FET-Schaltung so richtig (Anfänger bittet um Hilfe ;) )

[Thor_]

Hallo zusammen

Ich habe eine Anwendung, in der ich einen Leistungswiderstand benutzen möchte um eine Fläche zu wärmen. Der Leistungswiderstand hat 1 kOhm und eine max. Verlustleistung von 10Watt.

Ich plane das ganze nicht als PWM zu betreiben sondern einfaches "Ein/Aus" bei Über- bzw. Unterschreitung der Temperatur, es wäre also auch mit einem Relais realisierbar. Grundsätzlich möchte ich das aber nicht, um mal mit FETs gearbeitet zu haben (und weniger Platz nehmen sie auch noch weg;)).

Als FET habe ich mir den folgenden Typen rausgesucht: IRL3205, Steckbrief:


Gehäuse: TO-220AB
Gate threeshold Voltage: 2.0 - 4.0
Drain to Source Voltage: 55
Max. A110

Datenblatt gibt es hier: IRF3205 (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3205.pdf)

Motivation diesen Typen zu wählen war, dass er bei Reichelt erhältlich ist und er war auf der Bauteileliste von mikroco...... gelistet

Dies ist die Schaltung, die ich dazu entworfen habe. Ich habe mit einem anderen FET-typen den ich hier habe auf einem Breadbord schon in etwa das zusammen gestöpselt und im Grunde genommen funktioniert es.
Ich möchte nur noch von den Vollprofis diese Anwendung checken lassen und ihr habt sicher auch noch gute Anmerkungen / Ratschläge;)

26399

Liebe Grüsse, und danke
thor_

[Thomas E.]

Ich bin keinesfalls ein Vollprofi würde aber sagen das funktioniert so.

[Thor_]

Hallo zusammen

So:? 26402
Das ist mir jetzt nicht ganz klar wieso (wie gesagt, ich bin erst daran meine fehlenden Kenntnisse aufzuarbeiten;)), könntest du darüber ein paar Worte verlieren?

Ausserdem noch eine Frage: ich möchte das Ganze ja "Richtig" lernen, nciht einfach etwas haben das funktioniert aber ich keine Ahnugn habe wieso;)

Aus dem Datenblatt entnehme ich:

Turn-On Delay Time ––– 14 ns
Rise Time ––– 101 ns
Turn-Off Delay Time ––– 50 ns
Fall Time ––– 65 ns

Davon ausgehend, dass das die einzigen Angaben zum Zeitverhalten sind gehe ich davon aus, dass das Layout so auch für PWM verwendbar wäre?
gehe ich Rehcht in der Annahme, dass die kritischen Bauteile dann wären:
R1: So dass Gate schnell genug leitend wird und
R2: So dass das Gate sich schnell genug entlädt?

Wie berechnet man dann diese Werte?

Grüsse
Thor_
und BTW: danke!;)

ns

[Hubert.G]

Aus dem Datenblatt entnehme ich:

Turn-On Delay Time ––– 14 ns
Rise Time ––– 101 ns
Turn-Off Delay Time ––– 50 ns
Fall Time ––– 65 ns

Davon ausgehend, dass das die einzigen Angaben zum Zeitverhalten sind gehe ich davon aus, dass das Layout so auch für PWM verwendbar wäre?
gehe ich Rehcht in der Annahme, dass die kritischen Bauteile dann wären:
R1: So dass Gate schnell genug leitend wird und
R2: So dass das Gate sich schnell genug entlädt?

Wie berechnet man dann diese Werte?

Grüsse
Thor_
und BTW: danke!;)

ns

Wenn du es schnell haben willst, ist R1 zu groß, sollte nicht größer als 100Ohm sein.
R2 ist nicht zum Entladen des Gate gedacht, das muss über die Ansteuerschaltung geschehen.
Die Geschwindigkeit der Umladung des Gate ist ja auch von der Ansteuerschaltung abhängig, wieviel Strom kann diese sourcen und sinken und wie schnell.
Wenn du einen µC zur Ansteuerung verwendest, ist mit diesem FET die PWM-Frequenz mit etwa 5kHz begrenzt.
Wenn deine Heizung 1kOhm hat, dann passt das mit den 10W bei 12V sicher nicht.

[PsiQ]

R2 bildet mit R1 einen Spannungsteiler am Gate.
Das ist wegen 1k : 10k hier relativ egal, kann aber im zweifelsfall in Kombination mit einer Z-Diode helfen,
unter der kritischen (kaputtgeh) Gatespannung (meist +/- 20V) zu bleiben.

R2 dient hier wohl hauptsächlich dazu, den Mosfet sicher abzuschalten, wenn R1 in der Luft hängt.
(Ich mache das auch gerne mit 10k bis 100k).

Sonst kann es dir beim Probeaufbau mit einem Motor oder ähnlichem "gefährlichen" passieren,
dass der plötzlich losdreht wenn man wo anfasst oder gar "von Geisterhand".
- Beim Transistor ist das ungefährlich, aber beim Mosfet reicht schon eine geringe Ladung um leitend zu werden.


Zur Heizleistung:
Bei 12V und 1k = 1000 Ohm fließen nur 12mA.
Das ergibt eine Heizleistung im Bereich einer dunklen LED ... Also quasi nichts.
Du solltest da schon auf das 10-fache gehen um überhaupt was zu merken.

Die 10W sind ja nur die Maximalbelastbarkeit über der der Widerstand zu heiß wird (90°C++) und kaputt geht.

Du solltest um was zu merken da eher einen 25 Ohm Widerstand verwenden.
Sowas in der Richtung:
http://www.conrad.de/ce/de/product/411590/

Bei 12V und 27 Ohm ergibt sich eine Heizleistung von ca 5 Watt.
Das überlastet den Widerstand nicht (je nach Dämmung/Umgebungstemp), aber er wird gut warm.

- - - Aktualisiert - - -

http://postimg.org/image/ox45r7f2t/ <= Beispiel

Diese Beispiel-Ding oben von mir funktioniert über 1khz noch astrein, bis wohin hab ich nicht geprüft.
-- Du siehst wieder den Sicherheits-Pulldown mit 10k am Gate--

Der NE555 kann bis 200mA an dem Steuerpin "treiben", (über den 100Ohm Widerstand zum Gate hin)
wobei nach GND (entladen) glaub besser klappt, wenn mein trüber Verstand es noch richtig weiß.

-- Die Z-Diode (D3) am Eingang zum NE555 kann bei Betrieb mit 12V entfallen,
die schützt nur den NE555 vor Spannung über 18V. Kabelfarben etc einfach ignorieren, war ne Anleitung ;-)

[Thor_]

Hallo zusammen

Vielen dank für eure Antworten und Verbesserungsvorschläge, ich werde die einfliessen lassen, mindestens die fertige Schaltung stell ich hier dann vor (auch wenn nichts neues dabei sein wird;))
mit dem Wert des Widerstandes habe ich mich natürlich schön selber vera...., ich habe alle Aufmerksamkeit auf die restliche Auslegung gelegt, bestellen tu ich dann einen anderen;)

Also, vielen Dank euch!
Von mir aus kann dieses Thema als "gelöst" markeirt werden.

edit...


@Jürgen (hab deinen edit nicht gesehen)
Coolen Schaltplan den du noch angehängt hast. Das mit dem Entladen nach GND hat ja auch schon jemand anders erwähnt, finde den Beitrag hier aber gerade nicht mehr (gelöscht?)).
Nur eine kleine Frage: Schreien bei dem BUZ11 nicht immer alle auf weil der doch so alt sei?:) Aber alle verwenden ihn doch noch?;)

[PsiQ]

(Kann eventuell sein, dass bei mir das mit dem "nach GND entladen" vorm edit kürzer drinstand, oder jemand hats wieder raus weils von mir schon kam)

Der Buz11 ist zwar "alt", aber meist um ein vielfaches gut genug (30A sind viel!),
und häufig billig zu bekommen (nicht beim Conrad).
+ UND das to220 Gehäuse ist gut und einfach zu löten und zu kühlen :-)

Ich habe noch den IRL3803 (Logic Level N-Fet) und den IRF4905 (P-Fet) in meinem Standard-Repertoire.
- Die können einfach extrem viel Strom, aber halt bei niedriger Spannung.

Wenns einfach als solider Relaisersatz sein soll, aber bissl teurer,
gibts bei Reichelt noch den BTS555 (und die kleineren Brüder). PROFet .. Protected FETs mit IC/Logic/Treibern, Schutzbeschaltung etc, für den KFZ Bereich.
Da ist eine Spannungsverdoppler mit drin, so dass der integrierte N-FET auch [+] schalten kann,
so wie ein normales Relais meist auch [+] schaltet. (schau dir ruhig mal das Datenblatt vom BTS555 an)

Der möchte evtl noch einen Vorwiderstand an der Steuerleitung, und bei Induktivität ne Freilaufdiode, kostet aber auch 8 Euro.
-- ABER -- durch die interne Logik/Zusatzschaltung, nur für langsames PWM oder schalten geeignet ( wobei langsam noch 150Hz sein kann).

- - - Aktualisiert - - -

EDIT: Sicherheitshalber:
Das wurde schon geklärt (1. Schaltplan falschrum gepolt), aber denk daran:
N-Fet, ohne Step-Up-Wandler kann nur [-] takten, kein [+].

Im BTS555 wird zwar auch ein N-Fet im [+] Zweig verwendet,
das klappt aber nur, weil der IC intern einen Spannungswandler hat der das Gate um ca +5V..10V gegenüber der Versorgungsspannung erhöht.