Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik komisches Verhalten beim MOSFET


von Michael G. (moska)


Lesenswert?

Hallo Leute,

ich habe heute ein sehr komisches Verhalten beim MOSFET festgestellt:


                24V VCC        VCC 3.3V
                     +          +
                     |          |
                     |          |
                     |       ||-+ D
                     |     G ||<-
                     --------||-+
                                | S
                                |
                                |
                                _
                               | |
                               | |
                                -
                                |
                                |
                                |
                               ===
                               GND


Bei V-Source bekomme ich 3.3V ... vielleicht sitze ich einfach zu lange 
dran ????? Ich erwarte Vs=Vg-Vth.. also etwa 23V

bitte nicht schlagen, falls es ein dummer fehler ist :)

: Verschoben durch Admin
von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Und? Wo sollen die 23V herkommen? Das Gate ist schließlich hochohmig, 
und hat nur eine Steuerspannung. Da kann nix drüberkommen, es sei denn, 
daß Gate ist schon durchgeschlagen aufgrund der Ugs_max.
Die Last kann ihre Spannung nur von den 3,3V bekommen. Also können auch 
nur max. 3,3V an der Last anliegen.
Wenn du schon Vs=Vg-Vth haben willst, dann mußt Du auch Vd>Vs machen

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

das ist schon ein powermosfet und hat es gott sei dank ausgehalten :D

nene, ich habe es mit

                3.3V VCC        VCC 24V
                     +          +
                     |          |
                     |          |
                     |       ||-+ D
                     |     G ||<-
                     --------||-+
                                | S
                                |
                                |
                                _
                               | |
                               | |
                                -
                                |
                                |
                                |
                               ===
                               GND


auch ausprobiert und da habe ich nur 2.7V am Vs bekommen.... dann dachte 
ich sitze schon zu lang dran und habs an Gate angeschlossen.
Aber es geht so und so nicht

von Krapao (Gast)


Lesenswert?

Was sagt denn das Datenblatt bei ABSOLUTE MAXIMUM RATING zu dem Wert bei 
Gate-Source Voltage? Mit V_gs = 24V ist der Kleine vielleicht schon 
nicht mehr unter den Lebenden...

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

nochmal meinen Update lesen - ich hatte ihn nochmal editiert.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

... 12V .....
:'-(  :'-(  :'-(  :'-(

ok habe noch ein paar übrig :D,
aber trotzdem, ich habe am Anfang am Drain V=24V gehabt und da hatte ich 
wie gesagt am Vs = 2.7V

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

das Mosfet hat Vds max 30V - der hier: 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/70219.pdf

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Michael Gromov (moska)

>aber trotzdem, ich habe am Anfang am Drain V=24V gehabt und da hatte ich
>wie gesagt am Vs = 2.7V

Was vollkommen OK ist, schliesslich hast du eine DRAIN-Schaltung 
(Sourcefolger) gebaut. Ist praktisch das gleiche wie eine 
Kollektorschaltung / Emitterfolger beim Bipolartransistor. Die 
Sourcespannung folgt der Gatespannung, nur etwas tiefer, nämlich um 
soviel, wie gerade zum Aufsteuern des MOSFETs gebraucht wird, und das 
ist recht lastabhängig.

Du willst wahrscheinlich die 24V durchschalten, dazu brauchst du einen 
P-Kanal MOSFET und die passende Asteuerung.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten.3F

MFG
Falk

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

kann man das nicht mit den NMOSFETS realiesen?

von Anon Y. (anonymous)


Lesenswert?

mit n-channel mosfets einfach die Masse schalten.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> kann man das nicht mit den NMOSFETS realiesen?

Doch, indem man die Masse schaltet.
Allerdings muss die Gatespannung hoch genug sein daß der MOSFET 
durchsteuert (Siehe Datenblatt des MOSFETs)

von T-Brox (Gast)


Lesenswert?

Sicher kann man das.
Die Last muss jedoch dann an Drain und nicht an Source angeschlossen 
werden.
Stichwort Low-Side-Schalter.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

meinst du so:

                3.3V VCC       GND
                     +         ===
                     |          |
                     |          |
                     |       ||-+ D
                     |     G ||<-
                     --------||-+
                                | S
                                |
                                |
                                _
                               | |
                               | |
                                -
                                |
                                |
                                |
                                +
                                VCC 24V

aber am gate habe ich max 3.3 V (kommt vm uC) - meinst du es reicht?

von Gregor B. (Gast)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> kann man das nicht mit den NMOSFETS realiesen?


Ja, entweder als Low-Side-Schalter oder in Verbindung mit einer 
Versorgungsspannung, die bezogen auf Source des N-Kanal-Mosfets ist, am 
einfachsten mit einem Mosfet-Treiber mit integrierter Ladungspumpe, z.B. 
Micrel MIC5021

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

kennt jemand ewtl. einen Quad Threw Whole 30V P-MOSFET?

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> Threw Whole

Ist jetzt nicht dein Ernst oder?

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> meinst du so:
Nein so:
          VCC 24V
             +
             |
             _
            | |
            | |
             -
             |
             |
          ||-+ D
        G ||<-
Ug--------||-+
             | S
             |
            ===
            GND

> aber am gate habe ich max 3.3 V (kommt vm uC) - meinst du es reicht?
Kommt auf den MOSFET an.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

cyblord ---- schrieb:
> Michael Gromov schrieb:
>> Threw Whole
>
> Ist jetzt nicht dein Ernst oder?

:DDDDDD
ja das war echt zu lang heute...
Through hole meinte ich - also kennt jemand eins?

oh man.... das mit Low-Side wird nicht klappen, da ich ein LED-Matrix 
habe und das PCB schon gedruck habe... :( - gibts da eine andere 
möglichkeit mit diesen n-MOSFETS?

von Dietrich L. (dietrichl)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> oh man.... das mit Low-Side wird nicht klappen, da ich ein LED-Matrix
> habe und das PCB schon gedruck habe... :(

Auch mit einem P-MOSFET geht es nicht ohne Schaltungsänderung, denn Du 
brauchst noch eine Pegelwandler von 3,3V -> 24V, d.h. einen N-MOSFET 
oder NPN-Transistor + Widerstände.

Gruß Dietrich

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

wieso? geht das nicht direkt mit:

                3.3V VCC        VCC 24V
                     +          +
                     |          |
                     |          |
                     |       ||-+ S
                     |     G ||->
                     --------||-+
                                | D
                                |
                                |
                                _
                               | |
                               | |
                                -
                                |
                                |
                                |
                               ===
                               GND

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


Lesenswert?

Weil Du am Gate 24V brauchst um den MOSFET zu sperren und kleiner 20V um 
ihn zu öffnen. Du brauchst also noch eine npn-Vorstufe oder einen 
MOSFET-Treiber.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

z.B ein ULN?

von Dietrich L. (dietrichl)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> z.B ein ULN?

Ja, + Widerstand zwischen Gate (ULN-Ausgang) und +24V

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> z.B ein ULN?

Wieviel Strom brauchen die LEDs? Wenn nicht so arg viel, tut's
vielleicht auch ein UDN2981A ohne zusätzliche Mosfets.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

meine Leds brauchen etwa 200mA :) - sind besondere LEDs. Und sowas wie 
ein ULN oder UDN wird mir nichts bringen, da die eine gemeinsame Erde 
haben.

also solche HighVolt. Switches wie das:
1
 +24V o--------------+----------------------+
2
                     |                      |
3
                     |   ____              |< T2, PNP
4
                     +--|____|----+--------|  BC557
5
                        R1,4K7    |        |\
6
                                |/T1,NPN    |
7
         Vcc/+5V o--------------| BC547     |
8
                                |>          |
9
                        ___       |        .-. 
10
          uC PIN o-----|___|------+       ( X )  
11
                       R2,4K7              '-'
12
                                            |
13
  GND o----------o--------------------------+
oder das
1
    +24V o--------------+---------+----------------+
2
                                  |                |
3
                                 .-.               |
4
                                 | |               |
5
                                 | |            ||-+
6
                       ___       '-'            ||->
7
                    +-|___|-------+-------------||-+
8
                    |                              |
9
                  |/                               |
10
   +3.3V ---------|                                |
11
                  |>                               |
12
                    |                             .-.
13
                    |                            ( X )
14
                    |                             '-'   , PNP
15
                    |                              |    557
16
                    |                              |
17
                   ===                            ===
18
                   GND                            GND
muss es doch schon in ICs als Arrays geben.
Momentan schaue ich mir den L293D an, aber der hat nur 2 unabhaengige 
eingeange, wenn man den fuer meinen Zweck nutzt.
kennt jemand sowas ewtl. schon als ein Quad oder sogar Octo-IC Array?

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Deine Schaltung ist nich ganz richtig:
1
     +24V o--------------+---------+----------------+
2
                                   |                |
3
                                  .-.               |
4
                                  | |               |
5
                                  | |               |
6
                        ___       '-'               |
7
                     +-|___|-------+-------------||-+
8
                     |                           ||->
9
                   |/                            ||-+
10
    +3.3V ---------|                                |
11
                   |>                               |
12
                     |                             .-.
13
                     |                            ( X )
14
                     |                             '-'   , PNP
15
                     |                              |    557
16
                     |                              |
17
                    ===                            ===
18
                    GND                            GND
Ich würde parallel zum oberen Widerstand noch eine Z-Diode schalten um 
Ugs zu begrenzen und der Transistor freut sich über einen 
Basisvorwiderstand.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

ok, danke.

Also gibts solche HochSpannungsschalter bereits als Arrays in ICs?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> meine Leds brauchen etwa 200mA :) - sind besondere LEDs. Und sowas wie
> ein ULN oder UDN wird mir nichts bringen, da die eine gemeinsame Erde
> haben.
>
> also solche HighVolt. Switches wie das:
1
>  +24V o--------------+----------------------+
2
>                      |                      |
3
>                      |   ____              |< T2, PNP
4
>                      +--|____|----+--------|  BC557
5
>                         R1,4K7    |        |\
6
>                                 |/T1,NPN    |
7
>          Vcc/+5V o--------------| BC547     |
8
>                                 |>          |
9
>                         ___       |        .-. 
10
>           uC PIN o-----|___|------+       ( X )  
11
>                        R2,4K7              '-'
12
>                                             |
13
>   GND o----------o--------------------------+

Die ULNs gehen nicht, da hast du recht. Aber schau dir mal das Daten-
blatt des UDN2981A an. Die Innenbeschaltung sieht gar nicht einmal so
viel anders aus, nur dass der Ausgang durch einen zusätzlichen NPN-
Darlington verstärkt wird und der Eingang so gestaltet ist, dass er auch
mit Logikspannungen von weniger als 5V (z.B. TTL) zurechtkommt.

Bei 200mA pro LED kannst du leider höchstens 3 Kanäle des UDN2981A
gleichzeitig nutzen, da sonst die Verlustleistung zu dicht an dessen
Limit gerät.

Es gibt aber modernere Varianten solcher High-Side-Switch-Arrays, die
einen geringeren Spannungsabfall und damit eine geringere Verlustleis-
tung haben. Mir fällt nur gerade keine Bezeichnung ein.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

ja hast recht, ich will auch nur max 1x LED im gleichen Zeitpunkt 
betreiben. Mein Problem ist aber, dass die Erde bei allen 7 Kanaellen 
verbunden ist, ich brauche aber ein gemeinsames Vcc. Sonst muesste ich 
8x Solcher UDN2981A fuer 8 LEDs einsetzen.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> Mein Problem ist aber, dass die Erde bei allen 7 Kanaellen
> verbunden ist, ich brauche aber ein gemeinsames Vcc.

Ich glaube, wir reden aneinander vorbei. Schreib doch mal, was das genau
für "besondere" LEDs sind. Ich nehme an, das sind Gruppen von mehreren
LEDs in einem Gehäuse, bspw. Siebensegmentanzeigen oder RGB-LEDs. Da
kenne ich nur drei Möglichkeiten, wie die Einzel-LEDs im Gehäuse unter-
einander verschaltet sind:

1. Die Kathoden sind getrennt herausgeführt und die Anoden untereinander
   verbunden (gemeinsame Anode). Dafür ist der ULN geeignet.

2. Die Anoden sind getrennt herausgeführt und die Kathoden untereinander
   verbunden (gemeinsame Kathode). Dafür ist der UDN geeignet.

3. Die Anoden und Kathoden der Einzel-LEDs sind jeweils getrennt aus dem
   Gehäuse herausgeführt. Dafür sind sowohl ULN als auch UDN geeignet.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> Mein Problem ist aber, dass die Erde bei allen 7 Kanaellen
> verbunden ist, ich brauche aber ein gemeinsames Vcc. Sonst muesste ich
> 8x Solcher UDN2981A fuer 8 LEDs einsetzen.

Diese ULNs/UDNs gibts idR als Lowside (Masse zusammen) und als Highside 
Schalter, du musst nur den richtigen rausfinden ;)
Oder du nimmst nen Motortreiber und zweckentfremdest den ;)

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

@Yalu X.: das sind normale HP LEDs, aber es ist eine LED matrix, also 
haben die leds an beiden Seiten Transistoren, daher muesste die Erde bei 
dem oberen Treiber getrennt sein.

@Michael Köhler : kennst du ewtl. eins mit getrennter Erde ??? bitte 
bitte, waere SUPER, dann koennte ich diese direkt als treiber verwenden 
:)

von Andreas D. (rackandboneman)


Lesenswert?

Hängst Du an deinen ULN Pullup-Widerstände (Vorsicht mit der 
Verlustleistung bei 24V!!), und steuerst DAMIT dann deinen Mosfet an ... 
da, Mopped fertig!

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> das sind normale HP LEDs, aber es ist eine LED matrix
Häng doch mal das Datenblatt an.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

@Andy: aber dann hätte ich wieder 2 unterschiedliche ICs.. so einen High 
Side 24V schalter muss es doch sicher in einem IC geben. ICh bin sicher 
nicht der erster, der sowas braucht.
nochmal, was ich sucher ist die Box hier im Layout:
1
              VCC
2
               +
3
               |
4
          .--------------.
5
 uC Pin1--| 24V H.Side   |
6
          |  Schalter    |
7
 uC Pin2--|              |
8
          '--------------'
9
               |      |
10
               |      + --------+
11
               |                -
12
               |                |
13
               V ->             V ->
14
               -                -
15
               |                |
16
               |                |
17
            ||-+             ||-+
18
            ||<-             ||<-
19
  uC Pin1---||-+   uC Pin2---||-+
20
               |                |
21
               o----------------+
22
               |
23
           .--.|
24
   3.3V ---|  |+
25
           |  |
26
           |  |ULN
27
          +|  |
28
          |'--'
29
          |
30
          |
31
          |
32
         ===
33
         GND
den ULN nutze ich unten als Stromregler (bitte nicht wundern, das musste 
so sein). Die LowSide N-MOSFETS sollten ja so funktionieren.
Was ich aber suche ist ein IC (im array) der durch die "24V High Side 
Schalter" Box repräsentiert wird.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Genau für den oberen Block in deiner Schaltung ist der UDN gemacht.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

welcher? - UDN2981 hat gemeinsame Erde und ich brauche getrennte Erde

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

oh mom, ich glaub man schaltet die anders. :D
Die Erde muss gar nicht angeschaltet sein

Aber bekommt man dann auch auf der anderen Seite die 24V oder wird es 
dann auch als stromregler funktionieren?

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> den ULN nutze ich unten als Stromregler
Kannst du das mal erklären?
Warum willst du pro Zweig unbedingt 2 Schalter haben?

Michael Gromov schrieb:
> welcher? - UDN2981 hat gemeinsame Erde und ich brauche getrennte Erde
Sehe ich nicht so - Zitat aus dem Datenblatt: "Recommended for high-side 
switching applications ..."

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> Die Erde muss gar nicht angeschaltet sein

Du musst den GND-Anschluss (Pin 10) des UDN2981A mit dem GND des
steuernden µC verbinden, damit die Ansteuerung funktioniert. Die LEDs
bekommen davon aber nichts mit.

> Aber bekommt man dann auch auf der anderen Seite die 24V oder wird es
> dann auch als stromregler funktionieren?

Der UDN2981A ist kein Stromregler. Die Strombegrenzung für die LEDs muss
anderweitig realisiert werden, bspw. mit Vorwiderständen.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

Micha schrieb:
> Michael Gromov schrieb:
>> den ULN nutze ich unten als Stromregler
> Kannst du das mal erklären?
> Warum willst du pro Zweig unbedingt 2 Schalter haben?
schwer zu erklären :D
also ich könnte es auch so machen:
1
                             VCC
2
                              +
3
                              |
4
                         .--------------.
5
                uC Pin1--|   UDN2981    |
6
                         |              |
7
                uC Pin2--|              |
8
                         '--------------'
9
                              |      |
10
                              |      + --------+
11
                              |                -
12
                              |                |
13
                              V ->             V ->
14
                              -                -
15
                              |                |
16
                              |                |
17
                              |                |
18
                              |        +-------+
19
                              |        |
20
                              |        |
21
                         .--------------.
22
                uC Pin1--|              |
23
                         |   ULN2981    |
24
                uC Pin2--|              |
25
                         '--------------'
26
                              |
27
                              |
28
                             ===
29
                             GND
aber die schaltung am ULN (uhrsprüngliche Schaltung) erfolgt unabhängig 
von der des Mosfets... Also ich brauche am ende 2x Schalter - so ist die 
Aufgabestellung des Projekts
>
> Michael Gromov schrieb:
>> welcher? - UDN2981 hat gemeinsame Erde und ich brauche getrennte Erde
> Sehe ich nicht so - Zitat aus dem Datenblatt: "Recommended for high-side
> switching applications ..."
ja habe das auch gesehen, siehe meinen vorletzten Post


@Yalu X.: Ja danke - habe ich auch schon kappiert ;)
 das mit dem Strom mache ich auch mit dem ULN, der begrenzt schon gut 
den strom

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> das mit dem Strom mache ich auch mit dem ULN, der begrenzt schon gut
> den strom

Wie kommst du darauf? Selbst wenn er das täte, würde die Verlustleistung
bei 24V minus LED-Spannung so hoch, dass er ziemlich schnell kaputt
gehen würde.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

ja das stimmt mit der Verlustleistung, aber ein Vorwiderstand hilft mir 
nicht viel, da ich die Spannung 0-24V variiere. Praktisch habe ich das 
ausgiebig getestet und es läuft

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Dann ist ist die Aufgabenstellung meiner Ansicht nach ziemlich besch... 
wenn sie dich zwingt so eine Murks-Schaltung zu bauen...

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

... was soll ich sagen :(

von Andreas D. (rackandboneman)


Lesenswert?

LEDs sind keine Glühbirnen auch wenn ebenfalls ein dünner Draht drin 
ist. Und Transistoren keine Relais bei denen man den Minuspol der Spule 
eingespart hat.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

jap und die sonne ist eine kugel, auch wenn die wie ein kreis aussieht.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> ja das stimmt mit der Verlustleistung, aber ein Vorwiderstand hilft mir
> nicht viel, da ich die Spannung 0-24V variiere. Praktisch habe ich das
> ausgiebig getestet und es läuft

Ich weiß ja nicht was du getestet hast aber sicher nicht, dass ein ULN 
(24V-Uled)*Iled verkraftet bei deinem Iled von 200 mA. So ein ULN 
verkraftet auf den gesamten Chip vielleicht 2 W Verlustleistung und du 
machst ja schon mit einer LED so 4 W
Den Sinn der Doppelschalter ist mir hier auch schleierhaft, wie lautet 
denn die genaue Aufgabestellung?

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

ok, also eine led matrix muss realisiert werden (also schalter an low 
und high side), eine Spann.Gest. Stromquelle muss sein und 24V als 
Versorgungsspannung. Die LEDs sollen variabel mit 10mA-300mA befeuert 
werden.

die Spannung variiere ich mit ner OP-Schaltung und PWM - das klappt 
auch.

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

hey das mit VCC->UDN->LED->Resistor->MOSFET->GND hat funktioniert!!!

vielen Dank!!!

von Micha (Gast)


Lesenswert?

Michael Gromov schrieb:
> hey das mit VCC->UDN->LED->Resistor->MOSFET->GND hat funktioniert!!!
>
> vielen Dank!!!
Das war abzusehen. Wieso hätte es nicht funktionieren sollen?
Wobei das mit UDN und MOSFET immer noch doppelt gemoppelt und mit 24V 
sehr ineffizient ist...

von Michael G. (moska)


Lesenswert?

wieso nicht? - gibts viele gruende, dich ich ewtl. nicht nachvollziehen 
kann - wollte mich lediglich bedanken

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.