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D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
08:51
 

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds? (Elektronik)

Ich experimentiere gerade mit einem N-Channel Mosfet (IPT012N08N5). Der Mosfet soll mit einer Vgs Spannung von 10V eine Vds Spannung von bis zu 70V schalten. Mir stehen dafür zunächst zwei völlig unabhängige Stromquellen zur Verfügung. Wenn ich einen Low-Side Switch aufbaue, also den Minus-Pol schalte gelingt das problemlos. Nun möchte ich aber High-Side (Plus Pol) schalten. Das gelingt nur solange Vds deutlich unter Vgs bleibt. Ansonsten wird der Mosfet sehr schnell sehr heiß.
Das selbe habe ich versucht mit einem MIC5019 (High-Side-Treiber mit Ladungspumpe) umzusetzen, habe ein ähnliches Ergebnis: Sobald sich Vds Vgs annähert wird der Mosfet sehr heiß.

Gibt es da irgendeine Möglichkeit eine höhere Spannung zu schalten? Vielleicht einen isolierten Gate Treiber?

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
09:26

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Vielleicht einen isolierten Gate Treiber?

Isdoliert muss der nicht sein, aber es muss eben ein richtiger High-Side Treiber sein, kein Spielkram wie der MIC5019.

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
09:34

@ xy

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » Vielleicht einen isolierten Gate Treiber?
»
» Isdoliert muss der nicht sein, aber es muss eben ein richtiger High-Side
» Treiber sein, kein Spielkram wie der MIC5019.

Du meinst also es liegt am Treiber IC und mit dem richtigen IC wird das funktionieren? Auf jeden Fall war es ein riesen Spaß an den MIC5019 4 Drähte für den Versuchsaufbau anzulöten :-) 1,2x1,2mm.

Kannst Du mir ein Beispiel für einen besseren Treiber IC nennen?
(Ich möchte später mit einem uC mit 5V schalten. Insofern ist eine integrierte Ladungspumpe sicher kein Fehler, wobei der RDSon bei diesem Mosfet auf bei 5V noch ganz in Ordnung ist.)

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
09:39

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Kannst Du mir ein Beispiel für einen besseren Treiber IC nennen?

Es gibt eine enorme Auswahl, je nach Anwendung. Was ist deine genaue Anwendung?

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
09:45

@ xy

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

Ich möchte mit einem uC (5V) einen Haufen MosFets schalten (4-8 Stück), die bis zu 120A von einer Stromquelle zu einem LiFePo4 Akku schalten.

Genauer: Ich möchte mit dem uC die Spannung am Akku messen und wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist sollen die Mosfets die Stromquelle vom Akku trennen. Also quasi eine Art Schutzschaltung.

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
09:49

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Ich möchte mit einem uC (5V) einen Haufen MosFets schalten (4-8 Stück), die
» bis zu 120A von einer Stromquelle zu einem LiFePo4 Akku schalten.
»
» Genauer: Ich möchte mit dem uC die Spannung am Akku messen und wenn eine
» bestimmte Spannung erreicht ist sollen die Mosfets die Stromquelle vom Akku
» trennen. Also quasi eine Art Schutzschaltung.

Also statischer Betrieb und sehr geringe Schalthäufigkeit?

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
09:56

@ xy

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Also statischer Betrieb und sehr geringe Schalthäufigkeit?

Ja richtig. Das ist natürlich wichtig zu wissen.

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
10:05

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » Also statischer Betrieb und sehr geringe Schalthäufigkeit?
»
» Ja richtig. Das ist natürlich wichtig zu wissen.

Da würde ich Photovoltaiktreiber ins Auge fassen, z.B. von Vishay VOM1271T.

Aber unbedingt kontrollieren ob man beim Schaltvorgang in der SOA des MOSFET bleibt!

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
10:28

@ xy

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » » Also statischer Betrieb und sehr geringe Schalthäufigkeit?
» »
» » Ja richtig. Das ist natürlich wichtig zu wissen.
»
» Da würde ich Photovoltaiktreiber ins Auge fassen, z.B. von Vishay
» VOM1271T.
»
» Aber unbedingt kontrollieren ob man beim Schaltvorgang in der SOA des
» MOSFET bleibt!

Vielen Dank. Ich habe das Datenblatt angeschaut und versuche mal zu verstehen: Der Photovoltaik Treiber hat auf der einen Seite eine LED. Die möchte 1,4V bei 12mA. Auf der anderen Seite ist eine Solarzelle, die bei einer Last von 5mA 8,1V und bei einer Last von 30mA 8,9V liefert. Mit dieser Spannung kann ich das Gate des Mosfets ansteuern. Wenn die LED ausgeschaltet wird, dann unternimmt der Treiber irgendetwas, damit das Gate möglichst gegen Masse gezogen wird. Habe ich das richtig verstanden?

Ich sehe folgendes Problem: Ich habe vorhin einen Versuch mit dem Mosfet gemacht. Ich habe versucht mit dem Mosfet den Pluspol zu schalten (High Side Beschaltung). Die Spannung, die ich dabei an Gate angelegt war kam aus einer Batterie, war also völlig unabhängig von der geschalteten Spannung. Die geschaltete Spannung kam aus dem Labornetzgerät. Sobald die geschaltete Spannung sich der Gate-Spannung angenähert hat, ist der Mosfet sehr schnell heiß geworden. Warum weiß ich leider nicht aber ich habe daraus geschlussfolgert, dass die geschaltete Spannung niedriger als die Gate Spannung sein muss. Habe ich mit dem Photovoltaik Treiber nicht genau dieselben Bedingungen geschaffen?

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
10:41

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Vielen Dank. Ich habe das Datenblatt angeschaut und versuche mal zu
» verstehen: Der Photovoltaik Treiber hat auf der einen Seite eine LED. Die
» möchte 1,4V bei 12mA. Auf der anderen Seite ist eine Solarzelle, die bei
» einer Last von 5mA 8,1V und bei einer Last von 30mA 8,9V liefert.

So viel Strom liefert die Solarzelle nicht.


» Mit
» dieser Spannung kann ich das Gate des Mosfets ansteuern. Wenn die LED
» ausgeschaltet wird, dann unternimmt der Treiber irgendetwas, damit das Gate
» möglichst gegen Masse gezogen wird. Habe ich das richtig verstanden?

Ja.


» Ich sehe folgendes Problem: Ich habe vorhin einen Versuch mit dem Mosfet
» gemacht. Ich habe versucht mit dem Mosfet den Pluspol zu schalten (High
» Side Beschaltung). Die Spannung, die ich dabei an Gate angelegt war kam aus
» einer Batterie, war also völlig unabhängig von der geschalteten Spannung.
» Die geschaltete Spannung kam aus dem Labornetzgerät. Sobald die geschaltete
» Spannung sich der Gate-Spannung angenähert hat, ist der Mosfet sehr schnell
» heiß geworden. Warum weiß ich leider nicht aber ich habe daraus
» geschlussfolgert, dass die geschaltete Spannung niedriger als die Gate
» Spannung sein muss.

Du musst da irgendwas falsch machen. Zeichne doch mal einen Schaltplan.

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
11:06
(editiert von D.T.Schneiderlein
am 22.05.2019 um 11:12)


@ xy

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Du musst da irgendwas falsch machen. Zeichne doch mal einen Schaltplan.

Ich hab's mal versucht. Irgendwie kann ich das Bild hier nicht hochladen. Schau mal hier: https://1drv.ms/u/s!AuJRIjC2R5aMiY4F-2neQnJoUBDjZQ

der olle Michi(R)

im Norden,
22.05.2019,
11:24
(editiert von der olle Michi
am 22.05.2019 um 11:27)


@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

Moin,

hast du dran gedacht, dass der Minuspol der Batterie DIREKT am S-Anschluss sein muss? Sonst funzt das nicht und bringt dir den gleichen Effekt wie vorher. ;-)

EDIT: --- und die weitere Beschaltung des Gates ebenso...

--
Grüße
Michael

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
11:32

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » Du musst da irgendwas falsch machen. Zeichne doch mal einen Schaltplan.
»
» Ich hab's mal versucht. Irgendwie kann ich das Bild hier nicht hochladen.
» Schau mal hier: https://1drv.ms/u/s!AuJRIjC2R5aMiY4F-2neQnJoUBDjZQ






Und wo hängt der Minuspol der Batterie dran? Der muss an Source! Und der Gateentladewiderstand natürlich auch.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
22.05.2019,
11:39
(editiert von olit
am 22.05.2019 um 11:41)


@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » Du musst da irgendwas falsch machen. Zeichne doch mal einen Schaltplan.
»
» Ich hab's mal versucht. Irgendwie kann ich das Bild hier nicht hochladen.

Ob die Widerstände und der Kondensator richtig dimensioniert sind kann ich nicht sagen.



Edit
Bild war immer noch zu groß :- (

D.T.Schneiderlein(R)

22.05.2019,
11:50

@ olit

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» » » Du musst da irgendwas falsch machen. Zeichne doch mal einen
» Schaltplan.
» »
» » Ich hab's mal versucht. Irgendwie kann ich das Bild hier nicht
» hochladen.
»
» Ob die Widerstände und der Kondensator richtig dimensioniert sind kann ich
» nicht sagen.

Die Minuspole der beiden Stromquellen sind natürlich verbunden. Sorry wegen dem ungenauen Schaltplan. Ich habe es eben zum 20. Mal ausprobiert. Immer mit dem selben Ergebnis. Sobald sich die Gate Spannung der geschalteten Spannung annähert wird der Widerstand des Mosfet größer und er wird heiß. Als wenn die Spannung, die tatsächlich am Gate anliegt die Differenz aus der Schaltspannung und der Spannung die ich an Gate angelegt habe wäre. Irgendwo ist da ein gewaltiger Haken. Im Datenblatt des MIC5019 steht auch, dass man im Low-Side Modus eine Vds Spannung anlegen kann die höher ist als VGS. Daraus könnte man schlussfolgern, dass man im Highside Modus einfach VGS immer um min. VGS(th) größer sein muss als VDS

Die Widerstände und der Kondensator sind wohl erst mal nicht so wichtig, denn das Problem entsteht ja während der Mosfet durchgeschaltet ist und nicht beim Ausschalten.

xy(R)

E-Mail

22.05.2019,
12:01

@ D.T.Schneiderlein

High Side Beschaltung mit N-Channel Mosfet Maximalwert Vds?

» Die Minuspole der beiden Stromquellen sind natürlich verbunden.

Und das ist eben falsch.