P-FETs funktionieren nicht

[Donevan]

Hallo zusammen!

Ich bekomme diese MOSFETs einfach nicht zum "laufen" ... Im ersten Versuch hat der Transistor weder sauber abgeschaltet, noch sauber angeschaltet, er hat einfach immer 1-3V durchgelassen. Also alles weggeschmissen und neu gemacht, jetzt habe ich einen Kurzschluss zwischen Source und Masse. Warum, weiß ich auch nicht ... Ich habe alles durchgeprüft, die Lötstellen sind eigentlich alle voneinander getrennt. Aber von Source nach GND gemessen habe ich 3,3kOhm im Transistor, von denen ich nicht weiß, woher die kommen sollen ... Daher kommt aber wohl der Kurzschluss ...

Ich nehme an, dass ich irgendwo in den Grundlagen schon was nicht kapiert habe.

So wie ich es aber verstanden habe, schaltet ein P-FET positive Spannung von Source nach Drain.
So wie ich es verstanden habe, schaltet der Transistor ab, wenn die Spannungen an Gate und Source identisch sind. Deshalb habe ich einen Pull-Up eingebaut, dank dem die Spannungen (zumindest laut Multimeter) auch tatsächlich identisch sind.
So wie ich es verstanden habe, muss ich beim P-FET das Gate gegen Masse / 0V ziehen, damit der Transistor durchschaltet. Das sollte später ein Schalter übernehmen. So lange ich am Basteln und rumprobieren bin und die Platine nicht im Gehäuse sitzt, sollte den Schalter allerdings ein Jumper simulieren. An dem hängt ein 2,2kOhm Vorwiderstand, weil ich das Gate etwas schonen wollte hinsichtlich Einschaltstrom usw.


Das ist irgendwie auch schon alles, was ich über P-Kanal-MOSFETs weiß ... Irgendwo muss ich ja etwas Grundlegendes so ziemlich falsch machen, sonst würden meine Schaltungen nicht ständig Rauchzeichen von sich geben oder alles tun, aber nicht was sie sollen. Ich hab schon mehrere Transistoren durchprobiert, mehrere Widerstände.. Es wurde nichts besser, eher nur schlimmer. Bis auf die 22kOhm Pull-Up-Widerstand, damit hat der vorige Transistor erstmalig zumindest sauber abgeschaltet, weshalb ich den Wert schlicht übernommen habe.

32819

Kann ich die Widerstände (Pull-Up- und Gate-Widerstand) irgendwie ausrechnen?

Als Fehlerquelle bleibe vermutlich nur noch ich übrig ... :confused: Deswegen frage ich mal nach, weil wenn ich das endlich mal hinbekomme, macht es vielleicht auch wieder mehr Spaß, als immer nur auf der Stelle zu treten. Ist immerhin mein achter Versuch mittlerweile einfach nur einen Pi an- und auszuschalten, ohne dass der gleich Feuer fängt ...

Nachdem es bestimmt wieder jemanden gibt der was schreiben will von wegen "Wie dumm" oder "So viele Anfängerfehler" ... Ich bräuchte nicht fragen, wenn ich es wüsste.

Bin für jede Hilfe und jeden Tipp dankbar ;) Aber bitte nicht schelten für die womöglich kapitalen Fehler in meinem Entwurf :)


Liebe Grüße
-Don

[Manf]

Nachdem es bestimmt wieder jemanden gibt der was schreiben will von wegen "Wie dumm" oder "So viele Anfängerfehler" ... Ich bräuchte nicht fragen, wenn ich es wüsste.
Du wirst lachen, genau so etwas wurde geschrieben und dann eben nach Absprache im Forum wieder herausgenommen weil es leider nicht weiterführt.

Die Schaltung sollte nach dem üblichen Muster auch mit einem Widerstand von Drain nach Masse ergänzt werden und es sollten die Spannungen gegen Masse in den Zuständen notiert werden.

https://www.google.de/search?q=p+mosfet+test+circuit&client=firefox-b&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjysbGkxejVAhVELhoKHa1LCwEQ_AUICigB&biw=1416&bih=881

So sollte es gehen, wenn nicht dann sehen wir weiter.

32820

[HaWe]

hallo,
dieses Thema finde ich auch sehr interessant. Wenn ich da einmal eine Anschlussfrage stellen dürfte -
wie kann man einen n-MOS für solche Zwecke verwenden, z.B. einen n-MOS IPD079N06L3 ? Wie müsste man dann den evtl. Transistor schalten, denn ich könnte mir vorstellen, dass er das Signal aus dem Arduino invertieren müsste?

[vohopri]

Hallo Don,

ich habe dir schon früher geantwortet und die Forenmoderation hat gemeint, so knapp wie ich formuliert habe, klingt das hart, und das könnte einen Fragesteller entmutigen. Vielleicht ist an der Kritik was dran, und auch wenn ich gerade nicht viel Zeit habe, werde ich nochmals Formulierungen schmieden.

Deine Fehlerbeschreibung macht es schwer, dir punktgenau Hilfestellung zukommen zu lassen. Was genau gemacht wurde, ist nach deiner Beschreibung nicht sicher nachvollziehbar. Darum sind auch alle Antworten mit einer gewissen Unsicherheit behaftet.
Als Elektronik Einsteiger sollte man sich sorgfältiges Arbeiten angewöhnen. Das ist zwar jedem klar, aber erst mit einiger Übung erfahren wir, was wichtig ist. Und oft stellt einem die eigene Ungeduld ein Bein. Du selbst kannst ja für dich prüfen, ob das bei dir der Fall ist.

So viele Fragen sind offen geblieben, dass man nicht im Detail erkennen kann, was passiert ist. Das ist kein Grund, sich entmutigen zu lassen, es sind ganz einfache Teilschritte, die man abarbeiten kann. Gleichzeitig ist es ein gutes Training, da man mit der Zeit immer früher an diese Details denken wird. Ich versuche mal die Fragen zu präzisieren:

Poste doch bitte ein VOLLSTÄNDIGES Schaltbild deiner Testschaltung. Dein Bild zeigt an einem Pin ein Kreuzchen, was hängt dort dran?

Wie sehen Spannungen an den Anschlüssen des pmos und an allen anderen Knoten der Schaltung im Ein- und im Aus Zustand aus? Wenn diese Info da ist, kann man oft überraschend viel erkennen, aber genau und vollständig sollten die werte scon vorliegen.

Was meinst du genau, dass die Schaltung nicht funktioniert? Zwischen welchen Punkten hast du da versucht zu messen und womit hast du gemessen?

Hast du die FETs IMMER ESD geschützt? Kannst du eigentlich sicher sein, dass du sie nicht schon mit durchschlagenem Gate eingebaut hast?

Dein Schaltbild scheint IM PRINZIP schon richtig zu sein, aber ob die Pinbelegung richtig ist, kann ich nicht sagen da ich das Datenblatt für diese Bauform in der mir verfügbaren Zeit nicht finden konnte. Wo hast du denn die Pinbelegung her? Poste doch bitte das Datenblatt, du brauchst es unbedingt und uns könntest du das Unterstützen deiner Arbeit erleichtern. Noch einen zweiten Schwachpunkt hat deine Schaltung: Schau im Datenblatt die GS Schwellenspannung nach und rechne sie dir nach der Schaltung aus (Spannungsteiler) und miss sie nach. Nach meiner Information wird die nötige GS Schaltspannung so nicht sicher erreicht. Der 22k Widerstand könnte ein 47k Wid. sein und bessere Ergebnisse liefern.

Und so nebenbei, wo hast du den irf9024 bezogen? Er scheint gar nicht so schlechte Daten zu haben, aber ist möglicherweise kaum mehr erhältlich.

Übrigens:
Ein High side switch ist mit pmosfets sehr einfach zu realisieren. Das wurde z.B. hier gemacht und entspricht genau deiner Fragestellung:

https://www.roboternetz.de/community/threads/67280-Lithium-Ionen-Akkus-verwenden


(https://www.roboternetz.de/community/threads/67280-Lithium-Ionen-Akkus-verwenden)

[Peter(TOO)]

Wenn ich da einmal eine Anschlussfrage stellen dürfte -
wie kann man einen n-MOS für solche Zwecke verwenden, z.B. einen n-MOS IPD079N06L3 ? Wie müsste man dann den evtl. Transistor schalten, denn ich könnte mir vorstellen, dass er das Signal aus dem Arduino invertieren müsste?
Du willst die Hight Side mit einem N-FET schalten?

Das Problem ist, dass die Gate-Spannung positiver als die Spannung am Source sein muss.

Wenn dein N-FET bei UGS 5V sauber schaltet, muss UG in obiger Schaltung auf +17V (12V+5V) gelegt werden.

Entweder hast du eine entsprechende Hilfsspannung oder du musst die selber erzeugen.
Da gibt es dann auch verschieden Trick-Schaltungen.

Wie z.B. diese hier:
http://www.electro-tech-online.com/attachments/bootstrapped-mosfet-png.12333/
Das Problem dabei ist, dass sich das C natürlich entlädt, die Schaltung muss also von Zeit zu Zeit wieder ausschalten, damit das C wieder geladen wird. Funktioniert bestens, bei z.B. einem PWM Ausgang, welcher aber nie länger auf 100% stehen darf!

Es gibt auch MOS-FET-Treiber welche diese Schaltung integriert haben, aber auch mit der selben Einschränkung.
z.B. den LTC4440:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4440fb.pdf

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -

Hallo -Don,

32819

Die Schaltung wäre so weit richtig!

Ein Problem ist natürlich, dass du keinen Lastwiderstand zwischen Drain und Masse angeschlossen hast.
So ein FET sperrt eben nie wirklich ganz, das bleiben Leckströme, meist im Bereich einiger µA. Ein DVM (Digital Volt Meter) hat einen Innenwiderstand von meist um die 10 MOhm. Da fallen schon bei dem Leckströmen ein paar Volt ab, du misst also Mist.

ESD ist natürlich auch ein Problem. Wenn du geladen bist, verträgt das Gate keine kV. Allerdings ist das Problem im Sommer bei feuchter Luft weniger ein Problem. Aber im Winter so unter 45% RL, merkst du es selber, wenn es dir an der Türfalle eine wischt.

Und noch die Frage nach der Herkunft des IRF9024. Die Chinesen fälschen gerne auch Halbleiter. Passende Typen werden über offenem Feuer in Hinterhöfen ausgelötet, da fragt keiner nach der maximal erlaubten Löttemperatur ....
Auch werden passende Gehäuse einfach abgeschliffen und neu beschriftet, da kann dann alles Möglich, oder auch gar kein Chip, drin sein.

Und das Wichtigste:
Dein praktischer Aufbau muss nicht wirklich deinem gezeichneten Schema entsprechen. :-(
Wenn du deinen IRF9024 von der falschen Seite betrachtest, sind G und S vertauscht, das funktioniert auch nicht.
Irgenwer mit praktischer Erfahrung hier hat in seiner Signatur stehen:
Kaum macht man es richtig, funktioniert es auch.

Das Schema und Aufbau nicht übereinstimmen passiert übrigens auch den Profis ab und zu.

MfG Peter(TOO)

[HaWe]

Das Problem ist, dass die Gate-Spannung positiver als die Spannung am Source sein muss.

Wenn dein N-FET bei UGS 5V sauber schaltet, muss UG in obiger Schaltung auf +17V (12V+5V) gelegt werden.

Entweder hast du eine entsprechende Hilfsspannung oder du musst die selber erzeugen.
Da gibt es dann auch verschieden Trick-Schaltungen.

Wie z.B. diese hier:
http://www.electro-tech-online.com/a...fet-png.12333/
Das Problem dabei ist, dass sich das C natürlich entlädt, die Schaltung muss also von Zeit zu Zeit wieder ausschalten, damit das C wieder geladen wird. Funktioniert bestens, bei z.B. einem PWM Ausgang, welcher aber nie länger auf 100% stehen darf!
danke, Peter, das klingt allerdings sehr kompliziert. Einfacher, auch mit "umgepoltem" Ausgang - vergleichbar mit Manfs Schaltung und auch für dauerhaft 100% pwm - geht es also nicht?

[Peter(TOO)]

Hallo,

dEinfacher, auch mit "umgepoltem" Ausgang - vergleichbar mit Manfs Schaltung und auch für dauerhaft 100% pwm - geht es also nicht?
Du musst ALLES umpolen, dann geht es. :-)
Dann schaltest du aber die Low Side, also gegen Masse.

Wenn man die Kondensatoren gross genug wählt, kann das schon ein paar Minuten den Pegel durchhalten. Dann bekommst du aber andere Probleme:
1. Der Ladestrom durch den Elko wird recht gross.
2. Die Zeit ist sehr von der Temperatur abhängig, der Leckstrom durch den Kondensator und das Gate nehmen mit der Temperatur zu.
3. Der On-Widerstand ist abhängig von UGS, nimmt also mit der Entladung von C zu.


Also entweder mit dem N-FET gegen Masse schalten oder du brauchst eine Hilfsspannung, wenn du die Hight Side mit einem N-FET schalten willst.
Für 100% PWM, also ein statisches Signal, brauchst du dann auch eine statische Hilfsspannung.

In Problem ist, dass es nicht zu jedem N-FET einen identischen P-FET gibt. Für statische Signale spielt dies aber in den meisten Fällen keine Rolle.
Bei geschalteten Signalen kann das aber eine Menge ärger machen, z.B. weil unterschiedliche Kapazitäten zu unterschiedlichen Schaltzeiten führen. Bei einer Halbbrücke leiten dann z.B. beide Transistoren kurzzeitig zur selben Zeit, was einem Kurzschluss entspricht. Wenn das nur alle paar Minuten vorkommt ist das kein Problem. Bei 1kHz kann man dann aber schnell einmal Eier auf dem FET kochen.

Deshalb werden Halbbrücken gerne nur mit identischen N-FET aufgebaut. Da ist dann die Einschränkung mit dem Bootstrap eigentlich keine.

MfG Peter(TOO)

[HaWe]

ich habe für "meinen" n-MOS (IPD079N06L3 max 60V, 50A) eine recht einfache Schaltung gefunden, sogar ohne Transistor - geht das nicht auch so?

32823

[Peter(TOO)]

ich habe für "meinen" n-MOS (IPD079N06L3 max 60V, 50A) eine recht einfache Schaltung gefunden, sogar ohne Transistor - geht das nicht auch so?

32823
Klar gehts auch so, wenn Low Side geschaltet OK ist.

MfG Peter(TOO)

[Donevan]

Oh Gott, so viele Antworten! Tut mir Leid dass ich mir so viel Zeit gelassen habe mit dem Antworten, hatte leider kaum Zeit mich damit zu beschäftigen.

@Manf:
Wozu genau brauche ich diesen zusätzlichen Widerstand? Theoretisch müsste ja der Strom über den Raspberry Pi, den der Transistor schalten soll, in Richtung 0V abfließen.


@vohopri:
Was ich genau gemacht habe, würde ich selber gerne wissen, es war irgendwann nur noch Trial&Error, als mir die Ideen ausgegangen sind. Im Prinzip wollte/will ich nur 5V durchschalten, was aber mit mehreren Kombinationen von Widerständen und Transistoren nicht funktioniert hatte. Das Schaltbild wie ich es gepostet habe ist, so weit wie ich es ausgearbeitet habe, "vollständig" - mehr gibt es nicht. Es sollte eigentlich eine Vorstufe sein zu einer tatsächlichen Kombination aus Akku, Schalter, Transistor und Raspberry Pi, mit dem ich quasi den Roboter später einschalten wollte, wenn die Elektronik im Gehäuse sitzt ... Es gab zwar mal mehr, aber hat sich auch irgendwann aus heiterem Himmel selbst in Brand gesteckt, also habe ich nochmal bei 0 angefangen. Anstelle des Kreuzes soll eigentlich ein Raspberry Pi angeschlossen werden, ich hab aber zu viel Bammel, dass der mir auch wieder kaputt geht.. Deswegen ist da momentan nichts dran.
Die Spannung an Source ist 3,7V in Ruhe bzw. wenn die Powerbank sich aktiviert (= wenn Strom fließt) 5,0V. Am Gate liegen 0V an, außer ich ziehe den Jumper, dann sind es 3,7/5,0V, also zumindest laut Multimeter identisch zur Source. Am Drain-Pin waren bei gestecktem Jumper irgendwas um die 3V schwankend (Source gegen Masse in dem Fall auch), weil offenbar eine ganze Menge in Richtung Minuspol abgehauen ist, zumindest der Temperatur des Transistors nach zu urteilen.
Sicher sein, dass das Gate schon kaputt ist, kann ich nicht, ich pack die Teile aus der Tüte in das Sortierregister und da liegen sie dann rum, bis ich sie brauche. ESD-Schutz habe ich mir nie Gedanken drum gemacht, deswegen in meinem Fall wohl eher "Setzen, Sechs" ... Weil ich mir nicht sicher sein kann habe ich ja schon mehrere probiert für jeden Typ.
Was hat es mit der GS-Spannung auf sich? Muss ich nicht "einfach nur" das Gate auf 0V ziehen, damit der MOSFET schaltet? Oder sollte die Spannungsdifferenz in dem Bereich liegen, der im Datenblatt steht (wäre hier -2 bis -4 Volt)? Den Punkt verstehe ich gerade nicht ganz..

Ich beziehe meine Teile immer von Reichelt. Der FET wäre hier zu finden: Link (Reichelt) (https://www.reichelt.de/IRFU-IRFZ-Transistoren/IRFU-9024N/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=41735&GROUPID=2894&artnr=IRFU+9024N&SEARCH=irf%2B9024). Hab ihn nur in meinem Schaltbild auch noch falsch benannt .. Mist! Das Datenblatt ist auch bei Reichelt verlinkt: Link zum Datenblatt (http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRFR9024N_IRFU9024N_IR.pdf)


@Peter(TOO):
Einen Lastwiderstand habe ich momentan nicht angeschlossen, weil ich kein 5V-Gerät als Alternative zum Pi habe, um das es im Zweifelsfall nicht schade wäre. Einen Pi möchte ich nicht anschließen, so lange es nicht sicher funktioniert. Ich habe schon 3 in Rauch aufgehen lassen, genauso wie diverse ICs. Je mehr Teile ich bei meinen Versuchen zerstöre, desto teurer wird es wieder und desto länger ist dann auch Feierabend bis wieder genug übrig ist zum Nachbestellen. Ich benutze schon extra nicht mehr Netzteile etc., sondern Powerbanks oder USB-Hubs, weil die abgesichert sind ...
Gate und Source können eigentlich nicht vertauscht sein, darauf hab ich eigentlich extra geachtet und mich auf die Pinbelegung auf Seite 9 im Datenblatt verlassen.



Vielen lieben Dank auf jeden Fall an alle, die sich hier solche Mühe für mich gemacht haben! :):oops: Das bringt mich auf jeden Fall schonmal weiter!

Vor Samstag komme ich leider immer noch nicht an meinen Basteltisch, aber dann werde ich es nochmal probieren, diesmal mit 47k-Pullup und dem zusätzlichen Widerstand am Drain. Ich melde mich dann, ob es wieder eine Indianerschaltung geworden ist oder nicht..

Danke nochmal an euch alle! :)

LG,
-Don

[Donevan]

Hallo zusammen,

es scheint tatsächlich so, als hätte ich es hinbekommen :) Ich habe einen neuen Transistor aus meinem kleinen Vorrat genommen, auf eine neue Platine gelötet und eure Tipps dabei übernommen.
Der Vorwiderstand am Gate ist gleich geblieben (2,2kOhm), der Pull-Up ist nun ein 47kOhm-Widerstand. Am Drain hängt nun ein 100kOhm-Widerstand. Dessen Größe hab ich willkürlich gewählt, wusste nicht wie groß er genau sein muss.

Ergebnis: Bei gezogenem Jumper liegen am Ausgang 0V an. Ist er gesteckt, liegen 5V an. Habe dann später die Testkabel durch USB-Buchsen ersetzt für die Anschlusskabel und noch zusätzlich eine Status-LED aufgelötet, die auch durch einen Jumper deaktiviert werden kann. Als immer noch nichts "gebrannt" hat, habe ich es doch noch probiert und den Pi angesteckt. Läuft alles wunderbar. Der Transistor wird nicht heiß, der Pi läuft stabil.. Keine Rauchzeichen, kein Abstürzen, alles tadellos :) Jetzt wo ich zumindest was die Grundlagen betrifft weiß wie es geht, kann auch endlich wieder was voran gehen :)

Der aktuelle Schaltplan:
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Die Schaltzeichen sind immer noch falsch, es ist immer noch Kuddelmuddel, bitte nicht meckern, so tu ich mich beim Nachlöten am leichtesten. Status-LED ist nicht mit im Plan, die ist nur für Tests mit auf der Platine und wird später nicht verwendet..

Foto vom Aufbau:
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Danke nochmal an alle, die Tipps gegeben haben! :)

Liebe Grüße,
Don

[Peter(TOO)]

Hallo Don,

Die Schaltzeichen sind immer noch falsch, es ist immer noch Kuddelmuddel, bitte nicht meckern, so tu ich mich beim Nachlöten am leichtesten.
Da liegt noch viel Verbesserungspotential drin. :-)
Wobei bei den Schaltzeichen nur der FET noch wirklich falsch ist.

Die Schaltung sollte so gezeichnet werden, dass man die Funktion schnell erkennt.

z.B. bilden R0 und R1 einen Spannungsteiler. Also zeichnet man die am Besten in einer Linie.
Nach Möglichkeit Zeichnet man die Betriebsspannung oben und die Masse unten, bzw. wenn man eine +/- Versorgung hat, die Masse in der Mitte, die positive Spannung oben und die Negative unten.

Zudem zeichnet man Eingänge möglichst links und Ausgänge rechts. Das Signal läuft dann von links nach rechts.
Läuft ein Signal von rechts nach links, ist es eine Rückkopplung.

So wäre es auch übersichtlicher die beiden USB-Stecker links und recht anzuordnen, mit dem Masse-Pin nach unten.

Ein grober Fehler ist noch, dass Gnd der linken Buchse nicht mit Gnd der rechten Buchse verbunden ist.
Mit einer besseren Anordnung würde so etwas auch einfacher auffallen. :-)

Der Sinn des Schemas ist nicht nur die Verbindungen zwischen den Bauteilen richtig anzugeben, sondern alles auch so Darzustellen, dass man die Funktion schnell erkennt.

Die ersten mit dem Computer erstellten Schaltpläne, bestanden einfach aus allen Bauteilen und an jedem Pin befand sich ein Label. Mit Graphik hatte man es damals noch nicht so. Ist für jeden Computer kein Problem daraus ein Netzliste zu erstellen und damals das Steuerband für einen Wire-Wrap-Automaten zu erstellen.
Aber wenn sich so eine Schaltung auf 10 A1 Seiten ausgedehnt hat, brauchte man Stunden um nur herauszufinden an welche Pins ein bestimmtes Signal geht. :-(

Diese Schaltung (Multivibrator) erkennt man auf den ersten Blick:
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Auch wenn du keine Ahnung von Elektronenröhren hast, erkennst du auch hier die Funktion:
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Hier ist nur T1 gedreht und es dauert einen Moment länger:
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Elektrisch ist dies auch richtig. :-(
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(einfach die LEDs durch widerstände ersetzen.)


MfG Peter(TOO)