Für Mosfet: Strombegrenzung?

[m_herr]

Hallo Leute,

hat einer von euch eine Idee, wie eine Schaltung aussehen kann, die den Strom meiner Lasten (induktiv und ohm) begrenzen kann.
Es sollte halt gerade beim Einschalten/Takten nicht mehr als xAmpere fließen können ohne das der Mosfet sonst irgendwie ausgebremst wird.

Habe schon die Hilfe bemüht, aber sowas wie polyphuse Sicherungen etc kommen nicht in Frage. Auch nur ein Widerstand nicht, da da ja die Last immer geschwächt wird.

Wer hat da eine Idee??
Vielen Dank

[shaun]

Klassische Strombegrenzungsschaltung, über einen Shuntwiderstand in Reihe zum MOSFET wird bei Überstrom ein Transistor aufgesteuert der wie auch immer die Gate-Ansteuerung "runterzieht". Sowas lässt sich natürlich nicht direkt an fette MOSFET-Treiber mit Stromtreiberfähigkeit im Ampere-Bereich anschliessen, da muss man etwas weiterdenken. Um Verbraucher ein und auszuschalten kann man wenn man eh begrenzen will ja auch recht hochohmig an das Gate gehen, da lässt sich das Problem dann wirklich mit der Strombegrenzung von oben lösen. Bei richtig viel Spannung über dem MOSFET muss man u.U. die Safe Operating Area beachten, mit einem Widerstand mehr lässt sich das auch regeln...

[m_herr]

Also müßte die Gatespannung runter, damit er ein wenig sperrt? Aber dann würde er doch gut heiß werden, weil nicht richtig durchgeschaltet, oder?
Die andere Sache mit dem Widerstand in der Gate-Leitung: Gibts da irgendwie eine Formel zum berechnen?

[shaun]

1. Richtig, aber Du kannst den Strom nicht begrenzen, ohne dass er über dem begrenzenden Element einen Spannungsabfall und damit Verlustleistung verursacht. Mit der Erkenntnis "Strom wird begrenzt", die der Transistor, der über dem Shunt "fühlt" liefert, kannst Du natürlich auch über ein RC-Glied ein Flipflop o.ä. steuern, das nach kurzer Begrenzungszeit ganz abschaltet.

2. Der Widerstand - naja, so klein, dass der MOSFET noch schnell genug einschaltet und so gross, dass im Begrenzungsfall nicht zu viel Strom fliesst. Angenommen, Du hast einen N-Kanal in einer 12V-Leitung, dahinter einen 0,33 Ohm Widerstand und einen NPN-Transistor mit Basisvorwiderstand. Der Kollektor vom NPN hängt am Gate und zieht selbiges "runter", wenn der Strom irgendwo zwischen 1,6..2A liegt. Im schllimmsten Fall ist ausgangsseitig ein Kurzschluss, dann liegt das Gate auf fast Masse, aber von Deiner Steuerschaltung kommt immer noch die volle Gatespannung von sagen wir mal 24V (muss ja zum voll Durchschalten Ugs_th höher als die gewünschte Ausgangsspannung, beim vollständigen Schalten also die Eingangsspannung, sein). Es werden also 24V am Widerstand abfallen, wobei das Gate im Moment des Begrenzens auch die vollen 24V gegen Source zu sehen bekommen kann, also noch eine Z-Diode zwischen Gate und Source, so 15V sind üblich. Wenn Du nun sagen wir mal 5mA nicht überschreiten willst, brauchst Du bei den besagten 24V 4800 Ohm, also 4,7k. Die sorgen beim Einschalten aber dafür, dass der MOSFET langsam im Vergleich zur Ansteuerung mit dicken Treibern schaltet, für PWM ungeeignet, zum Ein- und Ausschalten von Verbrauchern oder Schaltungsteilen eher vorteilhaft, weil der Einschaltstrom so schon etwas abgemildert wird.

3. Zum Thema heiss werden: volle Betriebsspannung mal Strombegrenzung muss er verheizen können, wenn nicht: ganz sicher dafür sorgen, dass der Überstrom nur ganz kurz fliesst (RC-Glied und FF oder Thyristor), dann sorgt die thermische Trägheit für kalte Verhältnisse.

4. P-Kanal FET lässt sich ohne Hilfsspannung steuern, allerdings muss der Strombegrenzungskram dann vor den FET und mit einem PNP aufgebaut werden. Ist sogar vorteilhaft, da die Signalisierung durch den leitenden Transistor dann mit Ub und nicht der ungewissen Spannung am Ausgang erfolgt!!!!

[Superhirn]

Hi,

ich hätt eine andere Ideen:
Nimm einfach einen Magnetfeldsensor und miss den strom so und dann kannst den strom mit einem uC und PWM regeln.

Oder mach das so, wie es bei es immer mit dem L298D gemacht wird. Du schließt einen 0.5Ohm wiederstand in serie in deine schaltung und misst über einen ad-wandler die spannung am wiederstand und mit uC un PWMkannst dann wieder die spannung und somit den strom runterregeln. Davon steht eh viel im Wiki und foren.

[shaun]

Wenn noch kompliziertere Vorschläge erwünscht sind: vielleicht kann ja irgendein NASA-Satellit auf die Leitung ausgerichtet werden und dann per 10GHz-Funk mitteilen, wie viel Strom gerade fliesst. Nee im Ernst: wenn man einen MOSFET als Schalter einsetzen will, will man gerade nicht mit uC und PWM irgendwas versuchen zu regeln, sondern bei einem fixen Wert begrenzen oder abschalten. Und ein Shuntwiderstand ist bei gleichem Preis um einiges genauer und reproduzierbarer einsetzbar als ein Halleffekt-Sensor. Einen Schutz vor Überstrom zu bauen ist nebenbei bemerkt etwas anderes als eine Stromregelung (auch wenn die erwähnte Begrenzung zunächst eine rudimentäre Regelung ist) und PWM auch nicht immer erwünscht, setzt sie doch einen entsprechend trägen Verbraucher voraus. Als Strombegrenzung für folgende Leistungselektronik zB denkbar ungeeignet.

[m_herr]

Also, genau wie shaun schon richtig vermutet hat, PWM und NASA-Satellit kommt nicht in Frage. Ich will einfach nur, daß nicht mehr als 14A bei ca 14V durch den BUZ11 fließen...

[ogni42]

Unterm Strich baust Du eine Stromquelle.

Wie shaun schon gesagt hat:

Shunt gegen Masse. Über dem Shunt NPN mit Basis anschliessen, Emitter nach GND und Kollektor an Gate des FET. Der Steuerstrom für den FET darf den zulässigen Strom durch den NPN nicht übersteigen.

Der NPN fängt an zu leiten, sobald über dem Shunt ca. 0,7 V abfallen.

[Phönix]

Und beim Schalten induktiver Lasten die Freilaufdiode nicht vergessen!

[Phönix]

Und beim Schalten induktiver Lasten die Freilaufdiode nicht vergessen!

[m_herr]

interessant. vielen dank!
gibts da auch eine formel für die berechnung des widerstandes zu?