MOSFET - Gate & Pulldown Widerstand

[Andi B. (andi_be)]

Hallo µC.net Mitglieder.

Ich habe mal eine Schaltung für eine Schützansteuerung gemacht, welche 
von einem Arduino angesteuert wird.

Der Optokoppler dient für die Potentialtrennung, wird dieser 
angesteuert, so wird auch der MOSFET angesteuert und das Schütz schaltet 
ein.

Meine Frage ist jedoch, wie der Gatewiderstand (R2) und der 
PullDown-Widerstand gewählt bzw. dimensioniert gehört. Im Prinzip 
ergeben R2 und R3 ja einen Spannungsteiler. Ich habe schon mal gelesen, 
das der Gatewiderstand eher klein (zB 470 Ohm) und der PullDown eher 
groß (100k) gewählt werden sollen, andere meinen wieder, man kann für 
beide einen 2k Widerstand nehmen.

Nur wie sollen diese denn am besten dimensioniert werden?


mfG Andi

[Peter R. (pnu)]

R2  bildet mit R3 einen Spannungsteiler, damit der MOSFET eine kleinere 
Spannung am gate abbekommt als die 24V. Der Teiler begrenzt also die 
gate-Spannung auf 12V. Deshalb muss das Verhältnis R2/R3 erhalten 
bleiben.

Je kleiner die Widerstände R2,R3 sind, desto schneller steigt oder fällt 
die Spannung am gate, desto schneller schaltet der MOSFET und desto 
geringer sind die Schaltverluste. 2,2k dürfte da schon ganz gut stimmen.

Aber Achtung: 24V und 4,4K bringen einen Strom von ca. 5,5mA. Wenn  da 
der Foto-Ts nicht genügend Strom durchlässt, bekommt das gate nicht 
genügend Spannung, der MOSFET öffnet nicht richtig und das kann ihn 
überlasten.

Also Foto-TS muss mindestens 5,5 mA können. bei einem Übertragungsfaktor 
von 0,5 muss die LED des Kopplers mindestens 11mA führen. Will man 
schnelleres Schalten, kann man R2 und R3 kleiner machen, aber der 
Optokoppler muss dann mit mehr Strom arbeiten.

[Falk B. (falk)]

@ Andi Bertl (andi_be)

>Der Optokoppler dient für die Potentialtrennung,

Die hier nicht wirklich notwendig ist.

>Meine Frage ist jedoch, wie der Gatewiderstand (R2) und der
>PullDown-Widerstand gewählt bzw. dimensioniert gehört. Im Prinzip
>ergeben R2 und R3 ja einen Spannungsteiler. Ich habe schon mal gelesen,
>das der Gatewiderstand eher klein (zB 470 Ohm)

Das gilt nur für starke MOSFET-Treiber und da sind es eher 1-100 Ohm, um 
parasitäre Schwingungen zu dämpfen.

>und der PullDown eher
>groß (100k) gewählt werden sollen,

Kann man machen.

>Nur wie sollen diese denn am besten dimensioniert werden?

Nimm 2x10k und gut.

[Andi B. (andi_be)]

Falk Brunner schrieb:
>>Der Optokoppler dient für die Potentialtrennung,
>
> Die hier nicht wirklich notwendig ist.

Aber wieso ist er denn nicht wirklich notwendig? ist es nicht besser, 
wenn man zum µC potential-getrennt ist?

[Amateur (Gast)]

>Aber wieso ist er denn nicht wirklich notwendig? ist es nicht besser,
>wenn man zum µC potential-getrennt ist?

Kommen die 24V denn wirklich von einer eigenen Wicklung bzw. einem 
eigenen Trafo?

Schau mal unter:

"Relais mit Logik ansteuern"
http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

nach.

[Andi B. (andi_be)]

Amateur schrieb:
> Kommen die 24V denn wirklich von einer eigenen Wicklung bzw. einem
> eigenen Trafo?

Die 24V kommen von einem eigenen Hutschienen-Netzteil, nicht etwa von 
einem DC/DC Wandler der vom Arduino angesteuert wird. Deswegen dachte 
ich mir auch, dass eine Potentialtrennung sinnvoll ist.

mfg

[Anonymous (Gast)]

Hallo,


und wie wird jetzt eigentlich die Einschaltzeit, bezogen auf die 
Widerstände, berechnet?


VG

[Sebastian S. (sebastian_s50)]

Die verwendeten Widerstände lassen sich nur am konkreten FET festmachen.

Elektrisch verhält sich das Gate wie ein unangenehm großer Kondensator.

Da die meisten, der heutigen FETs nicht für den Analogbetrieb geeignet 
sind, gilt hier: Möglichst schnell be- und entladen;-)

Die zum jeweiligen FET gehörigen Datenblätter widmen der Gatekapazität 
bzw. der Ladung eigene Angaben.

[tom69 (Gast)]

EINE FRAGE:
Was ist das für ein Schütz?  Wie viel Strom benötigt ER? Typ...

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Sebastian S. schrieb:
> Elektrisch verhält sich das Gate wie ein unangenehm großer Kondensator.
Das ist aber bei dieser Anwendung (Schalten eines schnarchlangsamen 
Schützen) nicht relevant. Denn selbst wenn dieser spezielle Mosfet hier 
z.B. 10nF Gatekapazität hätte, wäre die Umschaltung mit 2x10k 
Widerständen nach spätestens 5k*10nF = 50ms erledigt. Dass man damit 
keine PWM machen kann ist klar, aber alle 10 Sekunden das Schütz 
umzuschalten, das geht allemal.

tom69 schrieb:
> EINE FRAGE:
> Was ist das für ein Schütz?  Wie viel Strom benötigt ER? Typ...
Wenn man die Zahl, die da dabeisteht, mal beim Google eingibt...
https://www.buerklin.com/en/catalog/Reed-relays-type-Guenther-3570-1331-G585900.html
Wenn man sich die Daten so ansieht (24V, 2kOhm) da könnte man fast drauf 
kommen, das Ding direkt mit dem Optokoppler zu schalten. Oder gleich das 
5V-Relais zu nehmen und den Optokoppler ganz wegzulassen (wozu eine 
galvanische Trennung, wenn das Relais eh' galvanisch trennt)...

Oder könnte es sein, dass der Schaltplan gar nicht der Realität 
entspricht?

[Manuel S. (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> z.B. 10nF Gatekapazität hätte, wäre die Umschaltung mit 2x10k
> Widerständen nach spätestens 5k*10nF = 50ms erledigt.

Ist die Gatekapazität im Datenblatt als Input oder Output Capacity 
angegeben?


Achja und wieso wird in der Berechnung plötzlich ein 5k Widerstand statt 
des 10k Widerstandes verwendet?


LG