Leistungstreiber für Heizflächen

[asdf a. (asdf_a)]

Hallo zusammen,

hab mir kürzlich ein neues Eval Board zugelegt 
(https://www.aimagin.com/fio-std.html) da es wirklich einfach mit 
Simulink programmierbar ist.

Nun will ich es in einem kleinen Versuchprojekt verwenden, nämlich der 
Ansteuerung von Heizflächen (4 Stück a 100W bei 12V) mittels PWM Signal 
(<100Hz).

Mein Problem: Ich habe noch nie ein Schaltung für Leistungselektronik 
aufgebaut, ich kenn es nur aus der Theorie. Mein Plan ist, mit dem µC 
den Mosfet per PWM zu schalten (evtl. Treiber dazwischen) und die 
Heizfläche vorsichtshalber mit einer Freilaufdiode zu versehen. Mosfet 
mit 10k pull-down.

Deshalb habe ich ein paar Fragen:
- Gibt es Mosfets, die mit 3,3V schon voll durchschalten (für logic 
level 5V gibt es sie ja)?
- Ist es sonst ausreichend, einen schnellen Transistor als Treiber ans 
Gate zu hängen?
- Welchen Mosfet würded ihr mir für die Anwendung empfehlen (n-Kanal)?
- Sollte man den Mosfet auch noch mit einer Kapazität schützen?


Danke und schöne Grüße

[Udo S. (urschmitt)]

Siehe FET und Mosfet-Übersicht
Für das schalten von Heizungen reicht eine PWM von maximal einigen Herz.
Deshalb kann man sich in den meisten Fällen einen Treiber sparen, weil 
das dann relativ langsame Umladen des Gates mit der dabei hohen 
Verlustleistungsspitze des Fets beim Umschalten nur selten auftritt.

asdf a. schrieb:
> - Ist es sonst ausreichend, einen schnellen Transistor als Treiber ans
> Gate zu hängen?
Wenn dann Push Pull Stufe. Du musst gewährleisten daß beide 
Umladevorgänge schnell erfolgen.

asdf a. schrieb:
> - Sollte man den Mosfet auch noch mit einer Kapazität schützen?
Wenn, dann durch einen Snubber, aber eine Heizfolie ist im 
allgemeinen eine ziemlich gute ohmsche Last.

asdf a. schrieb:
> und die Heizfläche vorsichtshalber mit einer Freilaufdiode zu versehen.
Ist dann eher eine Angst-Diode, da ohmsche Last. Schadet aber auch 
nicht.

asdf a. schrieb:
> Mosfet mit 10k pull-down.
Wenn der µC die Ausgänge nach dem Reset auf Eingänge stehen hat 
notwendig.
Ansonsten prüfen wie die Ausgänge nach einem Reset stehen.

[Matthias L. (Gast)]

Wenn Du eh 12V für die Versorgung der Heizung hast, würde ich diese auch 
nutzen, um die FETs anzusteuern.

Ich würde es wahrscheinllich so machen:


12V ------------------o------------o------
                      ¦            ¦
                     1k            ¦
                      ¦            ¦ S
                      o---------. -o
                      ¦   P-FET ¦>-'
        .--100n-.     ¦         ¦ -.
        ¦       ¦   ¦/C            ¦ D
0/3V3 --o--10k--0---¦              ¦
        ¦           ¦\E            o------->
        ¦             ¦           _¦_
      100k            ¦           / \      Heizung
        ¦             ¦            ¦
GND ----o-------------o------------o------->

Für einige  wenige Hz Schaltfrequenz reicht das aus.

[Harald W. (wilhelms)]

Udo Schmitt schrieb:

>> und die Heizfläche vorsichtshalber mit einer Freilaufdiode zu versehen.
> Ist dann eher eine Angst-Diode, da ohmsche Last. Schadet aber auch nicht.

Der Hund ist tot! Besser ist, wir binden Ihn an!
Meint
Harald

[Udo S. (urschmitt)]

Harald Wilhelms schrieb:
> Der Hund ist tot! Besser ist, wir binden Ihn an!
> Meint

ROFL. Danke Harald, du hast mir wieder einen Lichtblick beschert.
Gruß
Udo

[Udo S. (urschmitt)]

Matthias Lipinsky schrieb:
> Ich würde es wahrscheinllich so machen:

Mit dem 1K wird der MOSFET mit max. am Anfang 12 mA umgeladen und muss 
8-10V umgeladen werden bis er sicher sperrt.
Wenn man von einem modernen µC ausgeht bringt der Port Push/Pull 
krzzeitig 20 - 40mA und muss bei einem modernen Mosfet nur ca. 2V 
umladen um umzuschalten.
Insofern dürfte deine Schaltung zumindest beim Ausschalten deutlich 
langsamer sein als eine Direktansteuerung eines n-Kanal MOSFETs.
Was soll der 100nF am Eingang? Der wirkt doch beim Umschalten kurzzeitig 
wie ein Kurzschluss und belastet den µC Port, oder was entgeht mir da?