Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET hohe On resistance rDS


von Baur (Gast)


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Guten Abend,

ich schalte mit meinem MOSFET IRF530 einen Lüfter und wundere mich, 
warum dieser weniger Strom aufnimmt als ohne MOSFET.

Die technischen Daten, der Lüfter hat 12V und 6A also einen 
innenwiderstand von 2Ohm

Der MOSFET ist ein IRF530, mit ihm dazwischen nimmt der Lüfter nur 4,5A 
auf was ein Widerstand von 2,6Ohm entspräche.

Nun steht im Datenblatt vom MOSFET rDS(ON) 0,16Ohm. Das kommt ja nicht 
hin.

Die frage ist warum nicht. Ich habe am Gate GS 4,5V zum Schalten.

: Verschoben durch Moderator
von holger (Gast)


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>Nun steht im Datenblatt vom MOSFET rDS(ON) 0,16Ohm.

Bei 10V Vgs, nicht bei 4,5V.

von gauna (Gast)


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IRL Typen verwenden.

von Harald W. (wilhelms)


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gauna schrieb:

> IRL Typen verwenden.

Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?

von Carl D. (jcw2)


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holger schrieb:
>>Nun steht im Datenblatt vom MOSFET rDS(ON) 0,16Ohm.
>
> Bei 10V Vgs, nicht bei 4,5V.

4,5A bei 4,5Vgs sind sogar deutlich besser als DB. Das verspricht 
typisch knapp 1,5A bei dieser Vgs. Was es auch schreibt: man braucht 
7..10Vgs, um dieser "Schalter" einzuschalten.

von Homo Habilis (Gast)


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Harald W. schrieb:
> gauna schrieb:
>
>> IRL Typen verwenden.
>
> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?

Wie meinst Du das? Ich bezweifle, daß gerade Du das nicht weißt:

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjJvdPO-PrNAhVIahoKHV2HD2YQFghUMAc&url=http%3A%2F%2Fwww.rom.by%2Ffiles%2FIR_PartNumberingSystem.pdf&usg=AFQjCNHT8OyNXp9lW7CYRE398MteajYn2A&sig2=KK5HqZ3Tj4f0A-CA_OKQKQ

..weshalb die Frage irgendwie ironisch gemeint sein dürfte. Aber wie, 
kann ich grade nicht nachvollziehen. Erklärst Du´s mir?

von MaWin (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?

Ja, aber es gibt auch lowUgs ohne IRL

von Harald W. (wilhelms)


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Homo Habilis schrieb:

>>> IRL Typen verwenden.
>>
>> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?
>
> Wie meinst Du das? Ich bezweifle, daß gerade Du das nicht weißt:
>
> https://www.google...

Diese Beschreibung kannte ich tatsächlich noch nicht,
da ich immer noch eher "Bipos" statt "MOSFET" nehme
und im Zweifel eher das Datenblatt mit der vollstäöndigen
Typenbezeichnung aufrufe.

> Ja, aber es gibt auch lowUgs ohne IR

Das wusste ich allerdings schon.

von Baur (Gast)


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Nun schaue ich gerade beim R nach Alternativen, dummerweise schon ein 
Haufen von den Fiechern bestellt.

von Thomas S. (thom45)


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Hallo Harald und andere Mitleser,

Dazu gleich ein paar Worte...

Harald W. schrieb:
> gauna schrieb:
>
>> IRL Typen verwenden.
>
> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?

Nein, das 'L' steht für Logic-Level, wobei allerdings 5V-Logik und nicht 
etwa 3.3 V-Logik gemeint ist, - in der Regel. Es kann aber auch sein, 
dass
es in der Zwischenzeit L-PowerMOSFET für 3.3 V gibt...

Also z.B. ansteuerbar von einem 74HC00.

Wenn man allerdings alte TTL-Logik einsetzen will (z.B. 74LS00), dann 
ist klar, dass 5 V bei HIHG-Pegel nicht erreicht wird. Man muss da schon 
im Datenblatt des L-PowerMOSFET nachschauen, ob die HIGH-Spannung noch 
ausreichend hoch genug ist für den R_DS-on, den man erwartet.

Wenn nicht, muss man halt noch einen Pullup-Widerstand einsetzen. Bei 
relativ langsamen Schaltvorgängen ist das problemlos. Bei höheren 
Frequenzen mit der Anforderung an hohe Flankensteilheit am Gate des 
PowerMPSFET, muss der Pullup-Widerstand relativ niederohmig gewählt 
werden, wegen der unerwünschten Gate/Source-Kapazität des PowerMOSFET. 
Das kann das TTL-IC überlasten!

Zurück zum CMOS-IC. Auch da gelten die selben Grenzen wegen der 
Gate/Source-Kapazität, wie eben angedeutet. Da kann man mehr 
Treiberleistung durch das Parallelschalten mehrerer CMOS-Gatter oder 
CMOS-Inverter/Treiber erreichen.

Im Gegensatz zu den alten BJT-TTL-ICs darf man bei den CMOS-ICs 
problemlos CMOS-Gatter oder CMOS-Inverter/Treiber parallel schalten.

Das folgende Schaltbild zeigt einen Spannungsverdoppler mit 17 
parallelgeschalteten HMOS-Inverters:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/bilder/vadd2_05.gif

Quelle:
  "Positive und negative Zusatzspannung aus Gleichspannung"
     http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vadd2.htm

Gruss
Thomas

von F. F. (foldi)


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Thomas S. schrieb:
> dass
> es in der Zwischenzeit L-PowerMOSFET für 3.3 V gibt...

Einige erreichen da schon das volle Durchschalten.

von MaWin (Gast)


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Thomas S. schrieb:
>> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?
>
> Nein, das 'L' steht für Logic-Level

Was genau das ist was Haralt mit lowUgs beschreibt.

> wobei allerdings 5V-Logik

Das ist hier ja auxh ausreichend, Bair hat 4.5V

> und nicht
> etwa 3.3 V-Logik gemeint ist, - in der Regel.
> Es kann aber auch sein,
> dass
> es in der Zwischenzeit L-PowerMOSFET für 3.3 V gibt...

Natürlich gibt es die, spezifiziert für 2.7 oder 2.5V, und MOSFETs 
spezifiziert für 1.8 und 1.5 und 1.2 und 0.9V gibt es auch.

LogicLevel heisst aber zunächstmal nur, dass er bei 4.5V spezifiziert 
durchschaltet. Für niedrigere Spannungen muss man das Datenblatt 
durchsuchen

von Homo Habilis (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Diese Beschreibung kannte ich tatsächlich noch nicht,

Hätt ich nicht gedacht, aber...

Harald W. schrieb:
> da ich immer noch eher "Bipos" statt "MOSFET" nehme

...ist ein guter Grund, danke für die Erklärung. Ich beschäftige mich 
erst (im Gegensatz zu Dir, daher meine Verwunderung) sehr kurz mit 
Halbleitern, allerdings speziell und fast ausschließlich SMPS, und 
arbeite so ständig mit FETs. Mit BJTs habe ich fast nur bei Audio zu 
tun. (Außer natürlich integriert in OPVs.)

von Manfred (Gast)


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Baur schrieb:
> dummerweise schon ein Haufen von den Fiechern bestellt.
Was sagt Dein Deutschlehrer zu diesem Satz? Übel!

Wie Dir schon beschrieben wurde, erreicht der IRF seine 160mOhm bei 10 
Volt. Ich vermute, Du steuerst den FET aus einem Mikrocontroller und 
hast nicht mehr Spannung zur Verfügung. Egal was Du tust, jeder Weg 
dürfte teurer werden als passende FETs zu beschaffen. Vorstellen könnte 
ich mir, die IRF530 über einen Optokoppler zu schalten - aber lohnt das?

Was oben nicht herauskommt: Dein Suchbegriff lautet "Logic-Level" - also 
FETs, die bei geringer Spannung sauber schalten. An anderer Stelle wurde 
mir mal IRLZ44N genannt, 67 cent: 
http://www.reichelt.de/IRLZ-44N/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=129819&artnr=IRLZ+44N&SEARCH=IRLZ44N

Mit etwas Suche finden sich genügend andere - Du musst zwingend gucken, 
welchen RDSon der bei 4 Volt UGS hat.

von Ralf D. (doeblitz)


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Manfred schrieb:
[...]
> Was oben nicht herauskommt: Dein Suchbegriff lautet "Logic-Level" - also
> FETs, die bei geringer Spannung sauber schalten.

Muß nicht sein, es gibt auch welche, die nicht als "Logic Level" 
beworben werden, aber trotzdem den Anforderungen genügen.

> An anderer Stelle wurde
> mir mal IRLZ44N genannt, 67 cent:
> 
http://www.reichelt.de/IRLZ-44N/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=129819&artnr=IRLZ+44N&SEARCH=IRLZ44N
>
> Mit etwas Suche finden sich genügend andere - Du musst zwingend gucken,
> welchen RDSon der bei 4 Volt UGS hat.

Eben. Zum Beispiel der IRFZ44N, der schafft bei den genannten 4.5V Ugs 
den geforderten Strom auch problemlos. Und er ist noch etwas günstiger 
als der IRLZ44N ...

Aber die IRF530 sind für andere Einsatzgebiete auch hübsch, also einfach 
schön weglegen und irgendwann mal für was anderes (z.B. lineare 
Andwendung) benutzen.

von Thomas S. (thom45)


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MaWin schrieb:

> Thomas S. schrieb:
>>> Steht da das "L" grundsätzlich für "lowUgs"?
>>
>> Nein, das 'L' steht für Logic-Level
>
> Was genau das ist was Haralt mit lowUgs beschreibt.

Das ist mir bewusst. Ich wollte nur erwähnen, welche Bezeichnung für das 
'L' steht.

>> wobei allerdings 5V-Logik
>
> Das ist hier ja auxh ausreichend, Bair hat 4.5V
>
>> und nicht
>> etwa 3.3 V-Logik gemeint ist, - in der Regel.
>> Es kann aber auch sein,
>> dass
>> es in der Zwischenzeit L-PowerMOSFET für 3.3 V gibt...
>
> Natürlich gibt es die, spezifiziert für 2.7 oder 2.5V, und MOSFETs
> spezifiziert für 1.8 und 1.5 und 1.2 und 0.9V gibt es auch.

Das ist schon erstaunlich. Ich meine sogar weniger als 1V. Wenn es dazu 
teilweise noch Hochvolt-MOSFET sind, grenzt das an ein technologisches 
Wunder.

> LogicLevel heisst aber zunächstmal nur, dass er bei 4.5V spezifiziert
> durchschaltet.

Genau und damit sind damals bei der Wortschöpfung LogicLevel auch TTLs 
gemeint.

> Für niedrigere Spannungen muss man das Datenblatt durchsuchen.

Und wenn das keine Odysee ist... :-)

Gruss
Thomas

von Manfred (Gast)


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Ralf D. schrieb:
> Eben. Zum Beispiel der IRFZ44N, der schafft bei den genannten 4.5V Ugs
> den geforderten Strom auch problemlos.

Der spezifiziert seine RDS erst ab 6 Volt, zumindest im GE-Datenblatt 
bei Reichelt. Gate Threshold Voltage VGS 2.0 – 4.0 V spricht auch nicht 
für diese Anwendung - ich empfehle ihn nicht.

(http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C160/IRFZ44N.pdf)

> Aber die IRF530 sind für andere Einsatzgebiete auch hübsch, also einfach
> schön weglegen und irgendwann mal für was anderes (z.B. lineare
> Andwendung) benutzen.

Richtig, den IRF540 hatten wir vor Jahren in 
Leistungsverstärkerendstufen - die Burschen sind für Analogbetrieb.

von dolf (Gast)


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Manfred schrieb:
> Vorstellen könnte
> ich mir, die IRF530 über einen Optokoppler zu schalten

wenn´s n einzelstück ist wieso nicht.
optokoppler kosten nicht die welt.
bei pollin gibt´s die sehr billig.
z.b. den sfh617a-3
led uf 1,35v...1,65v/60ma max.
transe uce 70v/ic 50ma
ctr 100 ... 300%
0,3teuro

von Axel S. (a-za-z0-9)


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dolf schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Vorstellen könnte
>> ich mir, die IRF530 über einen Optokoppler zu schalten
>
> wenn´s n einzelstück ist wieso nicht.
> optokoppler kosten nicht die welt.

Nur daß ein Optokoppler so gar nicht Teil einer Lösung ist. Bloß weil 
ein Haufen Vollpfosten mit ihren Relais- und weiß-der-Geier-was-noch 
Shields für Arduino & Co das mit Optokopplern machen, muß man den 
Blödsinn ja nicht nachmachen.

Um einen Lüfer ein- und auszuschalten reicht dann ein simpler Schalt- 
transistor a'la BC547 oder ein kleiner MOSFET wie BSS138 mit einem 
Widerstand zu den sowieso vorhandenen 12V. Und schon kann man dem MOSFET 
12V am Gate spendieren. Daß die Treiberstufe negiert, kann man ja 
simpelst in der Software berücksichtigen.

Etwas aufwendiger (2 zusätzliche Transistoren) wird es nur, wenn man 
schnell schalten will - z.B. für PWM.

von F. F. (foldi)


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Axel, das wäre doch zu normal und da ist es besser man schaltet über 
einen OK ein Fet und der ein Relais, dass dann die sechs Amperechen 
sicher schaltet. SCNR

von dolf (Gast)


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F. F. schrieb:
> der ein Relais

oder nen kleinschütz für hutschienenmontage + bd679a.
die schütze gibt es auch für 12v.

von Ralf D. (doeblitz)


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Manfred schrieb:
> Ralf D. schrieb:
>> Eben. Zum Beispiel der IRFZ44N, der schafft bei den genannten 4.5V Ugs
>> den geforderten Strom auch problemlos.
>
> Der spezifiziert seine RDS erst ab 6 Volt, zumindest im GE-Datenblatt
> bei Reichelt. Gate Threshold Voltage VGS 2.0 – 4.0 V spricht auch nicht
> für diese Anwendung - ich empfehle ihn nicht.

In genau diesem Datenblatt sehe ich in Diagramm 3 durchaus eine Kurve 
für VGS=4.5V. Und in Diagramm 1 sieht es auch so aus, als ob bei der vom 
TE gegebenen Vgs von 4.5V die gewünschten 6A Id mit einer noch 
akzeptabel geringen Vds erreicht werden. Auch die Kurven in Diagramm 7 
sehen da IMHO für den gegebenen Anwendungsfall passend aus.

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