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D.T.Schneiderlein(R)

13.06.2019,
09:13
(editiert von D.T.Schneiderlein
am 13.06.2019 um 09:25)
 

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen (Elektronik)

Hallo Leute,

ich steh mal wieder etwas auf dem Schlauch und brauche Denkhilfe:
Es geht um eine Schaltung über die ich kürzlich bereits einen Eintrag im Forum geschrieben habe (http://www.elektronik-kompendium.de/forum/board_entry.php?id=271432&page=1&order=time&category=all). Nun geht es aber konkret um die korrekte Beschaltung eines LowSide Treibers (Infineon-1EDN7511B), der Mosfets (Infineon-IPT012N08N5) schalten soll.

Die Mosfets sollen einen Akku vor zu hoher Ladespannung durch einen Generator schützen. Strom max. 120A. Der Mosfet wird Low-Side betrieben, schaltet also den Minuspol des Generators aus, wenn der Akku die Ladeschlussspannung erreicht hat (der Akku muss nicht ganz voll geladen werden). Die Spannung messe ich mit einem uC. Selbiger liefert also das Schaltsignal für die Mosfets. Da die Mosfets erst ab 7V voll durch schalten möchte ich die Akkuspannung unter Zuhilfenahme des Treiber ICs als Gatespannung verwenden.

Nun zu meinen Fragen:
1. Im Datenblatt des Treibers ist ein Application example in dem der Treiber mit Gnd direkt an Source des Mosfets angeschlossen ist. Wenn ich nun aber die Gatespannung (bzw. VDD des Treiber ICs) aus dem Akku beziehen möchte müsste Gnd ja mit Drain verbunden werden. Kann ich das machen? Wenn ich Gnd an Source anschließe wird die Spannung auch viel zu groß für den Treiber und auch für das Gate des Mosfets.
2. IN- müsste dann ebenfalls mit Drain verbunden werden. Richtig?

Edit: Schaltplan angehängt.

der olle Michi(R)

im Norden,
13.06.2019,
09:45

@ D.T.Schneiderlein

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Edit: Schaltplan angehängt.

Moin,
was hältst du von einem Schaltplan mit den uns vertrauten, üblichen Grafik-Symbolen anstatt eines "technischen Verdrahtungs-Schemas"?

Gruß
Micha

--
Grüße
Michael

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.06.2019,
11:00
(editiert von JBE
am 13.06.2019 um 11:02)


@ D.T.Schneiderlein

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Hallo Leute,
»
» ich steh mal wieder etwas auf dem Schlauch und brauche Denkhilfe:
» Es geht um eine Schaltung über die ich kürzlich bereits einen Eintrag im
» Forum geschrieben habe
» (http://www.elektronik-kompendium.de/forum/board_entry.php?id=271432&page=1&order=time&category=all).
» Nun geht es aber konkret um die korrekte Beschaltung eines LowSide Treibers
» (Infineon-1EDN7511B), der Mosfets (Infineon-IPT012N08N5) schalten soll.
»
» Die Mosfets sollen einen Akku vor zu hoher Ladespannung durch einen
» Generator schützen. Strom max. 120A. Der Mosfet wird Low-Side betrieben,
» schaltet also den Minuspol des Generators aus, wenn der Akku die
» Ladeschlussspannung erreicht hat (der Akku muss nicht ganz voll geladen
» werden). Die Spannung messe ich mit einem uC. Selbiger liefert also das
» Schaltsignal für die Mosfets. Da die Mosfets erst ab 7V voll durch schalten
» möchte ich die Akkuspannung unter Zuhilfenahme des Treiber ICs als
» Gatespannung verwenden.
»
» Nun zu meinen Fragen:
» 1. Im Datenblatt des Treibers ist ein Application example in dem der
» Treiber mit Gnd direkt an Source des Mosfets angeschlossen ist. Wenn ich
» nun aber die Gatespannung (bzw. VDD des Treiber ICs) aus dem Akku beziehen
» möchte müsste Gnd ja mit Drain verbunden werden. Kann ich das machen? Wenn
Nein

» ich Gnd an Source anschließe wird die Spannung auch viel zu groß für den
» Treiber und auch für das Gate des Mosfets.
» 2. IN- müsste dann ebenfalls mit Drain verbunden werden. Richtig?
»
» Edit: Schaltplan angehängt.
»
»

Du willst den Treiber aus der Batterie Versorgen, dann bleibt entweder ein kleiner DC/DC Wandler der aus deinen 70V 15V macht, oder du

musst mittels Vorwiderstand und Zenerdiode , die Betriebsspannung des Treibers erzeugen.

Für Treiber wird immer eine Hilfspannung gebraucht.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

D.T.Schneiderlein(R)

13.06.2019,
15:15

@ JBE

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Moin,
» was hältst du von einem Schaltplan mit den uns vertrauten, üblichen Grafik-Symbolen anstatt eines "technischen Verdrahtungs-Schemas"?

Hoi Micha, ich hab's jetzt nochmal mit Spice nachgezeichnet. Ich hoffe damit wird es übersichtlicher. (Schade, dass es für den Treiber IC kein Spice Modell gibt.)



» Du willst den Treiber aus der Batterie Versorgen, dann bleibt entweder ein kleiner DC/DC Wandler der aus deinen 70V 15V macht

Hallo JBE, Naja, die Batteriespannung wir ja nicht zu hoch, nur eben die Generatorspannung. Doof nur, dass die Batterie eben genau am Drain des Mosfets hängt und ich sie damit nicht verwenden kann um Gate zu schalten. Oder doch?

» musst mittels Vorwiderstand und Zenerdiode , die Betriebsspannung des Treibers erzeugen.

Das wäre eine Lösung: Den Treiber mit der Generatorspannung betreiben, und die Spannung runter regeln. Ich sehe aber zwei mögliche Schwierigkeiten: 1. Die MOSFETs brauchen ganz schön viel Strom um den maximalen Strom schnell genug schalten zu können. Ich fürchte da komme ich mit einer Zenerdiode nicht weit. 2. Die Generatorspannung könnte zwischen VGS(th) und 7V Schwierigkeiten machen. Da sollte zwar eigentlich kein Strom fließen, weil die Akkuspannung ja höher ist aber man weiß ja nie...

Hartwig(R)

13.06.2019,
18:29
(editiert von Hartwig
am 13.06.2019 um 23:37)


@ D.T.Schneiderlein

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

Hallo,
grundsätzlich sollten MOSFET und Treiber gleiches Bezugspotenzial haben, das Gate wird bezogen auf Source angesteuert. Low-side ist doch die einfachste Ansteuerung, wie im DB gezeigt, Source an GND, den Treiber auch mit Bezug zu GND. Damit wäre die Ansteuerung für den MOSFET fertig .Edit <<<< "Der Generator liegt mit seinem "-" am Drain, "+" vom Generator über die Diode an den Akku, der mit "-" auch wieder auf GND liegt.">>>> genau so geht es natürlich nicht, habe mir über die Polarität keine Gedanken gemacht. Ich würde da doch einen high-side Schalter einsetzen. Also Spannungsquelle und Akku und Anstuerung mit gemeinsamen GND, den MOSFET zwischen Generator und Akku dann mit z. B. 2 Transistoren ansteuern. Wie man das dimensioniert, ist eine Frage der Spannungsverhältnisse, die wiederum dürften auch durch die Ladeschaltung beeinflußt sein. Edit ende....

Viel verwirrender läßt sich das selbst mit LTspice nicht darstellen. Eine Handzeichnung mit Normsymbolen wäre schneller und einfacher und wir würden es sogar verstehen können.
Grüße
Hartwig

der olle Michi(R)

im Norden,
13.06.2019,
21:32

@ D.T.Schneiderlein

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Der Mosfet wird Low-Side betrieben,
» schaltet also den Minuspol des Generators aus, wenn der Akku die
» Ladeschlussspannung erreicht hat (der Akku muss nicht ganz voll geladen werden).
Siehe Schaltung unten...


» Die Spannung messe ich mit einem uC. Selbiger liefert also das
» Schaltsignal für die Mosfets.
Ob das unbedingt ein uC sein muss, bleibt dir überlassen. Ich krieg das auch ohne uC hin.... :-P


» Da die Mosfets erst ab 7V voll durch schalten
» möchte ich die Akkuspannung unter Zuhilfenahme des Treiber ICs als
» Gatespannung verwenden.
a) Manche (nicht LL-Typen) gehen schon bei 4,5 - 5V ab wie Schmidt's Katze.
b) Die allermeisten vertragen min. */- 20V U-GS; siehe Schaltung unten...


» Nun zu meinen Fragen:
» 1. Im Datenblatt des Treibers ist ein Application example in dem der
» Treiber mit Gnd direkt an Source des Mosfets angeschlossen ist.
Habe ich in der Schaltung gemacht. ;-)


» Wenn ich nun aber die Gatespannung (bzw. VDD des Treiber ICs) aus dem Akku beziehen
» möchte müsste Gnd ja mit Drain verbunden werden.
Wohl besser nicht !!!, siehe Schaltung.
» Kann ich das machen?
Nein, darfst du nicht, wenn S schon mit Gnd verbunden ist... ^^


» Wenn ich Gnd an Source anschließe wird die Spannung auch viel zu groß für den
» Treiber und auch für das Gate des Mosfets.
Wie hoch ist denn die max. Betriebsspannung des Treibers? Kleiner 15V? Welche Spannung genau wird viel zu groß?


» 2. IN- müsste dann ebenfalls mit Drain verbunden werden. Richtig?
Ich wüsste jetzt nicht, ob J oder N, weil ich mir das DB des Treibers nicht angesehen habe.

Nebenbei: Ich könnte die Ansteuerung des FET auch "zu Fuß" machen : Ein Komparator misst die Akku-Spannnung und treibt eine schnelle Schalt-Transe. Nach Absinken unter einen definierten Hysteresewert wird dann der Akku wieder zugeschaltet.

Weiter zur Schaltung,,,
Ob R3/R4 nötig ist, um den Steueranschluss korrekt zu betüddeln, musst du selbst gemäß DB herausfinden.
Wie die Spannungsversorgung für den Treiber (R2+D1) konkret aussehen soll/muss, ebenfalls. Jedenfalls muss zum Ansteuern des FETs (kurzzeitig) genügend Strom bereitgestellt werden.
Ach ja, die Entlade-Schutzdiode habe ich jetzt nicht mit drinne, genauso nötige Block-Kondensatoren....



Ich weiß nicht, was an dem Thema so schwierig ist....

--
Grüße
Michael

Steffen

13.06.2019,
21:39

@ der olle Michi

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» » Der Mosfet wird Low-Side betrieben,
» » schaltet also den Minuspol des Generators aus, wenn der Akku die
» » Ladeschlussspannung erreicht hat (der Akku muss nicht ganz voll geladen
» werden).
» Siehe Schaltung unten...
»
»
» » Die Spannung messe ich mit einem uC. Selbiger liefert also das
» » Schaltsignal für die Mosfets.
» Ob das unbedingt ein uC sein muss, bleibt dir überlassen. Ich krieg das
» auch ohne uC hin.... :-P
»
»
» » Da die Mosfets erst ab 7V voll durch schalten
» » möchte ich die Akkuspannung unter Zuhilfenahme des Treiber ICs als
» » Gatespannung verwenden.
» a) Manche (nicht LL-Typen) gehen schon bei 4,5 - 5V ab wie Schmidt's
» Katze.
» b) Die allermeisten vertragen min. */- 20V U-GS; siehe Schaltung unten...
»
»
» » Nun zu meinen Fragen:
» » 1. Im Datenblatt des Treibers ist ein Application example in dem der
» » Treiber mit Gnd direkt an Source des Mosfets angeschlossen ist.
» Habe ich in der Schaltung gemacht. ;-)
»
»
» » Wenn ich nun aber die Gatespannung (bzw. VDD des Treiber ICs) aus dem
» Akku beziehen
» » möchte müsste Gnd ja mit Drain verbunden werden.
» Wohl besser nicht !!!, siehe Schaltung.
» » Kann ich das machen?
» Nein, darfst du nicht, wenn S schon mit Gnd verbunden ist... ^^
»
»
» » Wenn ich Gnd an Source anschließe wird die Spannung auch viel zu groß für
» den
» » Treiber und auch für das Gate des Mosfets.
» Wie hoch ist denn die max. Betriebsspannung des Treibers? Kleiner 15V?
» Welche Spannung genau wird viel zu groß?
»
»
» » 2. IN- müsste dann ebenfalls mit Drain verbunden werden. Richtig?
» Ich wüsste jetzt nicht, ob J oder N, weil ich mir das DB des Treibers nicht
» angesehen habe.
»
» Nebenbei: Ich könnte die Ansteuerung des FET auch "zu Fuß" machen : Ein
» Komparator misst die Akku-Spannnung und treibt eine schnelle Schalt-Transe.
» Nach Absinken unter einen definierten Hysteresewert wird dann der Akku
» wieder zugeschaltet.
»
» Weiter zur Schaltung,,,
» Ob R3/R4 nötig ist, um den Steueranschluss korrekt zu betüddeln, musst du
» selbst gemäß DB herausfinden.
» Wie die Spannungsversorgung für den Treiber (R2+D1) konkret aussehen
» soll/muss, ebenfalls. Jedenfalls muss zum Ansteuern des FETs (kurzzeitig)
» genügend Strom bereitgestellt werden.
» Ach ja, die Entlade-Schutzdiode habe ich jetzt nicht mit drinne, genauso
» nötige Block-Kondensatoren....
»
»
»
» Ich weiß nicht, was an dem Thema so schwierig ist....

Bodydiode vergessen?

Gruß Steffen

xy(R)

E-Mail

13.06.2019,
21:44

@ der olle Michi

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

»
»
» Ich weiß nicht, was an dem Thema so schwierig ist....

Deine Schaltung kann den Generator gar nicht abklemmen. Die Bodydiode des MOSFET verhindert das wirkungsvoll.

der olle Michi(R)

im Norden,
13.06.2019,
22:12

@ der olle Michi

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

Moin Steffen,

» Bodydiode vergessen?
...'s kann schon sein, dass ich darüber im ersten Ansatz nachgedacht habe, aber das Thema nachhher irgendwie vergessen :-D :-D


Na gut, dann müssen eben mal wieder zwei FETs in Reihe, also D an D ... Die Ansteuerung des "oberen" wird dann ein wenig trickreicher. ;-)

--
Grüße
Michael

Steffen

13.06.2019,
22:38

@ der olle Michi

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Moin Steffen,
»
» » Bodydiode vergessen?
» ...'s kann schon sein, dass ich darüber im ersten Ansatz nachgedacht habe,
» aber das Thema nachhher irgendwie vergessen :-D :-D
»
»
» Na gut, dann müssen eben mal wieder zwei FETs in Reihe, also D an D ... Die
» Ansteuerung des "oberen" wird dann ein wenig trickreicher. ;-)

Oder den Treiber direkt vom Generator versorgen + diverse Unter- und Überspannungsschutzmaßnahmen, evtl. Spannungsreglung und Signal über Optokoppler.... Dann kann der Mosfet direkt den "Minuspol" vom Akku schalten :-D

Gruß Steffen

JBE(R)

bei mir zu hause,
13.06.2019,
23:24

@ Steffen

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» » Moin Steffen,
» »
» » » Bodydiode vergessen?
» » ...'s kann schon sein, dass ich darüber im ersten Ansatz nachgedacht
» habe,
» » aber das Thema nachhher irgendwie vergessen :-D :-D
» »
» »
» » Na gut, dann müssen eben mal wieder zwei FETs in Reihe, also D an D ...
» Die
» » Ansteuerung des "oberen" wird dann ein wenig trickreicher. ;-)
»
» Oder den Treiber direkt vom Generator versorgen + diverse Unter- und
» Überspannungsschutzmaßnahmen, evtl. Spannungsreglung und Signal über
» Optokoppler.... Dann kann der Mosfet direkt den "Minuspol" vom Akku
» schalten :-D
»
» Gruß Steffen


Aus der Zeichnung heraus zu lesen ist, das ein Li Fe Po4 Akku geladen werden soll. 12V 40 Ah.

Was haben zum Teufel die 70V am Akku zu suchen.

Solche Akkus müssen ohnehin Konstantspannungsgeladen werden, das Ladegerät muss auf die Ladeschlusspannung angepasst sein.

Also keine Stromquelle sondern Spannungquelle.

Nicht umsonst ist eine Ladeschaltung extrem Aufwändig, besonders für die Li Fe Po4 und konsorten.

Auch ein Li Fe Po Akku als Starter Akku darf höchsten mit 14.4V geladen werden, mehr darf die Lichtmaschine nicht liefern.

Wie gesagt das hängt vom Akkutyp ab, wie geladen werden soll, mit wieviel Strom und Spannung.

Desweiteren muss auch der Ladestrom begrenzt werden, wieviel max Ladestrom fließen darf ist aus dem Akkudatenblatt zu lesen.

Meistens 1C also in dem Fall 40A.

Als dann sinkt der Ladestrom zum Ende hin, ist er klein genug geworden wird über ihn der Ladevorgang beendet.

Und nicht über die Ladespannung.

Um einen DC/DC Wandler führt kein weg vorbei. wenn der Akku als Versorgung dienen soll für den Treiber.

--
Für Gramm-atik, Schreibrechtslinksfehler, Interp(f)unktion, KLEIN und groß Schreibwaren, fragen Sie irren Leerrehr und oder Duden.
:erregt:

xy(R)

E-Mail

14.06.2019,
00:06

@ JBE

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Was haben zum Teufel die 70V am Akku zu suchen.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/board_entry.php?id=271432&page=1&order=time&category=all

Irgendwo in diesen Thread hat er das erwähnt.

Steffen

14.06.2019,
00:07

@ JBE

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» » » Moin Steffen,
» » »
» » » » Bodydiode vergessen?
» » » ...'s kann schon sein, dass ich darüber im ersten Ansatz nachgedacht
» » habe,
» » » aber das Thema nachhher irgendwie vergessen :-D :-D
» » »
» » »
» » » Na gut, dann müssen eben mal wieder zwei FETs in Reihe, also D an D
» ...
» » Die
» » » Ansteuerung des "oberen" wird dann ein wenig trickreicher. ;-)
» »
» » Oder den Treiber direkt vom Generator versorgen + diverse Unter- und
» » Überspannungsschutzmaßnahmen, evtl. Spannungsreglung und Signal über
» » Optokoppler.... Dann kann der Mosfet direkt den "Minuspol" vom Akku
» » schalten :-D
» »
» » Gruß Steffen
»
»
» Aus der Zeichnung heraus zu lesen ist, das ein Li Fe Po4 Akku geladen
» werden soll. 12V 40 Ah.
»
Hab ich nicht gesehen.

» Was haben zum Teufel die 70V am Akku zu suchen.
»
Evtl. max. Leerlaufspannung?

» Solche Akkus müssen ohnehin Konstantspannungsgeladen werden, das Ladegerät
» muss auf die Ladeschlusspannung angepasst sein.
»
» Also keine Stromquelle sondern Spannungquelle.
»
Nee...

» Nicht umsonst ist eine Ladeschaltung extrem Aufwändig, besonders für die Li
» Fe Po4 und konsorten.
»
» Auch ein Li Fe Po Akku als Starter Akku darf höchsten mit 14.4V geladen
» werden, mehr darf die Lichtmaschine nicht liefern.
»
» Wie gesagt das hängt vom Akkutyp ab, wie geladen werden soll, mit wieviel
» Strom und Spannung.
»
» Desweiteren muss auch der Ladestrom begrenzt werden, wieviel max Ladestrom
» fließen darf ist aus dem Akkudatenblatt zu lesen.
»
» Meistens 1C also in dem Fall 40A.
»
Richtig, aber unmöglich mit Konstantspannung.

» Als dann sinkt der Ladestrom zum Ende hin, ist er klein genug geworden wird
» über ihn der Ladevorgang beendet.
»
» Und nicht über die Ladespannung.
»
Wiederspricht sich zwar, aber ich weiß wie es gemeint ist. Und mir brauchst du das auch nicht zu erklären.

» Um einen DC/DC Wandler führt kein weg vorbei. wenn der Akku als Versorgung
» dienen soll für den Treiber.
Da muss ich gleich mal was skizzieren...:-D

Gruß Steffen

Steffen

14.06.2019,
00:25

@ Steffen

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

Steffen

14.06.2019,
00:29

@ Steffen

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

»

Ups...Text...:-D

Wenn man das so in etwa aufbaut, müßte der Spannunsregler+ Treiber doch dauerhaft versorgt sein, oder?
Vielleicht ist auch ein Denkfehler drin...
Das ganze Gemüse hab ich mal weggelassen, geht nur ums Prinzip.

Gruß Steffen

der olle Michi(R)

im Norden,
14.06.2019,
09:53

@ JBE

MOSFET Low-Side Treiber richtig anschließen

» Was haben zum Teufel die 70V am Akku zu suchen....

Bis jetzt hatte ich nur in Erinnerung, dass die 70V die "Leerlauf"spannung sein sollen. Wir kennen natürlich nicht die "Ausgangskennlinie" des sog. Generators, wie auch immer er aussehen mag.

Ich habe gleichzeitig (böserweise) unterstellt, dass sich der Fragesteller mit den grundsätzlich einzuhaltenden Bedingungen beim Betrieb von LiFePo befasst und auseinandergesetzt hat.

--
Grüße
Michael