Stromverbrauch bei MOSFETS

[Drino (Gast)]

Hallo zusammen

Ich habe vorhin etwas über Pegelwandler gelesen und verstehe etwas 
nicht.

Beim unidirektionalen Pegelwandler von 3.3 auf 5V mit der Mosfet 
Variante steht im Nachteil folgendes :

Nachteilig ist der relativ hohe Stromverbrauch bei LOW, die begrenzte 
Geschwindigkeit bei hochohm-igen Pull-Ups und der relativ geringe 
Ausgangsstrom bei HIGH (abhängig vom Pull-Up).

Was meint man dabei genau? Könnte mir das jemand anhand eines Beispieles 
erklären? Wäre dankbar.

Schönen Abend

[Anno (Gast)]

Auf was beziehst du dich da??? Wenige haben die Kristallkugel...
Ansonsten sind das total pauschale Aussagen, die bei modernen MOSFETs
nicht stimmen. Synchrone DC/DC-Wandler erreichen Wirkungsgrade von 97% - 
mit MOSFETs!

[M. K. (sylaina)]

Anno schrieb:
> Auf was beziehst du dich da??? Wenige haben die Kristallkugel...

Meine Kristallkugel sagt, dass er den Artikel zu Pegelwandlern hier auf 
der Seite meint.

[Anno (Gast)]

Welche Schaltung meinst du? Soll man da raten?
Zu Pegelwandlern: Das macht man heute z.B. mit NC7sz86. Der hat 
push-pull
und verbraucht im Stillstand wenige µA.

[Mark S. (voltwide)]

Drino schrieb:
> Nachteilig ist der relativ hohe Stromverbrauch bei LOW, die begrenzte
> Geschwindigkeit bei hochohm-igen Pull-Ups und der relativ geringe
> Ausgangsstrom bei HIGH (abhängig vom Pull-Up).
Offenbar geht es um eine einfache source-Schaltung.
Im Zustand low wird das gate über den RDSon dieses Treibers nach GND 
geschaltet, das sind typischerweise wenige Ohm: großer neg gate-Strom 
schaltet den MOSFET rasch ab.
Im Zustand high wird der gate-Strom vorgegeben über den 
pullup-Widerstand, der ist wesentlich größer: kleiner pos gate-Strom, 
der MOSFET schaltet langsam ein.
Soll er schneller schalten, muß man den pullup-Widerstand noch 
niederohmiger machen - das verbraucht aber eben zusätzlichen Strom 
während des Zustandes low, wo der pullup mit GND verbunden ist, also die 
volle Betriebsspannung über ihm abfällt.

[Falk B. (falk)]

Drino schrieb:
> Hallo zusammen
>
> Ich habe vorhin etwas über Pegelwandler gelesen und verstehe etwas
> nicht.
>
> Beim unidirektionalen Pegelwandler von 3.3 auf 5V mit der Mosfet
> Variante steht im Nachteil folgendes :
>

Du meinst wohl diese hier?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Ausgangsstufen_Logik-ICs#Open_Collector

 > Nachteilig ist der relativ hohe Stromverbrauch bei LOW,

Wenn der Ausgang LOW ist, fließt immer Strom durch den Pull-Up 
Widerstand. Wenn man schnell schaltenn will und relativ große kapazitive 
Lasten treiben will, muss dieser Widerstand eher klein sein, ein paar 
kOhm oder weniger.

> die begrenzte
> Geschwindigkeit bei hochohm-igen Pull-Ups

Siehe oben. Nur halt das Gegenteil. Bei Stromsparen nimmt man 
hochohmigere Widerstände, vielleicht 10-100k, damit wird das aber wieder 
langsam.

> und der relativ geringe
> Ausgangsstrom bei HIGH (abhängig vom Pull-Up).

Ebenso. Ein 10k-Pull Up hat schon 1V Spannungsabfall, wenn man nur 100uA 
Ausgangsstrom braucht. Eine aktive CMOS-Endstufe hat vielleicht 30-50 
Ohm und kann DEUTLICH mehr Strom bei DEUTLICH weniger Spannungsabfall 
liefern.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Ausgangsstufen_Logik-ICs#Push-Pull

[mal angenommen (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Du meinst wohl diese hier?
>
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Ausgangsstufen_Logik-ICs#Open_Collector

Falk B. schrieb:
> Eine aktive CMOS-Endstufe hat vielleicht 30-50
> Ohm und kann DEUTLICH mehr Strom bei DEUTLICH weniger Spannungsabfall
> liefern.

Ich denke auch, daß er das meint. Doch egal, ob er Pegelwandler meint,. 
oder Gate-Treiber (was eben oftmals in einer Schaltung realisiert wird):

Nun hat er -angenommen- den Open-Collector-Ausgang (fuer welchen man 
eben einen PullUp braucht - der OC Ausgang kann ja nur auf GND ziehen). 
Der PullUp kann entweder zur pos. Betriebsspannung des (angenommen) 
Komparators mit OC-Ausgang, oder einer hoeheren oder niedrigeren pos. 
Rail gelegt werden.

Und -wieder angenommen- er will zwar keinen sehr niederohmigen PullUp 
(wegen des dauernden, hohen Stromverbrauches bei Low), aber trotzdem 
steilflankig einschalten.

Dann kann er die von Dir genannte Schaltung (deren Grundform 
Gegentaktstufe hieße) ja einfach dahinter setzen --- ob nun als CMOS 
(Complementary MOS) oder als "complementary Bipolar" (in 1 Gehaeuse oder 
2 einzel-Transistoren), es wuerde grundsaetzlich beides fast identisch 
funktionieren.

So koennte der PullUp hochohmig ausfallen, der Dauerstromverbrauch damit 
geringer - und der Einschaltvorgang trotzdem steilflankiger, als mit dem 
niedrigsten (jedoch gerade noch als tolerabel berechneten) Ohmwert beim 
PullUp ohne Gegentaktstufe dahinter.