Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie empfindlich ist ein MOSFET bei V_gs?


von Conny G. (conny_g)


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Hi,

weil ich gerade nur den da habe verwende ich gerade einen IRL1404 in 
einer Schaltung wo er am Gate mit 22-23 Volt geschaltet wird. Er hat 
aber lt. Datenblatt V_gs_max 20V.

Wie empfindlich sind MOSFETs da, geht der bei Überschreibung sofort 
Hops?
Wenn was passiert, was passiert dann?
Schaltet er "für immer" durch?
Genau das wäre ungut für den vorliegenden Anwendungsfall (würde die 
Funktion meiner Schaltung aushebeln), er sollte im Zweifel dicht machen.

Es geht um diese Schaltung: 
Beitrag "Re: LiMnO4 am Laderegler lassen?"

Danke & Grüße,
Conny

von Der Andere (Gast)


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Dann mach halt ne 6V Z-Diode davor, dann sinds nur noch 16-17V und gut 
ist.
Sorge mit einem Widerstand gegen Masse, dass durch die Z-Diode ein 
definierter Strom fliesst.

Es hat einen Grund daß Ugs max angegeben ist.

Was soll das eigentlich? In deinem "Selbstgespräch" zum Akku laden 
ziehst du auch erst mal die Angaben des Herstellers in Zweifel. Meinst 
du die schreiben das in die Datenblätter damit man sich nicht drum 
kümmern muss?
Wenn dir jemand sagt "spring nicht aus dem Fenster des 3. Stocks", 
glaubst du ihm dann auch nicht und willst es unbedingt selbst 
ausprobieren?

von Einer K. (Gast)


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Interessant, du möchtest also einen Transistor, welcher nur für bis zu 
20V spezifiziert ist, gerne mit 23V betreiben.
Habe ich das so richtig verstanden?
Da kann ich dir nur viel Erfolg wünschen....

Conny G. schrieb:
> Schaltet er "für immer" durch?
Vermutlich ja.
In der Regel legieren Transistoren, und auch andere Halbleiter, durch.
Wenn dann der Strom ausreicht, dann verdampfte der Halbleiterkristall, 
oder irgendwas anderes.
Zumindest teilweise.

von Manfred (Gast)


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Conny G. schrieb:
> wo er am Gate mit 22-23 Volt geschaltet wird. Er hat
> aber lt. Datenblatt V_gs_max 20V.

Pfuscher. Spannung kann man mit Widerständen teilen.

von Paul B. (paul_baumann)


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Conny G. schrieb:
> Es geht um diese Schaltung:
> Beitrag "Re: LiMnO4 am Laderegler lassen?"

Du hast doch da schon R4 und R5 am Gate des Mosfet. Wenn Du die 
richtig als Spannungsteiler dimensionierst, so daß nicht mehr als 20 
Volt zwischen Gate und Source anliegen können, dann hast Du doch schon 
gewonnen.

MfG Paul

Beitrag #5191929 wurde von einem Moderator gelöscht.
von HildeK (Gast)


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Arduino F. schrieb im Beitrag #5191929:
> So ein Spannungsteiler muss dann ganz schön niederohmig werden, zwecks
> schnellem schalten.

300R und 1k. Resultierender Quellwiderstand: 230R.
Außerdem: wenn es wichtig ist, dass das Gate-Signal schnell ist, dann 
ist der LM324 als Treiber auch nicht das Gelbe vom Ei! Slew Rate 
0.5V/µs, er braucht also für 20V Swing 40µs!
Mit 230R und knapp 2nF ist 3*tau ≈ 1µs. Also: was gewinnst du?

Andere Lösung: versorge den LM324 nur mit 20V, indem du ein Z-Diode in 
die Versorgungsleitung packst oder eben auf anderem genehmem Weg.

von Conny G. (conny_g)


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Ihr habt recht, die ursprüngliche Frage ist tatsächlich Unsinn. 
Ausserhalb der Specs ist ausserhalb der Specs und fertig.

Aber danke für die Lösungsvorschläge, das lasse ich mir mal durch den 
Kopf gehen.
Es gibt im Prinzip keinen Grund, dass der LM358 mit 24V betrieben werden 
muss außer dass ich mir so eine Reduzierung ersparte.
Ich lasse mir das mal durch den Kopf gehen, was der einfachste Weg ist.

HildeK schrieb:
> Arduino F. schrieb im Beitrag #5191929:
>> So ein Spannungsteiler muss dann ganz schön niederohmig werden, zwecks
>> schnellem schalten.
>
> 300R und 1k. Resultierender Quellwiderstand: 230R.
> Außerdem: wenn es wichtig ist, dass das Gate-Signal schnell ist, dann
> ist der LM324 als Treiber auch nicht das Gelbe vom Ei! Slew Rate
> 0.5V/µs, er braucht also für 20V Swing 40µs!
> Mit 230R und knapp 2nF ist 3*tau ≈ 1µs. Also: was gewinnst du?

M.E. ist die Schaltgeschwindigkeit hier irrelevant, da der Schaltvorgang 
2x in mehreren Stunden geschieht, einmal ein und einmal wieder aus.
Es sollte nur nicht so langsam sein, dass aufgrund von R_th_jc 
inzwischen der FET abbrennt. Aber das sollte bei 40µs noch ok sein.

Finde die Lösung mit den Spannungsteiler vor dem FET gar nicht so 
schlecht.

Und bezüglich:

Der Andere schrieb:
> Was soll das eigentlich? In deinem "Selbstgespräch" zum Akku laden
> ziehst du auch erst mal die Angaben des Herstellers in Zweifel. Meinst
> du die schreiben das in die Datenblätter damit man sich nicht drum
> kümmern muss?
> Wenn dir jemand sagt "spring nicht aus dem Fenster des 3. Stocks",
> glaubst du ihm dann auch nicht und willst es unbedingt selbst
> ausprobieren?

Ihr haltet alle erstmal pauschal für doof ;-)

Wenn ich die Angaben "in Zweifel ziehe", dann geht darum zu verstehen 
was genau passiert. Wer von Euch weiss denn was ein Akku macht, wenn er 
am Lader bleibt?
Es hätte mir ja jemand geantwortet, wenn das so klar wäre.

So eine Schaltung zum "Heimeinsatz" (vs. professionellem Design zur 
Vermarktung) beinhaltet andere Kompromisse als eine, die allen 
Anforderungen von möglichen Kunden gerecht werden muss.
Wenn bei dem Kompromiss "der Akku bleibt am Lader" die einzige Folge 
ist, dass er statt 2 Jahre nur 1 Jahr hält oder dass die Kapazität um 
20% einbricht, dann ist das vielleicht ok für mich, während man das für 
den Verkauf des Produkts (oder einer Weitergabe welcher Art auch immer) 
niemals so machen würde.

Deshalb will ich genau wissen, was "sollte nicht am Lader bleiben" 
genau heisst. Und im weiteren habe ich die Antwort gefunden - 
Überhitzung, Ausgasen und es kann mehr passieren als dass nur der Akku 
kaputt geht. Thema damit erledigt, ich kümmere mich drum.

von Manfred (Gast)


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Conny G. schrieb:
> So eine Schaltung zum "Heimeinsatz" (vs. professionellem Design zur
> Vermarktung) beinhaltet andere Kompromisse als eine, die allen
> Anforderungen von möglichen Kunden gerecht werden muss.

Richtig: Geräte, die ich für mich selbst baue, haben im Regelfall das 
ewige Leben. Es juckt mich nicht, ob ich 10 oder 12 €uro Materialkosten 
habe - im Gegensatz zur Großserie mit ein paar cent mal 'zigtausend 
Stück.

Dazu gehört auch, ins Datenblatt zu gucken und zumindest überschlägig zu 
rechnen.

von Conny G. (conny_g)


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Manfred schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> So eine Schaltung zum "Heimeinsatz" (vs. professionellem Design zur
>> Vermarktung) beinhaltet andere Kompromisse als eine, die allen
>> Anforderungen von möglichen Kunden gerecht werden muss.
>
> Richtig: Geräte, die ich für mich selbst baue, haben im Regelfall das
> ewige Leben. Es juckt mich nicht, ob ich 10 oder 12 €uro Materialkosten
> habe - im Gegensatz zur Großserie mit ein paar cent mal 'zigtausend
> Stück.
>
> Dazu gehört auch, ins Datenblatt zu gucken und zumindest überschlägig zu
> rechnen.

Die Materialkosten jucken mich auch nicht, aber meine Arbeitszeit ;-). 
Ich habe nur ein paar Stunden pro Woche für Elektronik und muss 
überlegen wie perfekt ich eine Lösung haben will und wielange ich dann 
dran baue.
Also prüfe ich erst die Konsequenzen eines Kompromisses, bevor ich eine 
weitere Entwicklungsschleife hinzufüge. Wenn die Konsequenzen ok sind, 
dann ist ein funktionelles Restrisiko für den Prototypen in Ordnung.
Da hier „das Schlimmste“ für den Akku droht mach ich noch eins weiter.
Das mit dem Vgs beim FET ist mir leider erst auf halben Weg aufgefallen 
und es ist unakzeptabel dass der FET ausfällt (letztlich selbe 
Konsequenzen für den Akku wie oben), also muss ich da nochmal ran.
In einem anderen Fall, sagen wir PWM Dimmung einer LED o.ä. wäre mir das 
für die erste Version erstmal wurst ob der FET möglicherweise abraucht 
und ich würde das in V2 besser machen. Denn dann würde die LED einfach 
nicht ausgehen wenn er durchlegiert und das wars.
Wenn ich mir ein „Gerät“ baue, dann ist das auch was anderes wie ein 
1-Abend-Prototyp.

: Bearbeitet durch User
von Conny G. (conny_g)


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HildeK schrieb:
> Andere Lösung: versorge den LM324 nur mit 20V, indem du ein Z-Diode in
> die Versorgungsleitung packst oder eben auf anderem genehmem Weg.

Das mit der Z-Diode ist aber anders gemeint als die übliche 
Spannungsregulierung via R und Z-Diode „Spannungsteiler“.
Da wäre dann die Z-Diode ein „Vorwiderstand“ der rein Spannung wegnimmt 
(und den Strom eigentlich nicht bremst) und das würde hier nur 
funktionieren, weil der Opamp nur ein paar 10mA zieht?
Das wäre ein triviale und praktische Lösung, da Vcc dort sowieso mit 
einer Drahtbrücke verbunden ist.
Man könnte es wohl klassisch auch machen, wäre aber unnötig?

von HildeK (Gast)


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Conny G. schrieb:
> Da wäre dann die Z-Diode ein „Vorwiderstand“ der rein Spannung wegnimmt
> (und den Strom eigentlich nicht bremst) und das würde hier nur
> funktionieren, weil der Opamp nur ein paar 10mA zieht?

Ja, das war gemeint. Du kannst auch einen 78L18 einbauen. Viele Wege 
führen nach Rom!

von Conny G. (conny_g)


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HildeK schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> Da wäre dann die Z-Diode ein „Vorwiderstand“ der rein Spannung wegnimmt
>> (und den Strom eigentlich nicht bremst) und das würde hier nur
>> funktionieren, weil der Opamp nur ein paar 10mA zieht?
>
> Ja, das war gemeint. Du kannst auch einen 78L18 einbauen. Viele Wege
> führen nach Rom!

Das hab ich mir auch kurz überlegt, ist aber hier überdimensioniert, 
wenn man alle Beschaltung (Cs) spendiert.
Die 5V Z-Diode ist hier eine geniale, einfache Lösung.
Ich seh auch eigentlich keinen Nachteil solange der Opamp in puncto 
Strom friedlich ist. Bei 5V sollten bis 100mA ok sein? (0,5W)
Dass seine Versorgungsspannung etwas floatet ist für den Zweck 
eigentlich egal, er arbeitet eh als Komparator und schaltet GND vs VCC. 
Und die Eingänge sind „meilenweit“ auseinander, braucht es auch keine 
Genauigkeit.

von Conny G. (conny_g)


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Noch was gefunden zum Thema, diese Variante hatten wir noch nicht:

https://www.eevblog.com/forum/beginners/t28449/
„
Hi folks!
I wonder: what will happen, if the gate-to-source voltage on a p-channel 
MOSFET will exceed its absolte maximum given in the data sheet?
————————-
The gate insulation will be punctured, and the MOSFET will no longer 
work :(

It is common to prevent this by using a series resistor, and a zener 
diode between the gate and source.“


Also die klassische Nutzung einer Z-Diode, Spannungsteiler aus dem 
Gatevorwiderstand und der Z-Diode nach Gnd.

In meinem Fall klappt das weil ich keinen sehr hohen Gatestrom brauche 
(selten geschaltet ist es ok wenn es etwas langsamer ist), aber ich sähe 
da zwei Nachteile für den Allgemeinfall:
- kein hoher Gatestrom möglich, wenn die FET-Ansteuerung regulär über 
der Z-Diodenspannung liegt, da dann immer ein guter Teil des Stroms über 
die Z-Diode abgeht, das Gate langsamer lädt und die Verlustleistung 
steigt
- die Z-Diode widerspricht sich mit einem Pulldown

Oder ist zweiteres trotzdem ok, weil die Z auf jeden Fall die Spannung 
begrenzt, aber halt ein sehr geringer Strom über den Pulldown fließt, 
dafür über den Pulldown die Ground-Verbindung besteht, während die Z 
alleine nach GND sperrt und nicht eine eventuelle Ladung vom Gate nimmt.

Wenn ich so drüber nachdenke ist 2) kein Problem und bzgl 1) sollte im 
Normalfall die Z-Spannung über der Spannung liegen, die am Gate anliegt, 
dann geht auch keine Ladung für das Gate verloren. Das ist nur mein Fall 
wo das nicht perfekt (aber noch akzeptabel) ist.

Seh ich das richtig?

von Conny G. (conny_g)


Angehängte Dateien:

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So habe ich es jetzt gemacht. Funktioniert perfekt, Problem erledigt, 
MOSFET bekommt 16.5V.

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