anbei eine Schaltung zweier PMOS (mit V_DS ≤ –40 V und V_GS ≤ ±20 V) in "back-to-back"-Konfiguration um eine Stromfluss in Gegenrichtung zu verhindern.
Zudem ein NMOS zur Schaltung der beiden PMOS-Gates.
Da V_GS ≤ ±20 V der beiden PMOS und die zu schaltende Spannung 30 V beträgt, habe ich eine Zener-Diode eingefügt, bin mir aber nicht ganz sicher, ob die Konfiguration/Platzierung korrekt ist.
Über einen Tipp eurerseits wäre ich daher sehr dankbar!
Ich würde mit dem Nominalwert der Zener-Diode runtergehen.
Das ist kein harter Wert bei dem die schlagartig umschaltet, sondern ein Bereich über mehrere Volt bei dem der Strom langsam ansteigt. Starke Temperaturabhängigkeit hast Du auch noch. Von daher ist es nicht unwahrscheinlich dass Du damit mehr als 20V am Gate bekommst. Und das mögen FETs gar nicht.
Auf der anderen Seite gewinnst Du über 10V am Gate nicht mehr nennenswert geringeres Rds_on oder Stromtragfähigkeit.
Nimm daher irgendwas zwischen 12V und 15V als Zener-Nominalwert.
Je nachdem, was du schalten willst, wird es trotzdem funktionieren oder du solltest die FETs steckbar machen ;) So wie jetzt schalten die FETs ziemlich langsam aus, 47k und 4nF sind schon langsam, aber mit 15V am Gate dauert es noch dreimal länger als nötig. Manchmal stört auch der Unterschied zwischen Einschalt- und Ausschalt-Verzögerung. Aber vielleicht willst du eine Induktivität langsam abschalten um die Diode zu sparen?
Grundsätzlich wird nur sehr selten geschaltet werden und dann für lange Zeit angeschaltet bleiben:
Daher wäre die Idee den Verlust im eingeschalteten Zustand möglichst gering zu halten.
Die Geschwindigkeit des Schaltvorgangs ist nicht super kritisch.
Geschaltet wird dabei eine Last von um die 1-2 A, wobei beim Einschalten die Last kurzzeitig (kapazitiv) etwas höher liegen kann.
Siehst du da dann irgendwelche Probleme bzw. würdest du etwas an der Schaltung ändern?
Die Ansteuerung ist Murks, weil sie zu stark von der zu schaltenden
Spannung abhängt.
Danke für dein Feedback, aber es würde mir halt deutlich mehr helfen, wenn du nicht nur einfach schreiben würdest "ist Murks", sondern mir netterweise auch einen Tipp geben könntest, wie ich die Ansteuerung nach deiner Meinung verbessern könnte.
Was genau soll ich damit bzgl. der Ansteuerung machen?
Anstatt der anderen PMOS' kann ich's ja kaum verwenden, da es für max. 1 A ausgelegt ist.
Also, falls das ein ernstgemeinter Vorschlag sein soll, wäre super, wenn du noch etwas weitere Infos dazu schreibst, wie deine empfohlene Schaltung damit aussehen würde - danke!
Mir ging's primär darum die RS(on) so gering wie möglich zu halten und da diese "dicken MOSFET" auch lediglich so um die 7-8 Cent kosten, erschien mir das - wenn sicherlich auch etwas überdimensioniert - eine gute Lösung. Oder siehst du hier irgendwelche Nachteile von den Teilen?
Welche weitere Information/Anforderung an die Schaltung fehlt dir noch?
Na die eigentliche Anwendung, deren Anforderungen und wie Du diese Anforderungen ermittelt hast. Wie kommst Du auf die 30V? Warum schaltest Du High-Side und nicht Low-Side?
"30V mit 1-2A" ist nicht die eigentliche Anwendung. Sondern z.B. "ich möchte mein Terrarium mit einer Heizfolie heizen. Solltemperatur ist xxx, Außentemperatur ist yyy, Heizfolie hat ...,..."
die Anwendung ist etwas komplizierte und diese Schaltung lediglich ein Teil davon. Du darfst davon ausgehen, dass ich die Anforderungen korrekt ermittelt habe. Und stimmt, "high-seitige Schaltung" gehört noch mit in die Anforderungsliste - insgesamt also:
Schaltung von 30 V Last per 3,3 V IO.
Schaltung erfolgt high-side.
Strom darf nicht in Gegenrichtung fließen (deswegen die
"back-to-back" PMOS-Schaltung).
Last ca. 1-2 A dauerhaft, kurzzeitig (kapazitiv) bis 10 A beim
einschalten.
Es ist keine galvanischer Trennung erforderlich.
Schaltzeiten (ein sowie aus) sind nicht kritisch.
Schaltungen sind selten, langfristig angeschaltet.
Widerstand im eingeschalteten Zustand RDS(on) sollte möglichst gering
sein.
Auch ohne die eigentlich Anwendung zu kennen, müssten diese Anforderungen doch ausreichen, um meine obige Schaltung beurteilen zu können?
Oder fehlt hierfür noch irgendeine Information?
Viele Grüße und danke allseits für die Tipps
Andreas
Widerstand im eingeschalteten Zustand RDS(on) sollte möglichst gering
sein.
So eine Anforderung von "möglichst gering" macht die Sache unnötig aufwändig und teuer. Um die zu erfüllen, müsstest du dir einen MOSFET an der Grenze des aktuell technisch Machbaren entwickeln lassen?
Für so eine simple Anwendung wäre das weit überzogen. ;-)
Bei einem Strom von 1 bis 2 A ist es doch für so eine Anwendung völlig egal, ob der R_DS(on) 0,3 mΩ oder 40 mΩ beträgt. Der Einfluss auf den Wirkungsgrad läge unter 0,3 Prozent und die Abwärme in dieser Größenordnung würde bei einem TO-252 nicht zu einer Temperaturerhöhung führen, über die man sich Sorge machen müsste.
Du darfst davon ausgehen, dass ich die Anforderungen korrekt
ermittelt habe.
An der Stelle werden erfahrungsgemäß sehr oft Fehler gemacht und Dinge spezifiziert, die hinterher die Umsetzung deutlich verkomplizieren aber eigentlich gar nicht nötig wären.
Strom darf nicht in Gegenrichtung fließen (deswegen die
"back-to-back" PMOS-Schaltung).
Dir ist bewusst dass ein Mosfet der übers Gate aufgesteuert ist, problemlos in beide Richtungen leitet? Das in Gegenrichtung fließen muss also von Deiner Schaltung aktiv erkannt und dann das Gate abgeschaltet werden.
Schau Dir mal den AP74700Q an, der macht das automatisch. Deine Ansteuerung erledigt er auch noch sauber und Du kannst N-FETs nehmen statt P verwenden zu müssen.
So eine Anforderung von "möglichst gering" macht die Sache unnötig
aufwändig und teuer. Um die zu erfüllen, müsstest du dir einen MOSFET an
der Grenze des aktuell technisch Machbaren entwickeln lassen?
Für so eine simple Anwendung wäre das weit überzogen. ;-)
Bei einem Strom von 1 bis 2 A ist es doch für so eine Anwendung völlig
egal, ob der R_DS(on) 0,3 mΩ oder 40 mΩ beträgt. Der Einfluss auf den
Wirkungsgrad läge unter 0,3 Prozent und die Abwärme in dieser
Größenordnung würde bei einem TO-252 nicht zu einer Temperaturerhöhung
führen, über die man sich Sorge machen müsste.
Das hast du natürlich völlig recht, noch "fetter" als das DOD4185-Teil muss es definitiv nicht sein. ;-)
Die - sicherlich etwas ungenaue - Aussage von "möglichst gering" war lediglich darauf bezogen, dass ich das MOSFET lieber etwas überdimensionieren möchte, um einen geringeren R_DS(on) zu erhalten, anstatt eines zu nehmen, was den erwarteten Strom gerade noch "aushält".
Siehst du ansonsten noch irgendwelchen Bedarf etwas an den Dioden-/Widerstandswerten zu ändern?
Dir ist bewusst dass ein Mosfet der übers Gate aufgesteuert ist,
problemlos in beide Richtungen leitet? Das in Gegenrichtung fließen muss
also von Deiner Schaltung aktiv erkannt und dann das Gate abgeschaltet
werden.
Das ist mir bewusst, ja, es geht um den Fall "ausgeschaltet":
In diesem Zustand kann an der Ausgangsseite der Schaltung dennoch 30 V anliegen. Hier leitet ein MOSFET (über die Boddy-Diode) in die Gegenrichtung zurück und das möchte ich verhindern.
Diese "back-to-back" Anordnung zweier MOSFETs verhindert das nach meinem Verständnis.
Schau Dir mal den AP74700Q an, der macht das automatisch. Deine
Ansteuerung erledigt er auch noch sauber und Du kannst N-FETs nehmen
statt P verwenden zu müssen.
Gute Idee, danke, das wäre durchaus auch eine Möglichkeit!
Damit bräuchte man nur 1x NMOS anstatt 2x PMOS, wenn der IC die Gegenrichtung selbst blockiert.
Einzige Sache, die ich im Datenblatt dazu etwas verwirrend finde:
Reverse Current Protection Mode
For the AP74700Q to operate in reverse current protection mode the gate
driver must be enabled and the current of the external MOSFET must be
flowing from the drain to the source
"must be enabled", bedeutet das, dass die Reverse-Protection nur greift, wenn der "Enable"-Pin des ICs eingeschaltet/HIGH (und damit auch das MOSFET eingeschaltet) ist?
Das wäre nicht ideal, da ich eben gerade im ausgeschalteten Zustand sicherstellen möchte, dass kein Strom in die "falsche Richtung" fließt.
PMOS-Back-to-Back.png
(4,5 KB)
