MOSFET als Schalter funktioniert nicht richtig.

[Unwich T. (floppy1)]

Hallo zusammen,

ich habe ein kleines Problem mit der aufgebauten Schaltung...

Vorab beschreibe ich mein Ziel:

Eine Batterie liefert Vcc von 1 - 3 Volt und ein Hochsetzsteller liefert 
mir daraus 5 Volt. Da dieser Hochsetzsteller im Ruhezustand ca. 10mA aus 
der Batterie saugt, soll ein N-CH-MOSFET, gesteuert von einem µC, als 
Schalter dienen.
Der µC ist dabei an die Batterie angeschlossen und gleichzeitig an den 
Hochsetzsteller, dabei ist eine Schottky Diode so verschaltet, dass die 
5V nicht zur Batterie fließen können.

Der µC ist ein ATMega164A, der keinen externen Quarz hat, soll nur 
intern laufen.

Der µC läuft auf Vcc (Batterie), bekommt ein INT (Taster etc.) und 
schaltet einen PINB1 auf High -> Gate wird geschaltet, MOSFET steuert 
durch, StepUp-Konv. gibt 5 Volt, µC bekommt seine 5 Volt und alles ist 
gut. Wenn der µC nun einen anderen INT bekommt, soll dieser den PINB1 
auf low setzen um den MOSFET zu sperren.

Soweit die Theorie...

In der Praxis sieht es so aus:
Solange der MOSFET sperrt, fliessen irgendwo 80 mA (Labornetzteil zeigt 
es an) und der MOSFET wird warm. WIESO??

Eine andere Beschaltung bringt ein ähnliches Bild zu Tage:
Der µC ist nur an die Batterie angeschlossen. Dabei fließt trotzdem ein 
Strom von "nur" 30mA irgendwo hin...

Sobald der MOSFET durchgeschaltet ist, wird dieser seeeeehr Warm...dabei 
fließt max. ein Strom von 950mA, den die nachgeschaltete Elektronik 
benötigt...Laut Datenblatt kann dieser jedoch locker das dreifache im 
Dauerbetrieb.

Hab ich vielleicht etwas vergessen oder übersehen?

Gruß

[Paul B. (paul_baumann)]

Du hättest lieber einen P-Kanal-Mosfet nehmen sollen. Den N-Kanal
kriegst Du in dieser Schaltung nicht richtig "auf" und auch nicht
anständig gesperrt.

MfG Paul

[Unwich T. (floppy1)]

Daran hab ich auch schon gedacht...da muss ich das Gate laut Datenblatt 
aber negativ ansteuern und der ATMega gibt es nicht her...
kann natürlich auch mit nem N-Ch MOSFET das Gate vom P-Ch 
ansteuern...macht das Sinn?

[mex (Gast)]

pkanal und nkanal koppeln, du musst den nkanal immer gegen Masse 
schalten ( einfach ausgedrückt) und das kann deine Schaltun NIEMALS 
machen.

[Unwich T. (floppy1)]

@Paul

könntest du mir bitte sagen, wieso ich der N-Ch. MOSFET nicht richtig 
sperren und leiten kann in meiner Schaltung?
Eigentlich müsste es nach meiner Meinung alles normal laufen...aber das 
Verhalten des N-Ch. MOSFETs gibt mir Rätsel auf...

[Udo S. (urschmitt)]

Unwich Tig schrieb:
> Eine Batterie liefert Vcc von 1 - 3 Volt

Und damit funktioniert der µC und der Mosfet kann sicher durchschalten? 
Ab 1V?
Das mit dem P Kanal wurde ja bereits gesagt.

Unwich Tig schrieb:
> Daran hab ich auch schon gedacht...da muss ich das Gate laut Datenblatt
> aber negativ ansteuern und der ATMega gibt es nicht her...

Eine Spannung ist immer eine Potentialdifferenz.
-3V bezogen auf ein Source Potential von +3V ist genau 0V, also Masse. 
Und das gibt dein µC her!

[Marek W. (ma_wa)]

Ich fürchte, da musst du noch etwas nach den Grundlagen von MOS-FETs 
googeln. So klappt das leider nicht. Schaue dir mal die GrundSchaltung 
des P-Kanal FETS an und achte auch auf die richtige UGS-Thresh.

[Karl H. (kbuchegg)]

Unwich Tig schrieb:
> @Paul
>
> könntest du mir bitte sagen, wieso ich der N-Ch. MOSFET nicht richtig
> sperren und leiten kann in meiner Schaltung?
> Eigentlich müsste es nach meiner Meinung alles normal laufen...aber das
> Verhalten des N-Ch. MOSFETs gibt mir Rätsel auf...

Weil sich die zum Durchschalten benötigte Spannung am Gate auf die 
Spannung am Source bezieht. Die hängt aber bei dir 'in der Luft'. An 
Source ist dein Converter, und wenn der MOSFET nicht durchgeschaltet 
hat, dann liegt an Source auch keine definierte Spannung mehr an, weil 
nichts da ist, was ein Spannungspotential definieren würde.

Willst du den 'Schalter' über der Last haben (also die 
Versorungungsspannung der Last schalten), dann nimmst du einen P-Typ
Willst den den 'Schalter' unter der Last haben (also die Last an Masse 
zu bzw. wegschalten), dann nimmst du einen N-Typ

[Gerald G. (gerald_g)]

Unwich Tig schrieb:
> Eigentlich müsste es nach meiner Meinung alles normal laufen...aber das
> Verhalten des N-Ch. MOSFETs gibt mir Rätsel auf...

Zeichne mal in deine Schaltung die Potentiale bei "gschlossenem" und 
"geöffnetem" Mosfet ein.

[Marek W. (ma_wa)]

http://amateurfunkbasteln.de/mosfets_und_co/index.html

[Unwich T. (floppy1)]

So, ich danke euch für die hilfreichen Aussagen!

Nachdem ich ALLES ZUSAMMEN aufgezeichnet habe inkl. aller Spannungen, 
sowie der typischen Verhaltensweisen der einzelnen Bauteile im On oder 
OFF Zustand (z.B. Leckströme etc.) ebenfalls betrachtete, beschloss ich 
einen anderen Weg zu gehen als oben beschrieben...
Das Problem "müsste gelöst sein", indem ich ganz auf den MOSFET 
verzichte und stattdessen einfach mal den Shutdown Pin des StepUp zum 
aktivieren/deaktivieren benutze...der SP6641B lässt im SHDN-an-GND eine 
reduzierte Vbat durch, sodass der µC trotzdem sein ca. 2,5V bekommt und 
normal arbeiten kann. Mit einer Spannungsmessung durch den µC kann die 
Batterie unter Last bis zu Ende aufgebraucht werden ohne den SP6641B zu 
zerstören...aber das schöne an der CR123 ist (nicht der Preis), sie gibt 
immer noch stabil ca. 20mA ab, auch wenn sie ab 100mA 
zusammenbricht...und für den ATMega reicht das aus...

Nochmals, an alle beteiligten, VIELEN DANK! :)