2 MOSFETs in Reihe

[Alexander M. (alexander_m16)]

Hallo zusammen!

Vorneweg ich bin relativ neu im Thema Elektrotechnik und bitte daher 
krude Ideen und Fachbegriffe zu entschuldigen. :)

Ich möchte gerne eine Last zwischen zwei MOSFETs in Reihe schalten, 
Also:

 V+  ->  N-MOSFET  ->  RL  ->  N-MOSFET  ->  V-

Ich möchte also die Last wirklich beidseitig abschotten, um sie dann 
über zwei weitere Anschlüsse über einen anderen Stromkreis zu verwenden. 
Die beiden Mosfets sollten aber annähernd gleichzeitig geschaltet 
werden.

Als Signalgeber verwende ich ein Arduino Leonardo (+5V). Da dieser die 
Kanäle gegen Masse schaltet, kann ich nicht einfach zwei verschiedene 
Kanäle nehmen, da ich ja sonst einen Kurzschluss um die Last herum 
erzeuge.

Daher dachte ich mir, ich schalte einfach einen dritten MOSFET (M3) 
(Logic-Level), der dann die nötige Gate-Spannung für die beiden anderen 
MOSFETS (M1+M2) liefert. (siehe Anhang)

Leider gestaltet sich der Voltage-drop so, dass einer voll durchsteuert 
(M2) und der andere (M1) fast überhaupt nicht.

Habt ihr vielleicht eine Idee, wie ich das realisieren kann bzw. was ich 
falsch mache?

Tausend-Dank im vorraus!

beste Grüße
Alex

[WeltVerbesserer (Gast)]

M1 muss entweder ein P-FET sein oder mit einer aufwändigen Schaltung 
(Ladungspumpe) angesteuert werden.

[oszi40 (Gast)]

Masseprobleme umgeht man auf einfache Weise mit Relais od. Opto-BE
http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

[Düsendieb (Gast)]

Alexander M. schrieb:
> Ich möchte also die Last wirklich beidseitig abschotten, um sie dann
> über zwei weitere Anschlüsse über einen anderen Stromkreis zu verwenden.

Sag mal was du machen willst, oft ist es kein Problem die Masse zu 
verbinden und dann fällt der ganze Zauber mit den 2 Schaltern weg.

Axel

[Alexander M. (alexander_m16)]

An Relais hatte ich auch schon gedacht, aber ich muss an Schaltzeiten 
von ein paar Mikrosekunden rankommen, selbst die kleinen Reed-relais 
kommen da nicht mehr dran.

Kann ich solche Schaltzeiten mit Opto-BEs realisieren?

[Udo S. (urschmitt)]

Alexander M. schrieb:
> An Relais hatte ich auch schon gedacht, aber ich muss an Schaltzeiten
> von ein paar Mikrosekunden rankommen

Alexander M. schrieb:
> Als Signalgeber verwende ich ein Arduino Leonardo (+5V)

Und du bist sicher, daß du mit einem Arduino so exakt timen kannst?

Schau dir mal Halbbrücken- oder Brückenschaltungen an. Die machen genau 
das was du möchtest(?)

Wie Düsendieb schon gesagt hat was willst du erreichen? Da du -wie du 
selbst sagst- wenig Ahnung hast ist die Lösung oft anders (einfacher) 
als die von dir gedachte.

[Alexander M. (alexander_m16)]

Wenn ich M1+M2 direkt ansteuern würde, würde das so aussehen. Und da die 
beiden GND ja zusammenlaufen bekomme ich so einen Kurzschluss oder?

[MaWin (Gast)]

Alexander M. schrieb:
> Ich möchte also die Last wirklich beidseitig abschotten, um sie dann
> über zwei weitere Anschlüsse über einen anderen Stromkreis zu verwenden.

Kannst du vergessen, in MOSFETs sind Dioden die du nicht ausschalten 
kannst.

Du brauchst ein Relais.

[Udo S. (urschmitt)]

Alexander M. schrieb:
> Wenn ich M1+M2 direkt ansteuern würde, würde das so aussehen. Und da die
> beiden GND ja zusammenlaufen

Falsch gedacht. Du kannst den linken Mosfet mit Source NICHT an gnd 
legen eben weil es einen Kurzschluss geben würde. Deshalb muss man das 
Gate dieses Mosfets über eine Bootstrap Schaltung oder eine 
potentialfreie 2 Spannungsversorgung ansteuern, oder man nimmt einen P 
kanal Mosfet.

Wie gesagt siehe Halbbrückenschaltung.

Nochmal WAS WILLST DU GENAU ERREICHEN?
Siehe auch Netiquette

[Alexander M. (alexander_m16)]

Vielen Dank erstmal für die vielen Antworten bis jetzt.

Ich hatte ja geschrieben, dass mir bewusst ist, dass dort ein 
Kurzschluss ist, das war nur zur illustration der zwei Kanäle.

Das ganze soll ein elektronischer kommutator sein. RL ist ein Induktor 
und D1 / D2 führen die Überschussenergie nach einem Puls wieder zurück 
ohne sie auszulöschen.

Ich verstehe die Idee mit dem P-MOSFET noch nicht ganz, wie müsste der 
denn angesteuert werden?

[Falk B. (falk)]

@ Alexander M. (alexander_m16)

>Das ganze soll ein elektronischer kommutator sein. RL ist ein Induktor
>und D1 / D2 führen die Überschussenergie nach einem Puls wieder zurück
>ohne sie auszulöschen.

>Ich verstehe die Idee mit dem P-MOSFET noch nicht ganz, wie müsste der
>denn angesteuert werden?

Vergiss die. Bei deinem Kenntnisstand nimmt man was möglichst Fertiges. 
Nimm eine intergrierte H-Brücke, L6203 ist dein Freund. Dort ist alles 
drin was du brauchst und du kannst direkt mit Logiksignal vom Arduino 
das Ding steuern.

[Düsendieb (Gast)]

Alexander M. schrieb:
> elektronischer kommutator

Was soll denn das sein?

[Alexander M. (alexander_m16)]

Vielen Dank für den guten Tipp,

trotzdem würde mich interessieren, wie ich einen P-Kanal und N-Kanal 
MOSFET gleichzeitig über einen Arduino steuern kann. Hab ich da nicht 
auch gleich wieder das Masse-Problem?


@Düsentrieb: Na vergleichbar zu einem mechanischen Kommutator an einem 
DC-Motor. Nur möchte ich die Schaltzeiten über das Arduino steuern und 
nicht über brushes. Schaltzeitpunkte bestimme ich z.B. über einen 
Hall-sensor.

[Falk B. (falk)]

@ Alexander M. (alexander_m16)

>MOSFET gleichzeitig über einen Arduino steuern kann. Hab ich da nicht
>auch gleich wieder das Masse-Problem?

Für den P-Kanal MOSFET braucht man einen Pegelwandler.

[Alexander M. (alexander_m16)]

OK danke erstmal.

Schätze, da muss ich noch einiges lernen. Wie der P-MOSFET und 
Pegelwandler zu verschalten wäre ist mir noch nicht ganz klar.

Trotzdem vielen Dank!

Gruß

[Düsendieb (Gast)]

Mach mal eine Skizze mit einer gemeinsamen Masse. Hab da schon mal 
angefangen um zu zeigen in welche Richtung es gehen kann.

Axel

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Alexander M. schrieb:
> Ich verstehe die Idee mit dem P-MOSFET noch nicht ganz, wie müsste der
> denn angesteuert werden?

Mach dir klar, das der MOSFet alleine keine Ahnung von 
Masseverhältnissen oder absoluten Pegeln hat. Für ihn ist nur 
entscheidend, was für eine Spannung zwischen Gate und Source liegt.
Bei einem N-Kanal ist es so, das er anfängt zu leiten, wenns Gate 
positiver als die Source wird - und zwar bei der im Datenblatt 
angegebenen 'Gate Threshold Voltage', also die 'Schwellenspannung'. Im 
Datenblatt steht dann auch, was für ein Strom bei dieser Spannung durch 
den MOSFet fliesst, meist noch recht wenig. Die Gate Spannung sollte 
also die Schwellenspannung deutlich überschreiten, damit der MOSFet voll 
durchsteuert.
Bei einem P-Kanal ist das genauso, nur das hier die Gate negativer als 
die Source werden muss, damit er anfängt zu leiten.

[Magic S. (magic_smoke)]

Elektronischer Kommutator? Das klingt mir sehr nach BLDC. Schon mal 
danach gesucht? Vielleicht findest Du dort ja genau das was Du suchst.

Übrigens kann Deine Schaltung nichts kommutieren. Sie kann nur was ein- 
und ausschalten. Kommutieren mußt du mit einer Vollbrücke.

Übrigens besitzen Vollbrücken von Hause aus die Eigenschaft, daß 
Blindleistung von Spulen in den Zwischenkreis (Speisespannung der 
Brücke) zurückgespeist wird. Eine Halbbrücke kann das mit zwei 
zusätzlichen Dioden auch.

Es wäre noch interessant zu wissen, ob Du nur kurze Einschaltimpulse 
hast oder ob Du die Transistoren (nahezu) statisch einschalten können 
willst.

Und um welchen Strom reden wir hier? Evtl. ist die Idee mit dem 
P-Kanal-FET die beste. Hochgesetzten N-Kanal-FET macht man eigentlich 
nur noch, wenn Probleme mit der Verlustleistung verhindern muß. 
N-Kanal-FETs haben deutlich geringere Durchlasswiderstände als 
P-Kanal-FETs. Obwohl es inzwischen auch gute P-Kanal-FETs gibt.