Hallo, frage mich, wie hoch die verluste wären, wenn ich in einer schaltung eine diode und ein mosfet parallel verbaut hätte. das mosfet wäre zu jeder zeit leitend (die bodydiode außer betracht lassen, rdson = 20 mOhm) wenn z.B. eine strom von 1A fließt würde sich dieser doch wie bei einem stromteiler teilen oder? wenn ja, in welchem verhältnis. bei einer diode gilt fallen ja ca. 0,7V ab, wenn es leitet. dies entspricht einem verlust von 0,7W, wenn der gesamte strom durch die diode fließen würde. wie berechnet man das bei einem mosfet? nimmt man da nur das rds on?
Wenn der Mosfet leitet, fließt ja kein Strom durch die Diode. Teilt sich also zu 100% Mosfet und 0% Diode auf. Neben den RDSon Verlusten gibt es noch Schaltverluste, die aber nur beim Ein/Ausschalten auftreten. Es gibt Beschaltungen mit Schottky-Diode Parallel. Das macht man aber deswegen, damit der Strom durch die Schottky (0.3V) fließt und nicht mehr durch die Bodydiode. Oder fast nichts mehr. Warum? Weil die Schottky viel besseres Recoveryverhalten hat und damit im System weniger Schaltverluste.
>frage mich, wie hoch die verluste wären, wenn ich in einer schaltung >eine diode und ein mosfet parallel verbaut hätte. das mosfet wäre zu >jeder zeit leitend (die bodydiode außer betracht lassen, rdson = 20 >mOhm) Abgesehen davon, was der Sinn dieser Schaltung sein sollte (wozu ein Transistor, wenn er doch nur on sein soll): ob sich die Verluste aufteilen, hängt erstmal grundsätzlich davon ab, wie die Bedingungen sind. 20mOhm bei 1A ergeben eben nur 20mV - da leitet nun mal noch keine Diode, so daß es da auch keine Stromaufteilung gibt. Das ist was ganz anderes als ein normaler Stromteiler aus linearen Widerständen, denn zumindest die Diode ist hochgradig nichtlinear.
Ich danke euch für die Antworten. Ich bin nun einfach von durchgehend leitend ausgegangen, weil ich mir erstmal keine Gedanken über die Schaltverluste machen wollte. Ich versuche das Objekt Mosfet zu verstehen. Wie wäre es denn, wenn der Mosfet im Stromkreis so verbaut ist, dass erstmal nur die interne Diode leitet. Also drain guck in richtung masse. wenn ich nun den mosfet schalte. welchen weg würde der Strom nehmen bzw. wo würde es eher durchfließen? gehen wir einfach von z.B. 10A aus. wie verhält sich die bodydiode. hat es die selben kennlinien wie eine normale diode?
Tobi schrieb: > frage mich, wie hoch die verluste wären, wenn ich in einer schaltung > eine diode und ein mosfet parallel verbaut hätte. das mosfet wäre zu > jeder zeit leitend (die bodydiode außer betracht lassen, rdson = 20 > mOhm) Gut daß du dich fragst. Und nicht etwa uns ... > wenn z.B. eine strom von 1A fließt würde sich dieser doch wie bei einem > stromteiler teilen oder? Oder. > bei einer diode gilt fallen ja ca. 0,7V ab, wenn es leitet. Nein. Die 0.7V sind eine Näherung für relativ große Ströme. Den tatsächlichen Zusammenhang zwischen Spannung und Strom an der Diode beschreibt die https://de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung > wie berechnet man das bei einem mosfet? nimmt man da nur das rds on? Näherungsweise kann man U = I*R_dson rechnen. Dann steckt man U in die o.g. Shockley-Gleichung und findet heraus, wieviel Strom noch zusätzlich zu I durch die Diode fließt. Hint: es ist nur ein sehr kleiner Teil.
Ich meine, dass die Bodydiode nicht leitet, wenn der Mosfet durchschaltet. In dem Fall würde der Strom zu 100% von Source nach Drain fließen. Bin mir aber nicht sicher, bin nicht vom Fach ;X.
Chris L. schrieb: > Ich meine, dass die Bodydiode nicht leitet, wenn der Mosfet > durchschaltet. > In dem Fall würde der Strom zu 100% von Source nach Drain fließen. Bin > mir aber nicht sicher, bin nicht vom Fach ;X. ich finde leider keine quelle die deine infos bestätigen. woher weist du dass die bodydiode nicht mehr leitend wäre?
... weil die Bodydiode auch eine Siliziumsperrschicht ist (keine Schottky) und demzufolge erst ab 0,7 V richtig leitet. Wenn R_dson x I in die Nähe von 0,7 V kommen, ist der Mosfet für diesen Fall zu klein und stirbt sowieso bald. Gruß - Werner
Chris L. schrieb: > Ich meine, dass die Bodydiode nicht leitet, wenn der Mosfet > durchschaltet. Für geeignete Werte von "nicht leitet". Technisch leitet eine Diode immer. Es gibt keinen exakt nichtleitenden Zustand (wie etwa bei einem 5mm Luftspalt). Natürlich kann man sich darüber streiten ob man 10 Femtoampere noch "leiten" nennen will. > In dem Fall würde der Strom zu 100% von Source nach Drain fließen. Eher 99.99999%
Werner H. schrieb: > ... weil die Bodydiode auch eine Siliziumsperrschicht ist (keine > Schottky) und demzufolge erst ab 0,7 V richtig leitet. > Wenn R_dson x I in die Nähe von 0,7 V kommen, ist der Mosfet für diesen > Fall zu klein und stirbt sowieso bald. > > Gruß - Werner jetzt verstehe ich. die bodydiode des mosfets ist also wie eine "echte" diode die parallel zum durchlasswiderstand (Rds - 20 mOhm) des mosfets geschaltet ist. der Strom, der von Source nach Drain fließt, müsste also ca. 30A betragen, damit die Spannung an dem Widerstand und der Diode bei ca. 0,6V liegt und die Diode leitend wird. solange man unter der schwelle von ca. 0,5V bleibt wird der strom wohl zu 99,9% nur über Source nach drain fließen. danke
Tobi schrieb: > solange man unter der schwelle von ca. 0,5V bleibt wird der strom wohl > zu 99,9% nur über Source nach drain fließen. Aber nur wenn du den MOSFET verkehrt herum betreibst. Richtig angeschlossen ist die Body Diode in Sperrrichtung gepolt.
Fritz G. schrieb: > Tobi schrieb: >> solange man unter der schwelle von ca. 0,5V bleibt wird der strom wohl >> zu 99,9% nur über Source nach drain fließen. > > Aber nur wenn du den MOSFET verkehrt herum betreibst. Richtig > angeschlossen ist die Body Diode in Sperrrichtung gepolt. Ja, das weiß ich, danke. Mir ging es einerseits darum, die funktionsweise/aufbau eines mosfets richtig zu verstehen und zum anderen zu erfahren, ob man weniger verluste hat, wenn man statt einer diode (oder bodydiode) ein mosfet schalten lässt. dies ist wohl nur der fall, wenn man mit dem Strom in einem gewissen bereich bleibt. wenn man diesen bereich überschreitet, scheint sich der einsatz eines mosfets nicht mehr zu lohnen. zumal man mehr aufwand hat, da man diesen schalten muss und auch noch schaltverluste berücksichtigen muss.
Du kannst mit einer Diode ohnehin nicht schalten. Oder willst du eine Diode durch den MOSFET ersetzen? Da muss schon recht viel Strom fliessen damit eine Diode Strom abbekommt. Und es ist eine Frage ob du eine Diode findest die diesen Strom dann ab kann.
...mit dämmert was... Bei einem Solarpaneel ist ja immer eine Schutzdiode eingebaut, an der bis 1 V abfallen können, das entspricht einem "Verlust" von 2 Zellen. Wenn man diese Schutzdiode durch eine Fet-Bodydiode ersetzt, könnte man sie mit R_dson überbrücken und die 2 Zellen wieder nutzen. Diese Überlegung machte ich auch mal. Aber dann muß man die Strom-Richtung (!) überwachen und den Fet bei Strom-Umkehr wieder ausschalten. Die Gesamtelektronik um den Mosfet wird dann aber so aufwändig, daß es preiswerter und auch betriebssicherer ist, doch bei der einzelnen Diode zu bleiben und auf das letzte Volt zu verzichten. Gruß - Werner
Werner H. schrieb: > ...mit dämmert was... > > Bei einem Solarpaneel ist ja immer eine Schutzdiode eingebaut, an der > bis 1 V abfallen können, das entspricht einem "Verlust" von 2 Zellen. > Wenn man diese Schutzdiode durch eine Fet-Bodydiode ersetzt, könnte man > sie mit R_dson überbrücken und die 2 Zellen wieder nutzen. > Diese Überlegung machte ich auch mal. > > Aber dann muß man die Strom-Richtung (!) überwachen und den Fet bei > Strom-Umkehr wieder ausschalten. Die Gesamtelektronik um den Mosfet wird > dann aber so aufwändig, daß es preiswerter und auch betriebssicherer > ist, doch bei der einzelnen Diode zu bleiben und auf das letzte Volt zu > verzichten. > > Gruß - Werner ja, sowas ähnliches hatte ich mir auch vorgestellt. bei mir ist das etwas sicherer, denn das signal (vom uC), welches den strom verursacht will ich auch als das signal nutzen, welche den mosfet durchschaltet. so würde ich immer dann, wenn strom kommt auch durchschalten.
Fritz G. schrieb: > Du kannst mit einer Diode ohnehin nicht schalten. Oder willst du > eine > Diode durch den MOSFET ersetzen? Da muss schon recht viel Strom fliessen > damit eine Diode Strom abbekommt. Und es ist eine Frage ob du eine Diode > findest die diesen Strom dann ab kann. ja, das war meine idee. diode durch mosfet ersetzen und immer dann, wenn die stromlauf über die den mosfet aktiv wird, lasse ich den mosfet schalten.
... überdenke das nochmal. Die Stromquelle ist das Solarpaneel. Der Strom schwankt, je nach Beleuchtung, die Spannung bleibt etwa gleich. Wie erkennt Dein µC den Strom bzw. die Richtung (vor allem bei kleinen Strömen um 0)? Strommessung und Mosfetschalter müssen ans Paneel (Dach?). Temperaturen von -20 bis +60 °C. Kabelberbindung zum µC. Was passiert bei Unterbrechung? Effiziente "Energieernte" ist nur um MITTAG +- 3 Stunden möglich, weil die Ausbeute mit dem Cosinus des Sonnen-Einfallswinkels fällt, horizontal wie Vertikal. Meine Überlegungen zur besseren Effizienz gehen eher in Richtung Sonnennachführung. Permanente Drehung über ein Schneckenrad ist einfach, aber unwirtschaftlich, wenn der Motor dauernd läuft. Eine Drehung alle 3 Stunden über ein Maltesergetriebe ist besser. Die Drehachse in Nord-Süd-Richtung, die Steigung je nach Monat (oder Richtung Winter optimiert). Schwerpunkt in die Achse. Alles ist mechanisch viel aufwändiger, aber der einzige Weg zur Effizienzsteigerung. Worst Case: Windlast (Verhalten bei Sturm), Hagel, Schnee und Eis müssen berücksichtigt werden. Abschattung durch Bäume, Laub, Schnee. Bei Dachmontage könnte der Nachbar, die Gemeinde oder ein Landesamt oder wer auch immer Einwände haben und auf Beseitigung bestehen. Haftpflichtversicherung steigt. Ist alles nicht so einfach! Läüft warscheinlich auf kleine Inselanlagen im Garten raus... Gruß - Werner
Fritz G. schrieb: > Du kannst mit einer Diode ohnehin nicht schalten. Jein. Eine Diode kann man schon zum Schalten einsetzen. Aber natürlich nicht in dem Sinne, wie ein MOSFET schaltet. > Oder willst du eine Diode durch den MOSFET ersetzen? So ähnlich. Da er als Gast unterwegs ist kann ich es nicht sicher sagen. Aber er liest sich ganz ähnlich wie ein anderer Gast der nebenan ein paar ziemlich dumme Fragen über Synchrongleichrichter und die Current-Doubler Schaltung gestellt hat. > Da muss schon recht viel Strom fliessen damit eine Diode Strom abbekommt. Bei einem Synchrongleichrichter besteht das Ziel ja gerade darin, den Strom nicht durch die Diode fließen zu lassen. > Und es ist eine Frage ob du eine Diode findest die diesen Strom dann ab kann. Die Body-Diode eines MOSFET kann in jedem Fall genausoviel Strom ab wie der MOSFET-Kanal, denn es ist ja die gleiche Geometrie. OK, an der Diode fällt dabei u.U. mehr Spannung ab und es ensteht dann mehr Verlustleistung. Aber tatsächlich schaltet man dem Schaltelement in einem Synchrongleichrichter gerne noch eine Diode parallel. Das hat zwei Gründe: zum einen bleibt dadurch die Funktion der Schaltung auch dann noch erhalten, wenn die Ansteuerung des MOSFET versagt. Zum zweiten darf die Ansteuerschaltung dann auch etwas langsamer sein, weil beim Umschalten vom Sperr- in den Leitzustand die Diode den Strom zumindest kurzzeitig übernehmen kann.
Axel S. schrieb: > Aber tatsächlich schaltet man dem Schaltelement in > einem Synchrongleichrichter gerne noch eine Diode parallel. Das hat zwei > Gründe: zum einen bleibt dadurch die Funktion der Schaltung auch dann > noch erhalten, wenn die Ansteuerung des MOSFET versagt. Zum zweiten darf > die Ansteuerschaltung dann auch etwas langsamer sein, weil beim > Umschalten vom Sperr- in den Leitzustand die Diode den Strom zumindest > kurzzeitig übernehmen kann. Wobei das natürlich nur bei einem echten fremdgesteuerten MOSFET-Gleichrichter nötig ist, bei dem einfachen selbstgesteuerten MOSFET-Gleichrichter liegen die Body-Dioden schon korrekt parallel zu den jeweiligen FETs im Rückwärtsbetrieb.
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