+24V mit MOSFET schalten 0/5V Steuersignal 0V = on; 5V = off

[prinzenrolle]

Hallo,
Problem:
Es soll eine Spannung von 24V geschaltet werden.
Ist das Steuersignal 0V sollen die 24V geschaltet werden, bei +5V soll der Ausgang aus sein.
Die Schaltung soll durch ändern von Widerständen möglichst flexibel sein,
so dass auch 10V oder 5V geschaltet werden können.

Die Last muss so geschaltet werden.
Ein n-Kanal MOSFet und die "Masse" schalten geht nicht,
da die Last Masse über das Gehäuse bekommt.

Folgende Schaltung habe ich mir vorgestellt:




VCC +24V
+5V + |------------------|
| .-. |
| | | |
.-. | | |
| | '-' ||-|
| | | ||>|
'-' |---------------||-+
| |/ |
--------| |
0V / 5V ___ |/ |> .-.
-|___|--| | | |Last
|> | | |
| | '-'
| | |
=== === |
GND GND ===
GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)


Problem: Die Differenz Ugs ist größer als 15V ist und das mögen die meisten Fets nicht.

Jemand eine andere Idee?

Vielen dank!

[Hubert.G]

Ein Spannungsteiler anstelle des Widerstands nach +24V, geht aber zu Lasten der Schaltzeit. Ein P-Fet sollte es auch sein.

[prinzenrolle]

Hallo,
so sollte es gehen und so war es gemeint oder:


VCC +24V
+5V + |------------------|
| .| |
| .-. |
.-. | | |
| | | | ||-+|
| | '-' ||->|
'-' |---------------||-+
| | |
----| .-. |
0V / 5V ___ |/ | | | .-.
-|___|--| | | | | |Last
|> | '-' | |
| | | '-'
| | | |
=== | |/ |
GND |- -| ===
|> GND
|
|
===
GND
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Vielen Dank

[Hubert.G]

Mit entsprechend dimensioniertem Spannungsteiler sollte es mit der genannten Einschränkung funktionieren.

[prinzenrolle]

Hallo,
was sind denn für Schaltzeiten ca. zu erwarten,
bzw. wie kann man diese berechnen.

Transistoren wahrscheinlich BC817-25 und Fet IRLIB9343


Danke

[Besserwessi]

Die Schaltzeit hängt von den Widerstandswerten, und dem FET ab. Bei sagen wir mal 1 K Ohm und 1 nF Gatekapaziät (ca. 5 A Fet) sollte man auf etwa 1 µs Schaltzeit kommen. Durch die Gate-Drain Kopplung eventuell auch ein bischen mehr. Wenn es wesentlich schneller gehen soll, müßte man noch extra Emitterfolger vors Gate schalten. Wenn die 1 µs ausreicht, dann sollte man es so lassen. Höchstens zur Sicherheit noch eine Zenerdiode parallel zum Gate.

Den ersten Transistor kann man sich sparen, wenn man die Signalinvertierung nicht braucht.

[shaun]

Auf jeden Fall eine Z-Diode zwischen S und G. Ansonsten sollte das so laufen.

[prinzenrolle]

Hallo,
vielen dank für die Antworten.

Die Invertierung (1 Transistor) wird benötigt.

Ich habe die Schaltung getestet und Sie funktioniert,
der Kollektorstrom der ersten beiden Transistoren habe ich mit 10mA kalkuliert.
Beim dauerhaften an erwärmt sich der Fet kaum, schalte ich ihn jedoch
mit 5us an und 5us aus, wird der Fet verdammt warm. Ich schalte zum Test mit 24V und eine last von ca. 20 Ohm also ca 1.2 Ampere.

Wieso erwärmt er sich nur beim Schalten der Last?

Welchen genauen Zweck würde eine Z-Diode zwischen Source und Gate erfüllen, und welche müsste es sein?

Versuche ich schneller als mit einer Periode von 2us zu schalten,
funktioniert dies nicht mehr ordentlich. (Ausgang mit dem Oszi angeschaut)

Wie kann Abhilfe geschaffen werden, oder was gibt es für Ideen?

Vielen dank für die Antworten!
Super Forum

Grüße

[shaun]

Ganz ehrlich: die Anforderung, 500000 mal in der Sekunde schalten zu müssen hättest Du vielleicht in Deinem Erstposting erwähnen sollen. Bei der dürftigen Beschreibung 24V - Masse an Chassis dachten wohl alle irgendwie an eine Lampe im LKW oder so ein Gedöns.
Dass der MOSFET sich beim Schalten erwärmt liegt daran, dass sich die Gate-Source-Kapazität "langsam" (Mikrosekunden-Bereich) über die Widerstände auf- bzw entlädt, während dessen ist der MOSFET im lnearen Bereich und verheizt U*I, die über ihm anliegt bzw fliesst.
Für Schaltzeiten im us-Bereich braucht man schon ordentlich Treiberstrom am Gate, Größenordnung ein bis mehrere Ampere!
Dazu gibt es spezielle Treiber, auch solche, die die Verwendung von N-Kanal MOSFETs als Highside-Schalter ermöglichen.

[prinzenrolle]

Hallo,
ich wollte ja nur mal wissen was mit dieser Schaltung zu erreichen ist.

Habe leider keine Infos gefunden wie Fets schneller geschaltet werden.

Die ca. 50KHz reichen fürs erste aus.

Wie ist das nun mit der Z-Diode, ich wäre da über eine Antwort sehr efreut.

Habe schon etwas gesucht aber nichts konkretes gefunden.


Danke und Gruß

[BASTIUniversal]

Hi!
Mehr Strom für das Gate erreichst du z.B. mit fertigen Treiber ICs (etwa den ICL7667) oder einem NPN und einem PNP in Kollektorschaltung.

Da die FETs am Gate einen max. Spannung von etwa 20V gegenüber Source verkraften, sollte man zur Spannungsbegrenzung eine Z-Diode einbauen. Ich verwende meistens 15V Z-Dioden (gibt es bei Reichelt in versch. Bauformen).
Einen FET mit eingebauter Z-Diode zw. Source und Gate habe ich noch nicht gesehen. Meinst du evtl. die Parasitäre Diode zwischen Drain und Source?

MfG
Basti

[shaun]

Richtig, und das Thema Treiber wird hier ständig aufs Neue diskutiert und immer wieder findet sich einer, der meint, es ginge auch ohne. Als Lastschalter würde ich davon profitieren, dass es langsam geht, weil dann Transienten vermieden werden. Für jegliche dynamische Anwendung ist ein Treiber welcher Art auch immer aber Pflicht. Rechne Dir mal aus, welche Energie Du brauchst, um die paar nF Gate-Kapazität ausreichend schnell aufzuladen, da kommt schon was zusammen!