Hallo, ich schalte über eine MCU einen kleinen FET (nur 4nC, deshalb ohne Treiber). Das blöde ist aber, dass Vds 35V ist und ich Angst habe, dass im Defektfall die ganze Schaltung durchbrennt, wenn am Gate MCU-Pin auf einmal 35V anliegen. Da die MCU auch noch via USB an einen Rechner angeschlossen ist, möchte ich das gerne irgendwie absichern. Kann der Fall eintreten, dass 35V am Gate-Pin anliegen und wenn ja, wie sichert man sowas am besten ab? Optokoppler? Z-Diode? Die Schaltgeschwindigkeit des FETs ist nur 2kHz PWM.
Christian S. schrieb: > Kann der Fall eintreten, dass 35V am Gate-Pin anliegen und wenn ja, wie > sichert man sowas am besten ab? Es ist recht unwahrscheinlich, denn im Überlastungsfall brennt in 98% der Fälle die DS Strecke durch und beeinflusst das Gate nicht. Wenn du also einen Lowside FET schaltest, wird Vds sofort auf Masse gezogen -> MOSFet geht auf 'Dauer An'. Dann gibt es die restlichen 2% Prozent, wo dann doch noch was aufs Gate kommt - Wenn du das mit Grund befürchtest, kannst du entweder einen 'Opfertreiber' dazwischen schalten, wie z.B. ein HC Gatter oder tatsächlich einen Optokoppler nehmen. Anbieten tut sich dann einer mit direkten Gatetreibern, wie dem HCPL3120, der dann aber wieder irgendwoher 12V auf der Ausgangsseite braucht. Möglich ist auch eine kleiner diskreter Spannungsfolger hinter dem (normalen) Optokoppler. Da du aber 35V nicht direkt aufs Gate schicken darfst, muss da in jedem Falle eine Begrenzung auf Vgs Max rein.
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Wenn du damit kein PWM Signal schaltest, sondern eher einige wenige Schaltvorgänge pro Sekunde, dann kannst du einen 10k Ohm Widerstand vor das Gate schalten. Das sollte genug Schutz bieten.
Weshalb sollte der Fet durchbrennen ? Dann wuerde ich eher den FET schuetzen. zB durch eine Diode ueber den Verbraucher. Falls der Verbraucher, oder die Zuleitung induktive Anteile hat.
Gateserienwiderstand... bei entsprechender Dimensionierung erledigen die internen Schutzdioden den Rest. Kenne jedoch auch nur den DS-Durchgang bei den MOSFETs...
Wenn man eine recht hohe Spannung an das Gate legt, also in der Nähe der Max. Ratings, dann altert das Gate mit der Zeit. Wenn man zum Beispiel nur 0.5V unter den Max. Ratings für das Gate bleibt, dann altert das Gate trotzdem sehr schnell. Es kommt dann aber eher zu den Fall dass der einen Gate-Source-Parallel-Widerstand sehr klein wird und über das Gate ein Strom nach Source fließt. Ich kann aber nicht ausschließen dass die Sperrschicht zwischen Drain und dem Gate durch eine hohe Temperatur durchlegiert. Nutze doch einfach einen einfachen Treiber.
Nach meiner Erfahrung geht bei Durchbruch des MOSFETs in den meisten Fällen der Treiber kaputt, offensichtlich schlägt die drain-Spannung durch auf das gate. Es gibt hier eine recht einfache und wirkungsvolle Abhilfe: In die gate-Leitung schaltest Du einen 100k-Widerstand in Reihe - dem machen auch 35V Dauerbetrieb nichts aus. Parallel zu dem Widerstand ein Kondensator 10nF/50V. Damit ist auch die dynamische Ansteuerung sicher gestellt. Wenn es denn knallt, geht allein der MOSFET kaputt. Hat sich bei mir über viele Jahre bewährt, hab nämlich auch keine Lust, im Schadensfall den Treiber zu wechseln.
Christian S. schrieb: > Kann der Fall eintreten, dass 35V am Gate-Pin anliegen Unwahrscheinlich aber nicht unmöglich. > und wenn ja, wie sichert man sowas am besten ab? Vorwiderstand, so 1k begrenzt den Strom auf 35mA, 40mA verträgt ein uC Ausgang normalerweise. Wenn die 1k die Umschaltzeit des MOSFET zu sehr verlangsamen, geht das natürlich nicht, aber 1k/1nF ist immer noch 1us, also i.A. kurz genug.
> Parallel zu dem Widerstand ein Kondensator 10nF/50V. Damit ist auch > die dynamische Ansteuerung sicher gestellt. Wenn es denn knallt, geht > allein der MOSFET kaputt. Sicher? Fließt dann nicht kurzzeitig ein unbegrenzt hoher Strom durch die ESD Dioden bzw. Transistoren des ansteuernden Mikrocontrollers?
voltwide schrieb: > In die gate-Leitung schaltest Du einen 100k-Widerstand in Reihe Und dann 2kHz PWM... :-)
Theoretisch ja - praktisch aber ist der Impuls gegeben durch die Kapazität und anliegende Spannung - daraus errechnet sich eine Ladung gemäß Q=C*U. Macht also bei 35V und 10nF eine Ladung von 350nC - und damit kriegst Du nichts kaputt.
Lothar M. schrieb: > voltwide schrieb: >> In die gate-Leitung schaltest Du einen 100k-Widerstand in Reihe > Und dann 2kHz PWM... :-) Ja, und weiter? Text nicht zu Ende gelesen?
In vielen Anwendungen (statisch) findet man eine Z-Diode gegen zu hohe Gatespannungen. Was ist der Nachteil hier?
Walter schrieb: > In vielen Anwendungen (statisch) findet man eine Z-Diode gegen zu > hohe Gatespannungen. Was ist der Nachteil hier? Wieso Nachteil ? Man muss schon wissen, gegen was man abblocken will. Die Z-Diode fängt Impulse die per kapazitiver Kopplung zwischen D und G bei schnellen Schwankungen der Drain-Spannung übertragen werden. Sie taugt nicht, wenn der MOSFET zwischen G und D einen Kurschluss hat wegen eines beschädigten Gates. Man braucht sie, wenn die schaltende Quelle des MOSFETs hochohmig ist und hochfrequente Schwankungen am Drain anliegen. Man baut so was nicht ohne grundlegende Überlegung ein.
@voltwide: Das ist echt eine sehr elegante Lösung. Ich habe verschiedene Rs und Cs mal durchprobiert und 22nF mit 10k sieht fast so sauber aus wie eine niederohmige Ansteuerung. Der einzige "Haken" ist, dass bei "Gate-Off" die Spannung nicht unter 0.5V kommt, aber das finde ich sogar positiv, da er so weniger umladen muss und man unter 1V noch nichts am FET passiert, was unter "Linearbetrieb" fallen könnte. Gibts da auch Nachteile bei dieser Lösung? Die ist ja wirklich sehr genial. Der Kerko wird auch kein (fühlbares) bisschen warm.
@ Christian S. (dragony) >Das ist echt eine sehr elegante Lösung. Ich habe verschiedene Rs und Cs >mal durchprobiert und 22nF mit 10k sieht fast so sauber aus wie eine >niederohmige Ansteuerung. Du solltest das genauer beschreiben. Du hast 10K parallel mit 22nF wie hier beschrieben als Vorwiderstand zum Gate. Beitrag "Re: Gate absichern oder nicht?" >Gibts da auch Nachteile bei dieser Lösung? Die ist ja wirklich sehr >genial. Naja, im Fehlerfall wird der 22nF erstmal schlagartig geladen, der Strom donnert auch durch deinen Logikausgang. Das könnte er aber verkraften. >Der Kerko wird auch kein (fühlbares) bisschen warm. Logisch, warum auch?
Falk B. schrieb: > Du solltest das genauer beschreiben. Du hast 10K parallel mit 22nF wie > hier beschrieben als Vorwiderstand zum Gate. > > Beitrag "Re: Gate absichern oder nicht?" Genau. >>Gibts da auch Nachteile bei dieser Lösung? Die ist ja wirklich sehr >>genial. > > Naja, im Fehlerfall wird der 22nF erstmal schlagartig geladen, der Strom > donnert auch durch deinen Logikausgang. Das könnte er aber verkraften. Welcher IC stirbt bei 22nF? >>Der Kerko wird auch kein (fühlbares) bisschen warm. > > Logisch, warum auch? Weil er immerhin 4000 mal pro Sekunde umgeladen werden muss.
@Christian S. (dragony) >Welcher IC stirbt bei 22nF? Keine Ahnung. >>>Der Kerko wird auch kein (fühlbares) bisschen warm. >> Logisch, warum auch? >Weil er immerhin 4000 mal pro Sekunde umgeladen werden muss. Wärme entsteht nur an ohmschen Widerständen, so ein Keramikondensator hat nur ein paar Dutzend mOhm. Dielektrische (Umlade)verluste spielen hier keine Rolle.
Christian S. schrieb: > @voltwide: > > Das ist echt eine sehr elegante Lösung. Ich habe verschiedene Rs und Cs > mal durchprobiert und 22nF mit 10k sieht fast so sauber aus wie eine > niederohmige Ansteuerung. Der einzige "Haken" ist, dass bei "Gate-Off" > die Spannung nicht unter 0.5V kommt, aber das finde ich sogar positiv, > da er so weniger umladen muss und man unter 1V noch nichts am FET > passiert, was unter "Linearbetrieb" fallen könnte. > > Gibts da auch Nachteile bei dieser Lösung? Die ist ja wirklich sehr > genial. > Der Kerko wird auch kein (fühlbares) bisschen warm. Vielen Dank. "Gate-off" sollte, spätestens nach einer Umladezeit, genau auf den DC-Wert Deines treibenden ports fallen - geht der denn auf Null Volt? Der Nachteil: 1 zusätzlicher Kondensator (mein Gott, was das kostet!). Einen anderen Nachteil kenne ich nicht. Dennoch setze ich diese Schaltung nur im privaten Bereich ein, das spart Stress und gibt ein sicheres Gefühl beim Testen. Im professionellen Bereich hab ich den noch nie verbaut - da heißt es: MOSFET kaputt - also Totalausfall des Gerätes - Ärger mit dem Kunden. Da sind dann ein paar zusätzlich aufgebrannte Bauteile nicht wirklich interessant. Für den Service gibt es dann eine Liste auszutauschender Bauteile.
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