Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Logik-Level MOSFET BUK954R8-60E


von Wolfgang S. (angelusnoctis)


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Hallo zusammen,
ich habe im Zusammenhang mit dem geposteten Schaltplan folgende Frage.

Wenn ich das Datenblatt richtig lese, sollte es kein Problem darstellen 
den MOSFET in der Schaltung mit dem LM324 anzusteuern, das es ja ein 
Logik-Level MOSFET ist.

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/BUK954R8-60E.pdf

Jetzt ist es aber so daß der MOSFET nur einen Strom von maximal 2A 
fliessen läßt bei einer VGS von 3,5 Volt bei anliegender VDS von 12 
Volt.

Laut Datenblatt sollten aber bei dieser VGS schon weit höhere Ströme 
möglich sein. Woran liegt das nun?

Mir ist nicht klar ob es an der gezeigten Schaltung oder am MOSFET 
selbst liegt. Ich habe diese MOSFETs von AliExpress gekauft weil ich die 
sonst nirgends mehr bekommen habe.

Ich könnte auch einen anderen OP (Rail to Rail) verwenden oder aber die 
Spannungsversorgung des LM324 erhöhen um eine höhere VGS erzielen zu 
können, würde aber vorher gerne wissen wo der Fehler liegt.

Vielleicht mag mit jemand behilflich sein?

Grüße
Wolfgang

von Elliot (Gast)


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Das ist ein Analog-Thema.

Wie hoch ist Vcc? Wie/womit hast du Vgs gemessen?

von Falk B. (falk)


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Wolfgang S. schrieb:

> Wenn ich das Datenblatt richtig lese, sollte es kein Problem darstellen
> den MOSFET in der Schaltung mit dem LM324 anzusteuern, das es ja ein
> Logik-Level MOSFET ist.

Kommt auf VCC an. Wenn das nur 5V sind, wird es eng, denn der LM324 
schafft dann nur ca. 3,5V am Ausgang.

> https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/BUK954R8-60E.pdf

Jaja, warum überascht mich das nicht? Für so eine elektronische 
Last/Konstantstromquelle braucht man mal sicher KEINEN 5mOhm 
Monster-MOSFET!
Außerdem sind diese modernen Typen oft nicht sonderlich gut für 
Linearbetrieb geeignet! Ein oller BUZ11 reicht hier vollkommen!

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs

> Jetzt ist es aber so daß der MOSFET nur einen Strom von maximal 2A
> fliessen läßt bei einer VGS von 3,5 Volt bei anliegender VDS von 12
> Volt.

Das sollte nicht sein, bei 3,5V U_GS ist der schon nahezu voll 
durchgesteuert. Hast du die 3,5V WIRKLICH direkt am MOSFET gemessen?

> Mir ist nicht klar ob es an der gezeigten Schaltung oder am MOSFET
> selbst liegt. Ich habe diese MOSFETs von AliExpress gekauft weil ich die
> sonst nirgends mehr bekommen habe.

Braucht auch keiner. Bei 24V und 8A muss der MOSFET ca. 3 Ohm einregeln. 
Selbst wenn man damit LiPo-Zellen mit knapp 3V testen will, sind das bei 
3V/8A gerade mal 0,375 Ohm. -> BUZ11 reicht locker, der schafft 50mOhm 
und ist linearbetriebstauglich.

Möglicherweise schwingt da auch was, weil die Steilheit des MOSFETs 
geradezu riesig ist. -> Gatespannung mit Oszi messen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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C3 solltest du dir auch nochmal überlegen. Kann sein, das du da einen 
schönen Oszillator baust. Ich frage mich, warum du einen so exotischen 
und teuren MOSFet nimmst und dann am OpAmp so sparst. Wie o.a., reicht 
da selbst ein mittelkräftiger BJT oder IRFsowienoch.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Matthias S. schrieb:
> C3 solltest du dir auch nochmal überlegen.

Nö, der ist goldrichtig, wenn gleich man über die Größe diskutieren 
kann.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

"Wichtig sind R1 und C1. ..."

von Falk B. (falk)


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Außerdem sollte man sich von der Illusion trennen, die vollen 24V * 8A = 
192W gleichzeitig ausreizen zu können. Die kriegt man nie und nimmer aus 
einem TO220 Gehäuse raus. Selbst 50W sind ARG sportlich.

von Mein Senf (Gast)


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Kommen an den Eingang des Opamp PWM Impulse?
Wenn ja, warum C3 am Ausgang und nicht gleich am Eingang des Opamps?

von Wolfgang S. (angelusnoctis)


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Hallo,
danke und für die Antworten.

Die Schaltung an sich stammt nicht von mir selbst und bevor ich groß was 
ändere wollte ich das im Orginal ausprobieren - da es angeblich so 
funktionierte. Ich habe eine solche Schaltung noch nicht selbst 
dimensioniert, da fehlt mir die Erfahrung gebe ich offen zu.

Also Vcc sind 5V vom USB-Anschluss, die Lastspannung 12V und Laststrom 
waren 2A. Die UGS habe ich direkt am MOSFET mit einem DMM gemessen. Am 
Eingang vom OP kommen keine PWM-Pulse.

Ich werde also als nächstes die Gatespannung mit nem Oszi messen und 
schauen ob da etwas schwingt.

Was ich mal probiert hatte war den BUK ohne Regelung direkt am Gate mit 
einer Gleichspannung aufzusteuern - da ging bei 3,5 Volt UGS auch nicht 
mehr vom Strom. Deswegen frage ich mich ob der BUK nicht ein Nachbau ist 
dessen Daten nicht zum Orginal von NXP passen?

Würde ich zB. auf nen BUZ11 wechseln müsste ich einiges ändern da die 
UGS von dem größer sein muss und dessen Verlustleistung viel kleiner 
ist. Also wenn es möglich wäre würde ich gern bei dem BUK bleiben. Wenn 
es gar nicht geht muss ich halt doch einiges ändern.

von dfhh (Gast)


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Wolfgang S. schrieb:
> und dessen Verlustleistung viel kleiner
> ist.

Da hätte ich jetzt mal gerne die thermische Berechnung zu gesehen.

von Mein Senf (Gast)


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Was spricht eigentlich gegen einen Step-Up-Wandler für die 
Opamp-Betriebsspannung?
Die Dinger gibts für 1-2 Euro beim Asiadealer deines Vertrauens? Dann 
wäre das Thema Ugs vom Tisch.

von Falk B. (falk)


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Wolfgang S. schrieb:

> Was ich mal probiert hatte war den BUK ohne Regelung direkt am Gate mit
> einer Gleichspannung aufzusteuern - da ging bei 3,5 Volt UGS auch nicht
> mehr vom Strom. Deswegen frage ich mich ob der BUK nicht ein Nachbau ist
> dessen Daten nicht zum Orginal von NXP passen?

Oder der Chinese hat dir ein Fake angedreht ;-)
Nimm einen BUZ11 und gut, den gibt es an jeder Ecke. Allerdings braucht 
der etwas mehr Gatespannung. Das kann man aber leicht durch Wechsel des 
OPVs erreichen. Nimm anstatt des LM324 einen R2R Typen ala TSV914.

> Würde ich zB. auf nen BUZ11 wechseln müsste ich einiges ändern da die
> UGS von dem größer sein muss und dessen Verlustleistung viel kleiner
> ist.

Nein, die REALE Verlustleistung ist identisch. Geht gar nicht anders. 
Naja, der Wärmewiderstand zum Gehäuse (== Kühlfähigkeit) ist mit  1,7k/W 
mehr als doppelt so hoch (BUK ~ 0,64K/W), für 30-50W sollte es gerade so 
reichen.

von Wolfgang S. (angelusnoctis)


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Falk B. schrieb
> Oder der Chinese hat dir ein Fake angedreht ;-)
> Nimm einen BUZ11 und gut, den gibt es an jeder Ecke. Allerdings braucht
> der etwas mehr Gatespannung. Das kann man aber leicht durch Wechsel des
> OPVs erreichen. Nimm anstatt des LM324 einen R2R Typen ala TSV914.

Danke für den Tip, ich werde das mit dem BUZ11 ausprobieren und nem 
anderen OP - ob nun Fake oder nicht...

> Nein, die REALE Verlustleistung ist identisch. Geht gar nicht anders.
> Naja, der Wärmewiderstand zum Gehäuse (== Kühlfähigkeit) ist mit  1,7k/W
> mehr als doppelt so hoch (BUK ~ 0,64K/W), für 30-50W sollte es gerade so
> reichen.

Hatte mich falsch ausgedrückt, ich meinte die Maximum Power Dissipation 
diese ist bei dem BUK um einiges höher.

von dfhh (Gast)


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Oder mit NPN-Transistor (ggf. in Darlington-Schaltung),
wenn die Rahmenbedingungen passen.

von dfhh (Gast)


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MJL4281A o.ä.

Gibt's auch in kleiner (TO247, TO220). Keine interne Parallelschaltung 
von MOSFET-Zellen (Trench wie Planer sind beide nicht für den 
Linearbetrieb
entwickelt worden).

Leicht höherer R_th,j-c, Basis-Strom, höherer minimaler U_CE, kein 
Problem mit Linearbetrieb, ...

von Jens G. (jensig)


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Wolfgang S. (angelusnoctis)

>> Nein, die REALE Verlustleistung ist identisch. Geht gar nicht anders.
>> Naja, der Wärmewiderstand zum Gehäuse (== Kühlfähigkeit) ist mit  1,7k/W
>> mehr als doppelt so hoch (BUK ~ 0,64K/W), für 30-50W sollte es gerade so
>> reichen.

>Hatte mich falsch ausgedrückt, ich meinte die Maximum Power Dissipation
>diese ist bei dem BUK um einiges höher.

Ja - aber nur im Schaltbetrieb. Wenn es dagegen um den Analogbetrieb 
geht, dann wird der BUZ11 zu höheren Spannungen um einiges besser. Bei 
12V ist ungefähr Gleichstand zw. beiden. Einfach mal das SOA-Diagramm 
anschauen (SAFE OPERATING AREA).

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