5V PWM to 12V ändern zu 24V

[Majan (Gast)]

Hi,
ich arbeite bisher mit folgender Schaltung (links der Teil bei Heaters 
and Fans)
https://reprap.org/mediawiki/images/f/f6/RAMPS1.4schematic.png

um eine 12V Heizung zu schalten per 5V PWM Signal. Ich möchte nun 
umsteigen auf 24V Heizungen (maximal 60W). Generell kann der MOSFET ja 
auch 24V. Ich habe mich nun etwas in MOSFETs eingelesen, die 
Durchlassspannung ist ja abhängig von der Spannung, die am Gate anliegt. 
Wo ich aber keine Antwort drauf finde: Wie ist das genaue Verhältnis 
Gate Spannung zu Drain Source Spannung? Wie lässt sich das bestimmen?

Außerdem zum Allgemeinen Verständnis der Schaltung:
Was für eine Funktion erfüllen die Widerstände genau?

Und Hauptfrage: Wird diese Schaltung 1:1 auch für 24V funktionieren?

Danke

[K. S. (the_yrr)]

Majan schrieb:
> Ich habe mich nun etwas in MOSFETs eingelesen, die
> Durchlassspannung ist ja abhängig von der Spannung, die am Gate anliegt.
der Widerstand Drain-Source ist abhängig von der Gate-Source Spannung.

Majan schrieb:
> Wie ist das genaue Verhältnis
> Gate Spannung zu Drain Source Spannung? Wie lässt sich das bestimmen?
allgemein gar nicht, siehe oben. Wenn du weißt welcher Strom fließt 
(bzw. welchen Widerstand dein Heizelement hat), kannst du das berechnen. 
Allerdings tut man alles was möglich ist, damit der Mosfet in dieser 
Anwendung NICHT in dieser linearen Region arbeitet, sonst verliert der 
sehr schnell seinen magischen Rauch und dann funktioniert der nicht 
mehr.

Majan schrieb:
> Außerdem zum Allgemeinen Verständnis der Schaltung:
> Was für eine Funktion erfüllen die Widerstände genau?
Die 10 Ohm verringern den maximalen Gatestrom und flachen die 
Schaltflanken etwas ab (weniger EMV Probleme). Um den Mosfet direkt an 
einem µC zu betreiben reichen die 10Ohm jedoch eigentlich nicht, einige 
100Ohm müssten es schon sein. (das ist eher ein Designfehler, bzw. es 
wird ausgenutzt dass ein AtMega recht robust ist und die extreme 
Belastung sehr kurz)
die 100k sorgen dafür dass der Mosfet sicher aus ist wenn der µC noch 
startet/im Reset ist.

> Und Hauptfrage: Wird diese Schaltung 1:1 auch für 24V funktionieren?
wenn die Mosfets das halten ja, (beachte dabei auch den Strom, den R_on 
und damit die Verlustleistung) einzig die 1.8k für die LEDs könnten 
etwas größer werden, ca. 4k+- sollten passen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Majan schrieb:
> Wie lässt sich das bestimmen?
Aus dem Diagramm Rdson vs. Ugs im Datenblatt.

Laut Datenblatt ist dieser Mosfet STP55NF06 mit seiner Ugsth von max. 4V 
für die Ansteuerung mit 5V Logikpegeln aber absolut ungeeignet. Im 
Datenblatt findet man nur ein Diagramm für Ugs=10V. Du brauchst hier 
einen Logic-Level-Mosfet.

[Tim T. (tim_taylor)]

STP55NF06L mit einem L am Ende, da ist Ugs(th) niedriger...

Zusammen gefasst: Ja, geht mit dem Ding auch bei 24V problemlos.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Tim T. schrieb:
> STP55NF06L mit einem L am Ende, da ist Ugs(th) niedriger...
Ah, ok, dann passt das mit Ugs = 5V und Rdson = max. 20mOhm. 
Weitermachen... ;-)

[Majan (Gast)]

Danke euch schon einmal.

K. S. schrieb:
> Allerdings tut man alles was möglich ist, damit der Mosfet in dieser
> Anwendung NICHT in dieser linearen Region arbeitet, sonst verliert der
> sehr schnell seinen magischen Rauch und dann funktioniert der nicht
> mehr.
Magst du mir einmal ausführlicher erklären, was du damit genau meinst?


K. S. schrieb:
> Um den Mosfet direkt an
> einem µC zu betreiben reichen die 10Ohm jedoch eigentlich nicht, einige
> 100Ohm müssten es schon sein. (das ist eher ein Designfehler, bzw. es
> wird ausgenutzt dass ein AtMega recht robust ist und die extreme
> Belastung sehr kurz)
Hast du da eine konkrete Empfehlung? Ich werde wohl nie etwas anderes 
als den AtMega nutzen, aber man weiß ja nie...


Lothar M. schrieb:
> Ah, ok, dann passt das mit Ugs = 5V und Rdson = max. 20mOhm.
> Weitermachen... ;-)

Hätte mich auch stark gewundert, wird das Board doch in vielen 
3D-Druckern verwendet (vor allem Eigenbau) :D

[Majan (Gast)]

Ah und noch eine Frage zum Grundverständnis...
Warum sind die 12V am Drain angeschlossen? Ich hätte jetzt gedacht, dass 
diese an den Source gehören und Drain an GND. Hintergrund, dass ich 
Frage:
Ich erstelle gerade eine neue Schaltung in EAGLE und hatte gedacht, dass 
ich den D²PAK nehme, um über PIN2 und die Massefläche die Wärme ableiten 
zu können. Geht ja aber nicht, da PIN2 (Drain) indirekt an +12V hängt.
Ich nehme mal an, dass diese sich nicht einfach vertauschen lassen. Aber 
warum ist die Anordnung so?

[Hubert G. (hubertg)]

SChau dir im Datenblatt das Schaltbild des FET an. Die Diode ist 
parallel zu Drain und Source. Wenn du Plus auf Source legst ist die 
Diode in Durchlassrichtung.
Es spricht aber nichts dagegen die Leiterbahn um Pin2 größer zu machen.