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Ich will eine Halbbrücke mit zwei Mosfets realisieren.
Ein SPS Ausgang mit 12V max 1,5A sollte das Gate ansteuern und so eine Spannung von 48V, 8A schalten.

Aber ich scheitere schon bei einer Einfachen Mosfetschaltung.
Fürs Erste wollte ich mal ausprobieren, ob ich einen N-Kanal Mosfet schalten kann.

Ich verwende einen IRFZ48VSPbF, Mit dem Könnte man 60V Schalten und 72A bei Ugs 10V.
Ich hatte einen Pulldown Widerstand von 10K am Gate Eingang, 1M als Messwiderstand an Drain, Source direkt an GND. Wenn Vcc 8,5V hat, dann kann ich mit 10V schalten, aber nicht voll durchschalten. Sondern nur 3 Volt.
Habe am Gate die Sannung auf 15V angehoben dann konnte ich 13,5V durchschalten. Mit 48V habe ich noch nicht getestet.
Versorgungsspannung und Steuerspannung kommen von einem Labornetzteil.

Was ist hier das Problem?
Was mache ich falsch?

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20140427021426.sch.pdf

» Ich will eine Halbbrücke mit zwei Mosfets realisieren.
» Ein SPS Ausgang mit 12V max 1,5A sollte das Gate ansteuern und so eine
» Spannung von 48V, 8A schalten.
Wie sieht die Halbbrücke aus?
Und soll die nur statisch geschaltet werden?

» Aber ich scheitere schon bei einer Einfachen Mosfetschaltung.
» Fürs Erste wollte ich mal ausprobieren, ob ich einen N-Kanal Mosfet
» schalten kann.
Da gibt es eigentlich nichts auszuprobieren

» 1M als Messwiderstand an Drain
Das ist doch praktisch Leerlauf. Was soll das?

» Wenn Vcc 8,5V hat, dann kann
» ich mit 10V schalten, aber nicht voll durchschalten. Sondern nur 3 Volt.
» Habe am Gate die Sannung auf 15V angehoben dann konnte ich 13,5V
» durchschalten.
Wie ist das "nur 3V durchschalten" gemeint?
Was du auch noch beachten solltest, ist der Innenwiderstand deines DMM. Im Spannungsmessbereich beträgt der typischer Weise 10M, in Kombination mit deinem 1M Messwiderstand, hast du also schon mal einen schönen 1:10 Spannungsteiler. Wenn der FET durchschaltet ist das zwar egal, aber wenn er sperrt, bilden diese 10M eben einen Bypass.

» Was ist hier das Problem?
» Was mache ich falsch?
Dein "Messwiderstand" ist reichlich groß und in Verbindung mit dem Leckstrom des MOSFETs kann das Probleme geben, es sieht dann so aus, als ob er nicht richtig schaltet/sperrt.
Wenn der Leckstrom nur 1µA (soviel wird es bei 12V und Raumtemperatur aber kaum sein) betragen würde, ergibt das über 1M eben schon 1V.

So ein großes Problem, sollte es aber noch nicht sein. Habe es gerade mal (überflüssiger Weise) mit einem IRF3205 getestet - keine Probleme. Evtl hast du den MOSFET beschädigt.

P.S.: Du solltest noch einen Gatewiderstand (bspw. 1k, wenn er nicht schnell getaktet werden soll) hinzufügen, und den GS-Widerstand auf 100k vergrößern.

» Wie sieht die Halbbrücke aus?
Ein P-Kanal Mosfet (FQB47P06) mit Source an +48V.
Ein N-Kanal Mosfet ( IRFZ48VSPbF) mit Source an GND
Die beinen Drain´s verbinden. Das ist zugleich der Output.
Die beiden Gates verbinden und einen 100K widerstand gegen GND. Signaleingang über einen 1K Widerstand an Gate.

» Und soll die nur statisch geschaltet werden?
Das ist nicht zwingend notwendig.
Ich bekomme von dem SPS-Ausgang 24V und 1A

» 1M als Messwiderstand an Drain
» Das ist doch praktisch Leerlauf. Was soll das?
» Dein "Messwiderstand" ist reichlich groß
Ja da habe ich unüberlegt übertrieben.
Ich habe nun den Messwiderstand gegen 10K getauscht und das Ganze erfolgreich mit 48V getestet

» P.S.: Du solltest noch einen Gatewiderstand (bspw. 1k, wenn er nicht
» schnell getaktet werden soll) hinzufügen, und den GS-Widerstand auf 100k
» vergrößern.
GS-Widerstand habe ich auf 100K getauscht und 1K am Eingang dazu gegeben.
Dank deiner Hilfe funktioniert nun der N-Mosfet.
Mit dem P-Mosfet habe ich nun das Gleiche versucht, aber den kann ich nicht sperren. Bleibt immer durchgeschaltet. Hab´s auch schon mit einem Zweiten versucht.
Source habe ich an +48V, Drain an GND, Gate über 1K an 5V.
Im Datenblatt steht Gate-Source Voltage +-25V.
Dürfte dann die Spannung am G nicht kleiner als 23V sein?

» » Wie sieht die Halbbrücke aus?
» Ein P-Kanal Mosfet (FQB47P06) mit Source an +48V.
» Ein N-Kanal Mosfet ( IRFZ48VSPbF) mit Source an GND
» Die beinen Drain´s verbinden. Das ist zugleich der Output.
» Die beiden Gates verbinden und einen 100K widerstand gegen GND.
» Signaleingang über einen 1K Widerstand an Gate.

Das gibt einen Knall, und dann entweicht der magische Rauch. Es gibt da nämlich einen Zustand in dem beide MOSFETs voll leiten.

» » Wie sieht die Halbbrücke aus?
» Ein P-Kanal Mosfet (FQB47P06) mit Source an +48V.
» Ein N-Kanal Mosfet ( IRFZ48VSPbF) mit Source an GND
» Die beinen Drain´s verbinden. Das ist zugleich der Output.
» Die beiden Gates verbinden und einen 100K widerstand gegen GND.
» Signaleingang über einen 1K Widerstand an Gate.
So geht das nicht. Wie willst du denn bei 48V Betriebssspannung die FETs mit einer gemeinsamen Spannung ansteuern
Was dann passiert, wurde ja schon gesagt.

» » Und soll die nur statisch geschaltet werden?
» Das ist nicht zwingend notwendig.
Das war nicht die Frage...

» Ich bekomme von dem SPS-Ausgang 24V und 1A
Das ist ohne Spannungsteiler zuviel für jeden MOSFET.

» Mit dem P-Mosfet habe ich nun das Gleiche versucht, aber den kann ich nicht
» sperren. Bleibt immer durchgeschaltet. Hab´s auch schon mit einem Zweiten
» versucht.
» Source habe ich an +48V, Drain an GND, Gate über 1K an 5V.
5V in Bezug worauf? Mit bezug zu GND ergibt das eine Gate-Source Spannung von -43V. Damit ist der MOSFET zum einen überfordert und zum anderen mehr als satt durchgeschaltet.

» Im Datenblatt steht Gate-Source Voltage +-25V.
» Dürfte dann die Spannung am G nicht kleiner als 23V sein?
Du meinst das Potential, eine Spannung an einem Punkt gibt es nicht.
Auch wenn im DB steht, dass er 25V aushält, solltest du soweit nicht gehen. Die Angaben heißen nicht umsonst "Absolute Maximum Ratings". Mehr als 15V GS-Spannung brauchst du bei keinem FET, um ihn sauber zu schalten.

» » » Und soll die nur statisch geschaltet werden?
Ja, die soll nur statisch geschaltet werden.
»
» » Ich bekomme von dem SPS-Ausgang 24V und 1A
» Das ist ohne Spannungsteiler zuviel für jeden MOSFET.
Ja, das stimmt. Da brauch ich einen Spannungsteiler.

» Du meinst das Potential, eine Spannung an einem Punkt gibt es nicht.

» Die Angaben heißen nicht umsonst "Absolute Maximum Ratings". Mehr als 15V
» GS-Spannung brauchst du bei keinem FET, um ihn sauber zu schalten.
Wenn ich das richtig verstehe, dann liegt die GS bei 33V bis 44V in Bezug auf das Potential des GND.
GS -15V ist in Bezug vom S Potential.

» » » » Und soll die nur statisch geschaltet werden?
» Ja, die soll nur statisch geschaltet werden.
Ok.

» » » Ich bekomme von dem SPS-Ausgang 24V und 1A
» » Das ist ohne Spannungsteiler zuviel für jeden MOSFET.
» Ja, das stimmt. Da brauch ich einen Spannungsteiler.
Es gibt aber keine "invertierenden" Spannungsteiler, sodass du den P-Kanal FET mit 24V nicht (aus)schalten kannst.
Dafür brauchst du noch einen kleinen Levelshifter, bestehend aus einem Kleinsignaltransistor und einer Z-Diode zum begegrenzen der Gate-Source Spannung (und ein paar obligatorische Widerstände).

» Wenn ich das richtig verstehe, dann liegt die GS bei 33V bis 44V in Bezug
» auf das Potential des GND.
» GS -15V ist in Bezug vom S Potential.
Ja.

Edit: Hier mal eine Schaltung für die gewünschte Funktion.
ABER ACHTUNG, es gibt keine Verriegelung der beiden Brückenzweige (es dürfen also keinesfalls beide Steuereingänge gleichzeitig HIGH geschalet werden) oder ähnliche Schutzmaßnahmen.

» Es gibt aber keine "invertierenden" Spannungsteiler, sodass du den P-Kanal
» FET mit 24V nicht (aus)schalten kannst.
» Dafür brauchst du noch einen kleinen Levelshifter, bestehend aus einem
» Kleinsignaltransistor und einer Z-Diode zum begegrenzen der Gate-Source
» Spannung (und ein paar obligatorische Widerstände).
Ach so, eine 5V Z-Diode zwischen +48V und C vom Transistor, E an Emitterwiderstand gegen GND.
E an G vom P-Kanal Mosfet und B vom Transistor an G vom N-Kanal Mosfet.
Habe ich das nun richtig verstanden?

Aber leider kann ich den P-Kanal Mosfet noch nicht im Testversuch ansteuern.
Vermutlich stelle ich mich an wie der erste Mensch.
S an +48V, zwischen D und GND ist ein Messwiderstand 10K,
Schaltsignal von -5V vom Potenzial +48V, Pulldown Widerstand 100K.
Eigentlich bräuchte ich hier einen Pullupwiderstand. Oder?

» Ach so, eine 5V Z-Diode zwischen +48V und C vom Transistor, E an
» Emitterwiderstand gegen GND.
» E an G vom P-Kanal Mosfet und B vom Transistor an G vom N-Kanal Mosfet.
» Habe ich das nun richtig verstanden?
Nein, ganz und gar nicht. Ist mein Bildchen nicht groß genug

» Aber leider kann ich den P-Kanal Mosfet noch nicht im Testversuch
» ansteuern.
» Vermutlich stelle ich mich an wie der erste Mensch.
» S an +48V, zwischen D und GND ist ein Messwiderstand 10K,
Soweit stimmt es erst mal.


» Pulldown Widerstand 100K.
Stimmt, wenn du ihn richtig verschaltet hast, sieht:
» Eigentlich bräuchte ich hier einen Pullupwiderstand. Oder?
Wortklauberei. Der Pull_down_widerstand soll ja dafür sorgen, dass der MOSFET sperrt, und das macht er, wenn er parallel zur Gate-Source Strecke liegt. Die Source-Elektrode liegt beim P-Kanäler nun mal an U+, von daher kann man ihn auch Pull_up_ nennen.

Eine Halbbrücke aus 2 MOSFETs (1x n-Kanal low-seitig + 1x p-Kanal high-seitig) funktioniert nur dann, wenn die logische Ansteuerspannung U(GS) mit der Brückenspannung U(ss) identisch ist. Ist die Steuerspannung typischerweise niedriger (z.B.: 5V TTL) + die Brückenspannung höher (z.B.: 48V), so bleibt der p-Kanal-MOSFET high-seitig immer (!) durchgeschaltet, da seine U(GS)-Steuerspannung immer relativ niedriger bleibt als die Schwellenspannung -U(GS); in diesem Falle <minus>48V <plus> 5V = <minus>43 V. Die p-Kanal-MOSFET-Steuerspannung müsste, um diesen MOSFET auszuschalten, gegenüber GND (0V) auf +48V gelegt werden!
Genau genommen bedürfen beide kompatible MOSFETs eine eigene (separate) Ansteuerschaltung. Darin liegt die ganze Problematik!
Deine Brückenschaltung mit zusammengeschalteten Gate-Anschlüssen kann nur halbwegs funktionieren, wenn -- wie oben geschrieben -- U(GS) den ganzen Spannungsbereich überdeckt von der Versorgungsspannung U(ss) der Brücke. Da die Steuerspannung eines MOSFETs nur maximal <plusminus>20V beträgt [siehe Datenblatt!], dürfte die Versorgungsspannung U(ss) demnach auch nur <plus>20V betragen. Fehlt eine externe Steuerspannung U(GS), „hängen“ beide Gate-Anschlüsse irgendwo in der Luft herum, trotz R gegen GND, die beiden zusammengeschalteten Drain-Anschlüsse hängen auf irgendeinem undefinierten Potenzial dazwischen herum, typischerweise zwischen +4V...(U(ss)<minus>4V.

OT: Hier passt die Signatur von Jogi ziemlich gut:
"Es ist bereits alles gesagt, nur noch nicht von Jedem."

Ja, so kann man es machen, für jeden MOSFET einen eigenen (invertierenden + nicht-invertierneden) Transistor-Treiber.
Es geht auch einfacher, indem die Gates der p-Kanal-MOSFETs kreuzweise an die entsprechenden Drains der n-Kanal-MOSFETs gelegt werden, so kann man auf alle 4 bipolaren Treiber-Transistoren verzichten, ideal ist das allerdings nicht, denn zum Schalten von MOSFETs muss (!) der U(GS)-Schaltkreis sher kurz sein, idealerweise mittel eines npn-Transistors direkt zwischen Gate-Anschluss und Source-Anschluss, weil beim (Um-)Schalten die internen Kapazitäten zwischen Gate-Source-Drain umgeladen werden, wobei relativ hohe Ströme fließen müssen, um die Umschaltzeiten möglichst kurz zu halten.
Der Varistor ist nötig um Überspannungsimpulse in Grenzen zu halten. Die MOSFETs werden typischerweise so ausgewählt, dass sie die doppelte Versorgungsspannung aushalten.
Eine SPS ist ein denkbar ungünstiger Treiber für eine MOSFET-Brücke als Treiber für einen Motor mit Drehrichtungswechsel, zwischen Brücke und SPS sind spannungssichere und verpolungssichere Schmitt-Trigger-Logik-Schaltungen zu setzen, um die empfindlichen MOSFETs gegen die „brutalen“ Spannungen in den Ausgängen einer „robusten“ SPS zu schützen, da MOSFETs sehr schnell schalten. Sichergestellt muss sein, dass niemals beide Halbzweige einer H-Brücke gleichzeitig (noch) und (schon) eingeschaltet sind, auch wenn das Steuersignal „fehlt“ (siehe Timing-Graph in meiner Skizze).

» Eine Halbbrücke aus 2 MOSFETs (1x n-Kanal low-seitig + 1x p-Kanal
» high-seitig) funktioniert nur dann, wenn die logische Ansteuerspannung
» U(GS) mit der Brückenspannung U(ss) identisch ist.

» Genau genommen bedürfen beide kompatible MOSFETs eine eigene (separate)
» Ansteuerschaltung. Darin liegt die ganze Problematik!

Da wäre es besser, diese Brücke mit 4 N.Kanal FET´s zu realisieren.
Ein FET mit D an +48V und S mit D vom zweiten FET.
S vom zweiten FET an GND.
Daneben das Gleiche nochmal.
Und jeweils ein G vom highside FET mit dem G vom lowside FET gegenüber verbinden.
So würde ein Impuls eine Seite auf +48V und die Andere Seite auf GND schalten.
Beide werden niemals gleichzeitig angesteuert.
Es kommt allerdings vor, das alle G 0V haben.
Da würde der Ausgang undefiniert in der Luft hängen.
Das ist aber bei einem Motor egal.
Würde die so in groben Zügen definierte Schaltung funktionieren?

» Da wäre es besser, diese Brücke mit 4 N.Kanal FET´s zu realisieren.
Stimmt. N-Kanäler wären besser, auf Grund ihrer besseren Schalteigenschaften.

Aber bitte nicht so:
» Ein FET mit D an +48V und S mit D vom zweiten FET.
» S vom zweiten FET an GND.
» Daneben das Gleiche nochmal.
» Und jeweils ein G vom highside FET mit dem G vom lowside FET gegenüber
» verbinden.
Didd würd so nüscht.

» So würde ein Impuls eine Seite auf +48V und die Andere Seite auf GND
» schalten.
Nein, würde er nicht. Wenn der high-seitige FET schalten würde, würde seine Source-Elektrode praktisch an +48V hängen. U_GS wäre damit Null, womit er natürlich nicht leitet.
Um eine reine N-FET Brücke anzusteuern, bedarf es etwas mehr Aufwand. Darauf gehe ich jetzt aber nicht im Detail ein, steht ja schon alles irgendwo...

» Würde die so in groben Zügen definierte Schaltung funktionieren?
Siehe oben

Edit: Meinen Schaltplan hast du anscheinend immer noch nicht für voll genommen, was?

» Edit: Meinen Schaltplan hast du anscheinend immer noch nicht für voll
» genommen, was?

Ich bin die dankbar für den Schaltplan.
Aber ich habe vermutlich etwas wesentliches übersehen.
Ich komm nicht so schnell darauf, was Du da meinst.
Ich werde mir den Schaltplan morgen nochmal durch den Kopf gehen lassen.

» Edit: Meinen Schaltplan hast du anscheinend immer noch nicht für voll
» genommen, was?

Hallo GeländeGolf,
den Plan hattest du doch erst später in eine ältere
Antwort reingebastelt
(Posting editiert).
Da brauchst dich nicht wundern, wenn
das nicht sofort gefunden wird.
Aber gut, daß du das mit den
20 V G-S gleich mit rausgeschmissen hast.

Gruß Steffen