Hallo, auf dem 1. Bild ist ein Ausschnitt einer Schaltung und die dazugehörigen, simulierten Kurven für die wichtigsten Potentiale und Ströme zu sehen. Vh sei 12V DC. Der MOSFET soll den Strom über seine Drain-Source-Strecke leiten bis V3 groß genug ist, damit die LEDs leuchten könnten, dann öffnet er und der Strom fließt über die LEDs. Soweit so gut, funktioniert auch wunderbar, die Schaltung macht was sie soll. Aber warum funktioniert sie? Was bringt den MOSFET dazu zu öffnen? Ich habe 3 mögliche Theorien, die aber alle nicht so wirklich plausibel sind: 1. Da der MOSFET als Gateschaltung verbaut ist (12V - 0.7V (Diodenspannung) fest an Gate), sollte er öffnen, wenn das Sourcepotential - hier V4 - größer ist als das Gatepotential minus der Schwellspannung (2V). Das wäre der Zeitpunkt, wenn die dunkelgrüne Kurve die hellgrüne Kurve überschreitet. Haken an der Sache: zu diesem Zeitpunkt ist der MOSFET bereits offen (ca 50µs vorher). 2. Sobald das Drainpotential größer wird als VG3 - 2V, öffnet der MOSFET, man sieht es nur auf dem Diagramm nicht, weil der Strom weiterhin durch ihn muss, da die Flussspannung der LEDs (ca. 24V) noch nicht erreicht ist, erst dann sieht man, dass der Drainstrom fällt und der LED-Strom steigt. Hinweise für diese Theorie findet man auf Bild 2, welches auf den ersten "Block" bezogen ist (mehrere dieser Teilschaltungen sind hintereinander geschalten). Man sieht dort, dass die orangene Kurve an besagter Stelle kurz einknickt (beim Öffnen?). 3. Uds (hellblau) gammelt die ganze Zeit an der Schwellspannung herum, der MOSFET ist im linearen Betrieb, Uds steigt (aber warum?) - übersteigt Ugs, jetzt müsste er in die Sättigung gehen und wieder leiten - macht er aber nicht ... nein, diese Theorie ist noch verzweifelter als die anderen :( Die erste Theorie macht keinen Sinn weil die Bedingung erst nach dem Ereignis auftritt und die anderen beiden Theorien machen keinen Sinn weil sich MOSFETs nach meinem Verständnis nicht so verhalten, aber genau das ist das Problem: Ich weiß einfach nicht wie sich ein MOSFET in Gateschaltung verhält, ich habe auch nix darüber gefunden im Netz. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.
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Niklas Beuster schrieb: > dann öffnet er und der Strom fließt über die LEDs Nein, wenn der Mosfet öffnet, fließ KEIN Strom über die LEDs, weil er die kurzschließt. In deime Diagramm sieht man auch, dass entweder durch den Mosfet oder durch die LEDs Strom fließt. Die Spannungsangaben sind sinnlos, weil kein Bezugspotential vorhanden ist. Normalerweise wäre das V4, aber das bewegt sich ja auch.
Danke erstmal, aber wieso steigt dann Uds (bzw. V(v3,v4)), wenn er noch nicht offen ist? Weil er im linearen Betrieb ist? Aber wie kann er im linearen Betrieb sein, wenn Uds größer ist als Ugs? Ich bin nach wie vor gespannt wie die Lösung aussieht, für mich ergibt das Verhalten des MOSFET keinen Sinn, auch wenn die Schaltung funktioniert wie sie soll (sogar aufgebaut).
Auf dem Bild oben scheint ja nur eine halbe Schaltung zu sein. Was ist V4, woher kommt die? Und was soll die Schaltung überhaupt bewirken? Stroboskop?
V4 ist das Sourcepotential, ein Potential ist die Spannung bezogen auf 0 - Masse. V(v3, v4) ist eine Potentialdifferenz, also die Spannung zwischen v3 und v4. Ist es nicht völlig egal wie der Rest der Schaltung aussieht wenn man die Werte im Diagramm hat? Aus Geheimhaltungsgründen darf ich nicht mehr zeigen, aber imho sollte der Ausschnitt reichen, es müsste sich hier nur jmd mal melden der sich mit MOSFETs und/oder LT-Spice auskennt, es könnte ja auch sein dass meine erste Theorie stimmt und das zeitliche Paradoxon ist nur ein Simulationsfehler...
Niklas Beuster schrieb: > Aus Geheimhaltungsgründen > darf ich nicht mehr zeigen, was für ein Getue für das bisschen Schaltung. Erst mal zur Begriffsklärung: wenn du von "öffnen" sprichst meinst du damit, dass der MOSFET hochohmig wird. ArnoR hat offen gerade in der gegensätzlichen Bedeutung verwendet (offen im Gegensatz zu gesperrt). Ich kann kein unerklärliches Verhalten des MOSFET erkennen. Der MOSFET ist zu Beginn knapp oberhalb seiner Schwelle aufgesteuert. Solange I_D kleiner ist als dieser Aufsteuerung entspricht, läuft er im linearen Bereich und es fällt fast keine Spannung U_DS ab. Der Strom steigt halbwegs sinusförmig an, wahrscheinlich weil dein Kondensatornetzteil oder sonstwas ihn so einprägt. Bei ca. 1,48ms wird der Strom zu groß (ca. 65mA)für diese Gatenansteuerung und der MOSFET geht in den Abschnürbereich über. Jetzt sollte der FET eigentlich den Strom auf einem konstanten Wert festhalten, aber deine externe Stromquelle zwingt einen wachsenden Strom auf und lässt U_DS schnell ansteigen. Deshalb steigt der Stromfluss durch den MOSFET noch bis auf rund 80 mA an. Ein wesentlicher Teil des Stromanstiegs in diesem Bereich ergibt sich aufgrund der Kanallängenmodulation (ich würde aus der Kurve ein Lamda von ca. 1/(70V) herauslesen). Vielleicht spielt auch ein kapazitiver Stromfluss eine gewisse Rolle. Wenn du den MOSFET-Typ in der Simulation nicht unkennlich gemacht hättest, könnte man schauen ob das hinkommt. Der Strom durch den MOSFET steigt erst dann nicht mehr an, wenn die Spannung groß genug wird, dass die Dioden den Stromfluss übernehmen können. Der Stromfluss durch den FET sinkt im selben Maß, in dem der Stromfluss durch die Dioden zunimmt. Das einzige, was man hier als Simulationsartefakt betrachten kann ist die "Kantigkeit" der Kurve. Hier wird nur rund alle 10µs ein neuer Wert berechnet. Platziere mal ein .options maxstep=500n auf deiner Simulation und schaue, ob dir das Ergebnis dann besser gefällt. Ab ca. 1,6ms wird dann von deiner geheimen Ansteuerung U_GS heruntergefahren. Der MOSFET sperrt völlig und der ganze Strom fließt über die Dioden.
Wow! Danke Achim, diese Erklärung passt perfekt! Du beziehst dich zwar auf den Drainstrom, aber bezogen auf die Drain-Source On-State Resistance und der daraus resultierenden Uds Spannung passt sogar im Ansatz meine dritte Theorie aus dem Anfangsbeitrag. Entscheidend war deine Erklärung zur Kanalmodulation. Und du hast Recht, in der Tat hängt "unten" eine Stromquelle, soviel sei mal verraten ;). Ugs wird zu 0 weil das Sourcepotential zu dem Zeitpunkt das Gatepotential erreicht, welches konstant von 12V gespeist wird. Der MOSFET in der Simulation ist der Si9420DY, der wird in der Praxis durch den IRFL210 ersetzt glaube ich. Wo lese ich das Lambda ab im Datenblatt http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/S/I/9/4/SI9420DY.shtml? Auf jeden Fall mal ein herzliches Dankeschön an dieser Stelle!
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Bitteschön freut mich, wenn dir der Beitrag geholfen hat. Niklas Beuster schrieb: > Der MOSFET in der Simulation ist der Si9420DY, der wird in der Praxis > durch den IRFL210 ersetzt glaube ich. Wo lese ich das Lambda ab im > Datenblatt > http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/S/I/9/4/SI9420DY.shtml? In dem Datenblatt kann ich Lambda auch nicht auslesen. In manchen Datenblättern kann man im Ausgangskennlinienfeld I_D(U_DS) die Steigung im Abschnürbereich abschätzen, aber in diesem Datenblatt ist die Kennlinie dort völlig flach (oder fällt sogar leicht ab ??) Im Spice-Modell, mit dem du die Simu durchgeführt hast, sollte aber wahrscheinlich ein Angabe zu Lambda zu finden sein.
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