Zener Dioden zwischen GS ...

Das habe ich schon öfter gelesen, aber noch nie einen Hinweis darüber
in einem Datenblatt gefunden. Wo steht denn das? Habe ich Tomaten auf
den Augen?

Was ebenfalls gegen das Vorhandensein der Z-Dioden spricht, ist die
Tatsache, dass die Gateladung des IRLZ34N bei offenem Gate bisweilen
Stunden (und noch länger) braucht, um abzufließen. Eine Z-Diode würde
die Gatekapazität doch sicher viel schneller entladen. Oder sind die
Z-Dioden so hochwertig, dass man ihren Sperrstrom in diesem
Zusammenhang vernachlässigen kann?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Z-Dioden an der Gateleitung habe ich schon gesehen. Ich bin mir 
allerdings nicht sicher, ob das auch bei Leistungsmosfets der Fall war. 
Bei HF Mosfets bin ich mir ganz sicher (z.B. BF98x).

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Das habe ich schon öfter gelesen, aber noch nie einen Hinweis darüber
in einem Datenblatt gefunden

... ich hab das hier.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>>Das habe ich schon öfter gelesen, aber noch nie einen Hinweis darüber

allerdings hast du recht, in der Version von IR ist der IRLZ34N ohne 
Zener angegeben und hat dann statt der +-13V VGS der Zenerdiode, +-16V 
für VGS max

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das ist aber nur bei den IRLZxx von Philips so, oder ?
Ich habe mal schnell ein paar andere Philips Datenblätter überflogen und 
nur bei den IRLZ die Angabe Gate-Source Breakdown Voltage und die Z 
Dioden im Symbol gefunden.

Autor: yalu (Gast)
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@Kupfer Michi:

Ach schau an, vielen Dank für die Info. Könnte es sein, dass der
Philips gleich heißt, aber intern anders aufgebaut ist als der IRF?
Stören würden die Z-Dioden in den allermeisten Fällen ja nicht.

Ich würde aus Neugier gerne bei der nächsten Elektronikbestellung
einen Philips-IRLZ34N mitbestellen und die Typen vergleichen.
Allerdings scheint es bei Reichelt, Conrad, Farnell, RS, Bürklin,
Spoerle und Digikey nur den IRF zu geben, bei Kessler und CSD ist
nichts angegeben :-/

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>Philips gleich heißt, aber intern anders aufgebaut ist als der IRF?

wär ja nichts neues in der Elektronik, sieht man ja öfters dass trotz 
gleichen Names der eine oder andere Parameter sehr grosszuegig ausgelegt 
wird.

Ich vermute dass die Zener durch Philips TrenchMOS Implementierung als 
Parasitärer PN Übergang zustande kommt den sie als Zener mit 13V 
gezüchtet haben (im Vergleich zu IR's HEXFET Architektur), hab da aber 
keine Ahnung.

Der IGSS Leckstrom ist bei der Phil Variante gleich um ca. x10 grosser 
als bei IR, wenn ich das richtig interpretiere.

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