Mosfet Treiber

[TMLL]

Hallo Allesamt!

Ich hab hier eine Sache wo ich mal Eure Tipps gebrauchen könnte!
Habe an einem ATMega16 und an einem ATTINY26 jeweils einen BUZ11 und ein Reedrelais angeschlossen. Da die Controller ja nicht den nötigen Schaltstrom liefern habe ich einen ICL 7667 Mosfet- Treiber verbaut.
Die ganze Sache funktioniert im Prinzip wunderbar, das einzige was mich stört ist, dass der Treiber das Signal vom Prozessor Invertiert!
Das ist theoretisch ja softwaremäßig auszugleichen, ich würde aber trotzdem gerne eine nicht-invertierende Schaltung aufbauen.
Kann mir da jemand mit einem anderen Treiber oder einer anderen Idee weiter helfen mit der sowas in den Griff zu bekommen ist?

Danke und Gruß, Martin

[dennisstrehl]

Mit welcher Frequenz areitest du? Wenn die ausreichend niedrig ist (ca. unter 100 Hz) und keine besonders schnellen Schaltvorgänge nötig sind, kann man die Treiber einfach weglassen.

Ansonsten könntest du eine Emitterschaltung (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm) davorschalten, die würde das Signal invertieren. Bei großen Frequenzen sollte man aber besser auf CMOS-Inverter zurückgreifen.

[jeffrey]

Hi,
bei MOSFets braucht man keinen Treiber, weil sie mit Spannung und nicht mit Strom schalten. Mit den 5V des Controllers solltest du beim BUZ 11 ca 5A schalten können, guck halt mal ins Datenblatt wieviel genau.
MfG Jeffrey

[dennisstrehl]

>bei MOSFets braucht man keinen Treiber, weil sie mit Spannung und nicht
>mit Strom schalten.

Und wofür gibt es die Dinger dann wohl? Ab ner bestimmten Frequenz reichen die paar mA von den AVR-Ports nicht mehr aus, um ausreichend schnell zu schalten - dann braucht man nen Treiber dafür.

MfG

[jeffrey]

hi,
wenn er damit ein relais schalten will, dann kann die frequenz nicht so hoch sein, weil sonst das relais nicht mehr mitkommt. für hohe frequenzen hast du natürlich recht.
mfg jeffrey

[shaun]

@jeffrey: setzen, sechs. Das Gate eines MOSFETs stellt eine beträchtliche Kapazität dar, die bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden muss, und Ladungstransport innerhalb eines begrenzten Zeitraums ist - richtig, Strom: I=dQ/dt. Mit Q=CU wird daraus dann I=C*dU/dt, woraus auch schnell ersichtlich ist, dass jede Spannungsänderung am Kondensator eines Stromflusses bedarf bzw einen solchen bewirkt. Um (konstanten Strom angenommen) eine Gatekapazität von 2nF von 0 auf 10V innerhalb von 100ns umzuladen (typische Größen bei kleinen MOSFET-Schaltstufen!) brauchst Du unter idealen Voraussetzungen immerhin 0,2A. Nicht umsonst haben MOSFET-Treiber-ICs typische Ausgangsströme von 1-2A!

UPDATE: ein Reedrelais mit einem BUZ11 anzusteuern hielt ich für so weit hergeholt, dass ich das Posting so verstanden habe, dass er sowohl einen BUZ11 als auch ein Reedrelais mit seinem uC steuern will. Sollte ich hier irren, sollte der OP sich mal mit Kleinsignaltransistoren (BC548,BC848) oder meinetwegen entsprechenden MOSFETs (BS170,BSN20) anfreunden.

[TMLL]

Morgen!

Sorry, das kam wohl bei der Fragestellung nicht so eindeutig heraus! Ich steuere zum einen den BUZ11 via PWM (250Hz) an und das Relais nur um eine Spannungsversorgung zu schalten.
Ohne den Treiber funktioniert die ganze Sache nicht, der AVR schafft es nicht den BUZ oder das Relais durchzuschalten.
@shaun
Bezüglich der anderen Mosfet-Bauarten: Ich benötige minimum 2A Schaltleistung, was der BS170 und der BSN20 nicht können. Oder meintest Du dass ich mit diesen den BUZ11 ansteuern soll?

[PeterPan]

Hallo,

ich glaube shaun legt den Bau einer Inverterstufe mit diesen Transistoren nahe.
Die Schaltung im Anhang funktioniert bei der angegebenen Dimensionierung bis 100kHz einwandfrei. Bis 1MHz mit 15% Überschwingen. Soviel zum Thema höhere Frequenzen.
Der verwendete Transistor BC237 ist eigentlich für NF-Schaltungen gedacht. Typen mit der Bezeichnung BS.... und BU.... sind für reine Schaltanwendungen optimiert.

Bis bald,
Peter Pan

[shaun]

@tmll: nee, die kleinen Transis für das Reed-Relais, falls sich die Befürchtung bewahrheitet hätte, dass Du mit dem BUZ ein Reedrelais steuern willst. Für eine 250Hz-PWM würde ich den MOSFET fürs bessere Gefühl mit einer Gegentaktendstufe aus BC327/337 ansteuern, denn um in den Spezifikationen von Atmel zu bleiben müsstest Du dem Portpin bei direkter Ansteuerung noch einen 250-Ohm-Widerstand in Reihe schalten und das bedeutet zusätzliche Verluste am MOSFET. Nicht, dass es bei 250Hz nicht gehen würde, aber es sind eben unnötige Verluste.

@peterpan: nö, wozu?

[jeffrey]

hi,
ich habe schon 36kHz geschaltet, ohne Treiber allerdings nur mit ca 1A. Das hat gut funktioniert.
MfG Jeffrey

[shaun]

Das ist toll. Dann hast Du entweder die Spezifikationen des "Treiber"-Herstellers (direkt der AVR-Ausgang vermute ich) überschritten, einen MOSFET mit besonders niedriger Kapazität und/oder Ugs_th erwischt oder einfach die Abwärme ignoriert. Das Aufladen von 0 auf 5V dauert knapp 2us, der Anstieg ist recht steil, d.h. bei einem Logic Level MOSFET wird die Ugs_th von zB 2V recht schnell erreicht (ca. 200ns), wenn der nun aber Streuungen, Alterung oder thermischen Abhängigkeiten unterliegt, die Du - das unterstelle ich hier einfach mal - nicht beachtet hast, läuft er Dir u.U. irgendwann mal weg. Nach dem Motto "hat doch immer funktioniert kann doch nicht einfach kaputt gehen" geht dann die eigentliche Entwicklungsarbeit los. Man kann nun überschlagsweise ausrechnen wieviel Leistung beim Schalten verbraten wird, man kann auch die MOSFET-Steilheit einbeziehen und eine Wissenschaft draus machen oder einfach eine Obergrenze ermitteln, die den Entwurf möglicherweise rechtfertigt. Die Obergrenze wäre zB dadurch gegeben, dass Du sagst, es fliesst max. 1A, die Spannung sei mal 24V. Wenn man davon ausgeht, dass während des Schaltens die ganze Zeit 1A fliesst und die Spannung über dem MOSFET linear abfällt wäre das dann eine Energie von (24V/2)*1A*2us=24uWs. Das mal zwei wg Ein- und Ausschalten: 48uWs. Die Periodendauer beträgt 27,8us, die Leistung kann also unter diesen Bedingungen 1,73W nicht überschreiten, wenn der FET ein kleines Kühlfähnchen hat, kann ihm also nicht viel passieren. Für eine bessere Schätzung könnte man unter Kenntnis der Last (ohmsch?) auch für den Strom noch einen linearen Verlauf annehmen, bei einer (warmen!) Glühlampe oder Heizung wäre das gegeben, dann halbiert sich die Leistung nochmal. Allerdings darf man natürlich die Leitungsverluste nicht vernachlässigen: Einschaltdauer/Periodendauer*Rds_on*Id.