Hallo zusammen, mal eine simple Frage zur MOSFET Ansteuerung: Angenommen ich nehme einen logic level NMOSFET und einen Controller, der 25 mA am Ausgang bringt. Und der FET hat eine Gate Kapazität von 4,8nF und ich möchte ihn mit 5V und 150kHz schalten. Dann komme ich rechnerisch auf eine Treiberleistung von P_Treiber = 5 C U_g^2 * f = 90mW Das ergibt bei 5V einen mittleren Strom von 18mA. Im Mittel wäre der Strom also unterhalb des zulässigen Stromes am Controller Pin. Könnte ich das dem Controller also zumuten oder würde ich ihn damit grillen?
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Verschoben durch Admin
Der Ausgang des MC (Push-Pull) wird im Moment des Aufladens (der Gatekapazität), also bei 'Push', mit einem wesentlichen höheren Strom konfrontiert, als er liefern kann. Ergo wird der Ladestrom einbrechen und den Einschaltvorgang verlangsamen. Das gleiche passiert natürlich beim 'Pull', wenn er die Ladung des Gate wieder aufnehmen soll. Um den MC davor zu schützen, wird also ein Gatewiderstand nötig, der so bemessen ist, das du innerhalb der 'Absolute Maximum Ratings' des MC Pins bleibst, und zwar im 'Wort-Case', nämlich komplett entladenes oder aufgeladenes Gate. Ansonsten wird er nämlich probieren, den Ladestrom aus der Vorsorgungsspannung zu liefern, die dabei auch einbricht. Wenn du dann mit einem Elko an Vcc das probierst aufzufangen, wird der Strom im Ausgang des MC wieder richtig hoch und evtl. schädlich.
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Bearbeitet durch User
> wird also ein Gatewiderstand nötig
Mit 220 Ohm Widerständen bist du auf der sicheren Seite.
Du darfst allerdings einen oder zwei Pins sogar kurzschließen, ohne dass
der Mikrocontroller Schaden nimmt.
Entscheidend ist, dass der Kurzschluss-Strom nicht höher sein darf, als
für die Pin-Gruppe zulässig. Die Limits stehen im Datenblatt. Bei
geschickter Verteilung der Pins und Schaltzeiten darfst du das sogar mit
mehr als zwei Pins machen.
Aber Achtung: Die hohen Ladeströme belasten nicht nur den Chip, sondern
auch die Stromversorgung. Sie sollte dafür ausgelegt sein, nicht dass
der Controller wegen Einbruch der Spannungsversorgung spontan ausfällt.
Bedenke, dass der Ladestrom so oder so sehr begrenzt ist, also die
Schaltzeiten für deine Anwendung signifikant sind. Eventuell brauchst du
doch einen leistungsstärkeren Treiber. Und nimm einen anderen MOSFET.
Die "normalen" Typen (also nicht die für Logic Level) haben in der Regel
viel weniger Gate-Kapazität.
Dem Mosfet wird das vermutlich auch nicht gefallen, da das Gate in der kurzen Zeit gar nicht komplett umgeladen werden kann und er deswegen nicht sauber durchschaltet. 4,8nF deutet auf einen sehr großen Mosfet hin, den du möglicherweise deswegen ausgewählt hast, weil du Ströme im dreistelligen Ampere-Bereich schalten möchtest. Bei solchen Strömen und der relativ hohen Schalt- frequenz ist es aber wichtig, den Schaltvorgang sehr kurz zu halten, sonst stirbt der Mosfet an den Schaltverlusten. Die 4,8nF hast du wahrscheinlich dem Datenblatt entnommen. Du musst dabei aber berücksichtigen, dass die effektive Eingangskapazität des Mosfets auf Grund des Miller-Effekts deutlich höher werden kann, was das Problem noch verschlimmert. Willst du tatsächlich so hohe Ströme schalten, kommst du um einen ordentlichen Gate-Treiber nicht herum.
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Bearbeitet durch Moderator
Yalu X. schrieb: > Willst du tatsächlich so hohe Ströme schalten, kommst du um einen > ordentlichen Gate-Treiber nicht herum. Es kommt allerdings auch auf die Schaltfrequenz an. Bei 150 kHz wird es für eine direkte Ansteuerstung des FETs zu eng. Bei 100 Hz hingegen kann man es machen. Je nach Anwendung kann aber schon eine Kombination aus NPN- und PNP-Transistor (als push-pull Emitterfolger) den Strom um einen zweistelligen Faktor erhöhen, sofern mit Vcc = 5 V gearbeitet wird und dem FET ca. 4 V Pegel reichen. Anderfalls kann auch mit Kleinleistungs-FETs N- und P-Kanal der Strom verstärkt werden; diesmal allerdings als push-pull Inverter und sicheren und steilflankigen Logikpegeln an den Gates. Heute wird ein guter Tag sein, um die sichere Funktion unter Wärmeeinwirkung zu testen ;-)
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