Hallo liebe Forumsgemeinde, ich habe eine kurze Frage bezüglich der Dimensionierung des Widerstands am Gate eines MOSFET. Ich habe eine Menge Foreneinträge und Artikel zum Thema gelesen, und bin jetzt verwirrter als vorher. Manche sagen man braucht nie einen Widerstand am Gate, manche sagen, er sei unentbehrlich und manche sagen, es kommt auf die Anwendung an. Vermutlich ist die letzte Option am zutreffendsten, daher hier meine Parameter. Ich möchte zwischen einem Lipo und der USB-Versorgungsspannung hin und herschalten können, das möchte ich als high-side Switch ausführen mit dem PMOS SL2302. Maximaler Laststrom dürfte bei 2 A liegen. Wie muss ich den Gate-Widerstand berechnen? Danke und viele Grüße!
Zauberlehrling schrieb: > Wie muss ich den Gate-Widerstand berechnen Nicht so. Rs ist kein stromverstärkender Bipolartransistor. Vermutlich passt in deiner Anwendung 0 Ohn, aber informiere dich selbst: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.22.2
Mal so daher geredet: Willst Du superschnell schalten, dann 0 Ohm... Wenn es nicht so schnell sein soll oder darf, Oszi und Gatewiderstand...
Mani W. schrieb: > Wenn es nicht so schnell sein soll oder darf, Oszi und Gatewiderstand... Mit schnell schalten meinst du wahrscheinlich mittels PWM von einem uC? Naja, ich möchte per Toggle Switch manuell schalten, also vermutlich langsam ;) Jetzt suche ich halt nach einer Formel für die Berechnung des nötigen Widerstands...
Zauberlehrling schrieb: > Jetzt suche ich halt nach einer Formel für die Berechnung des nötigen > Widerstands... Vergiss es und nimm einfach 10, 47, 100 Ohm... Rein aus der Praxis kannst Du da nichts falsch machen... Zauberlehrling schrieb: > Mit schnell schalten meinst du wahrscheinlich mittels PWM von einem uC? > Naja, ich möchte per Toggle Switch manuell schalten, also vermutlich > langsam ;) Uijeh! Mach Dich mal schlau über die Ansteuerung von Mosfets...
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Zauberlehrling schrieb: > Manche sagen man > braucht nie einen Widerstand am Gate, manche sagen, er sei unentbehrlich > und manche sagen, es kommt auf die Anwendung an. Für Deine Anwendung brauchst Du keinen Widerstand, aber es gibt eben andere Anwendungen, wo ein Gatewiderstand die Schaltung erst funktionstüchtig macht...
> das möchte ich als high-side Switch ausführen mit > dem PMOS SL2302. Maximaler Laststrom dürfte bei 2 A liegen. Das kannst du alles machen. Aber es sei erwaehnt das du nicht der einzige mit diesem Beduerfnis bist. Daher gibt es mittlerweile auch spezielle Load switches fuer genau deine Anwendung. Es baut ja auch keiner mehr einen OP aus Transistoren nach. .-) Olaf
Olaf schrieb: > Daher gibt es mittlerweile auch > spezielle Load switches fuer genau deine Anwendung. E Na klar, aber meine Schaltung beinhaltet keinen uC, es ist nur für das Batteriemanagement. Jetzt bin ich allerdings nach den widersprüchlichen Antworten hier wieder verwirrt, brauche ich nun einen Widerstand 100 Ohm oder nicht?? Es gibt wohl Entwickler, die an jedes Gate erstmal prinzipiell einen 100 Ohm R setzen. Und andere sagen, braucht man nicht...
Stell dir das Gate als Kapatität vor die du umladen musst um den Transistor zu schalten. Der Gate R kann somit mehrere Zwecke erfüllen: 1. er begrenzt den Maximalstrom während des Umladevorgangs, das ist wichtig wenn man einen Leistungs MOSFET oder ähnliches an einen Mikrokontroller anschließt da deren Ausgänge für gewöhnlich ca 30 mA abkönnen. In diesem Fall berechnet man ihn mit R=U(spannung des Mikrocontrollers)/20mA zB: 3.3V/30mA= 100Ohm. Der 2. Effekt der dabei auftritt ist, das ein Tiefpass gebildet wird, sprich die Verstärkung der Schaltung für hohe frequenzen wird reduziert. In deinem Fall komplett egal. Ich könnte mir denken das auch der ESD Schutz eine Rolle spielt. Zumindestens tut er das bei Integrierten Schaltungen. Also nimm den 100 Ohm R und geh auf nummer sicher! LG
Wenn du solche Fragen (und Antworten) hast, dann ist es oft ratsam kurz selber systematisch nachzudenken und kombinieren: 1) was bewirkt ein gatewiderstand überhaupt? 2) was sind die Vor/nachteile davon und sind diese für meine Schaltung relevant? Nun: ganz kurz aufs Wesentlichste zusammengefasst wirkt ein Gatewiderstand als Strombegrenzung für den Gatestrom. Dies bewirkt: - Entlastung des gate-treibers - Verlangsamung der Schaltflanken (kann EMI probleme reduzieren) Beide diese Faktoren sind eigentlich nur bei hohen Schaltfrequenzen von Interesse. es bleibt der kleine Vorteil der Begrenzung des Stromes aus dem MCU pin. Dieser wird das gate bei der voraussichtlichen Schalt-rate in der Praxis aber auch ohne R mehrere Jahrzehnte unversehrt treiben könnte. Es läuft also auf eine Frage der persönlichen Präferenzen, Grad der (über-) Vortsicht und wie immer, dem konkreten Aufbau und Schaltplan ab. Es ist folglich ganz normal, dass du 1000 verschiene Antworten erhälst :)
Zauberlehrling schrieb: > Na klar, aber meine Schaltung beinhaltet keinen uC, es ist nur für das > Batteriemanagement. Dann zeige mal deine Schaltung. Wer treibt? > Jetzt bin ich allerdings nach den widersprüchlichen Antworten hier > wieder verwirrt, brauche ich nun einen Widerstand 100 Ohm oder nicht?? > Es gibt wohl Entwickler, die an jedes Gate erstmal prinzipiell einen 100 > Ohm R setzen. Und andere sagen, braucht man nicht... Es gibt durchaus Gründe für die Verwendung. - Wenn der FET es aushält (SOA), kann man auch 1k oder mehr verwenden. Damit wird der Übergang langsamer, die Schaltflanken werden gemütlicher und so werden HF-Abstrahlungen verringert. Wenn man PWM macht, ist das kontraproduktiv, weil dann sehr viele Wechsel pro Zeit kommen und das den FET unnötig aufheizt. Da nimmt man Treiber, die das Gate möglichst niederohmig ansteuern, um es in kürzest möglicher Zeit umzuladen. - Wenn ein OPA den FET linear ansteuert, kann dessen Gatekapazität (≈ 0.1nF ... 20nF, je nach Typ) den OPA zum Schwingen bringen. Die mögen keine kapazitiven Lasten. In dem Fall helfen 50Ω oder 100Ω - Ein Logikbaustein hat meistens eine Spezifikation für den maximalen Ausgangsstrom. Durch die Gatekapazität kann der beim Umladen (=Umschalten) überschritten werden, auch wenn letztlich durch den endlichen ON-Widerstand der Ausgangsstufe und wegen der sehr kurzen Zeit der Überlastung das diesen Ausgang nicht schädigen wird. Bau einen ein, wenn es die Schaltzeit noch zulässt. Es gibt sicher noch eine Reihe von Fällen, in denen man sich für 0Ω oder eben für 20 ... 100Ω entscheidet bzw. entscheiden muss.
> Ich möchte zwischen einem Lipo und der USB-Versorgungsspannung hin und > herschalten können, das möchte ich als high-side Switch ausführen mit > dem PMOS SL2302. Maximaler Laststrom dürfte bei 2 A liegen. Kannst du bitte deinen Schaltplan posten? Habe eine ähnliche Anwendung.
> Jetzt bin ich allerdings nach den widersprüchlichen Antworten hier > wieder verwirrt, brauche ich nun einen Widerstand 100 Ohm oder nicht?? Woher sollen wir das wissen? Lies dir den Link von Mawin durch, der laesst keine Fragen offen, verstehe was der Widerstand fuer Auswirkungen hat und entscheide dann selber passend zu deiner Anwendung. Es gibt Gruende die dafuer und welche die dagegen sprechen. Es kann sogar sein das man seinen Taschenrechner einschalten muss um den optimalen Wert auszurechnen. Vielleicht schafft man es sogar einen Wertebereich auszurechnen mit dem man leben kann, und vielleicht gibt es dann ja bereits in der Schaltung woanders einen Wert in diesem Intervall und man braucht nicht einen extra Feeder damit zu bestuecken. > Es gibt wohl Entwickler, die an jedes Gate erstmal prinzipiell einen > 100 Ohm R setzen. Und andere sagen, braucht man nicht... Es ist gibt immer Leute ohne Ahnung die einfach nach Schema F kopieren und garnicht wissen was sie machen. Es ist aber dumm die dann selbst auch noch mal zu kopieren. Die Menscheit wird nicht klueger wenn nur noch jeder von jedem kopiert. Olaf
Ich dachte bis dato, der Gatewiderstand soll die Güte des sich, aus parsitärer Zuleitungsinduktivität und Gatekapazität ergebenden Reihenschwingkreis, herabsetzen, um ein "Klingeln" auf der GS-Strecke zu verhindern. Das würde dann nämlich irgendwo bei 100Mhz (je nach Aufbau) den FET im Umschaltmoment ungewollt "ein-aus-ein-aus" hin und her schalten lassen. Der µC hingegen sollte ja wohl mit 1nF an seinen IOs nun nicht gleich kaputt gehen. Das halte ich für laienhaft erklärt und als Erklärung irgendwo "ausgeborgt". Nun denn ... Äxl
Olaf schrieb: > Die Menscheit wird nicht klueger wenn nur > noch jeder von jedem kopiert. Deswegen versuche ich es ja zu verstehen, damit ich eine begründete Entscheidung treffe und nicht nur nachplappere. Die Sache mit dem Schutz der Input-Pins des uC leuchtet mir ein und dass es da zwei Meinungen gibt. Meine Anwendung ist allerdings ausreichend verschieden von allen beschriebenen Anwendungen, das ich die Transferleistung leider nicht hinbekomme, welcher der beschriebenen Fälle meinem am ähnlichsten ist. Es ist eigentlich Recht simpel: Ich möchte den Lipo aus der Schaltung herausnehmen, sobald 5 V USB Spannung vorhanden sind (Netzteil eingesteckt). Dazu habe ich im Schaltplan +5 Volt (Vcc) direkt mit dem Gate des PMOS SL2302 verbunden. Entferne ich den Netzstecker, fallen die 5 V am Gate sofort weg. Um ein floating zu verhindern, verbinde ich das Gate ausserdem mit einem 100 kOhm pull-down. Dadurch liegen 0 Volt am Gate an und der Lipo wird als Spannungsversorgung verwendet. Das Schalten von 0 auf 5 V und zurück erfolgt mit einem manuellen mechanischen Schalter (on/Off). Das wäre die Anwendung und ich bin mir eben nicht sicher, ob die Gefahr besteht, einen ungewollten Schwingkreis zu erhalten. Bitte steinigt mich nicht, falls ich was falsch gemacht habe, ich Versuche nur zu lernen.
Wenn es am Gate noch "klingelt" hat der FET schon lange durchgeschaltet. Und die heute ueblichen Ausgangstreiber von Controllern haben Flankensteilheiten die der AC-CMOS-Serie aequivalent sind. Der Gatewiderstand hat bei FETs Berechtigung, die etwas "groesser" sind und keine weiteren internen Vorkehrungen haben, den gesamten FET im Umschaltmement in den leitenden Zustand zu bringen. Da verhindert der Gatewiderstand dann Hotspots die einzelne Bereiche ueberlasten wuerden. Fuer diese FETS gibt es im Datenblatt dann auch Angaben bzgl. der maximalen Anstiegszeit des Gatesignals.
Mani W. schrieb: > Uijeh! Mach Dich mal schlau über die Ansteuerung von Mosfets Mach DU dich lieber schlau, denn... Mani W. schrieb: > Vergiss es und nimm einfach 10, 47, 100 Ohm... ...ist ja wohl eher unschlau.
Zauberlehrling schrieb: > Jetzt bin ich allerdings nach den widersprüchlichen Antworten hier > wieder verwirrt, brauche ich nun einen Widerstand 100 Ohm oder nicht?? Dieser Widerstand wird auch teilweise als Angstwiderstand bezeichnet. Er soll Schwingungen verhindern, die aber bei optimalen Aufbau und richtiger Leiterbahnführung garnicht auftreten sollten.
> Bitte steinigt mich nicht, falls ich was falsch gemacht habe, ich > Versuche nur zu lernen. In dem Falle, lerne zuerst das man Schaltbilder rumzeigt und nicht Prosa. Und zwar in DEINEM Interesse weil du sonst keine sinnvollen Antworten erwarten kannst. > herabsetzen, um ein "Klingeln" auf der GS-Strecke zu > verhindern. Das ist eine der vielen sinnvollen Anwendungen. Es kann aber auch interessant sein die Flanke einfach etwas schlapper zu machen wenn man weniger Stress mit EMV haben will, oder vielleicht will man sie auch richtig lahm machen weil der Fet an seinem Ausgang einen 1000uF aufladen soll und man nicht den Eingangsstrom hat. Es kann auch sinnvoll sein den Widerstand noch mit einer Diode zu bruecken wenn man unterschiedlich schnell ein/ausschalten will. Olaf
Zauberlehrling schrieb: > Ich möchte den Lipo aus der Schaltung herausnehmen, sobald 5 V USB > Spannung vorhanden sind (Netzteil eingesteckt). Dazu habe ich im > Schaltplan +5 Volt (Vcc) direkt mit dem Gate des PMOS SL2302 verbunden. > Entferne ich den Netzstecker, fallen die 5 V am Gate sofort weg. Um ein > floating zu verhindern, verbinde ich das Gate ausserdem mit einem 100 > kOhm pull-down. > Dadurch liegen 0 Volt am Gate an und der Lipo wird als > Spannungsversorgung verwendet. > > Das Schalten von 0 auf 5 V und zurück erfolgt mit einem manuellen > mechanischen Schalter (on/Off). Mal das auf! Einen Teil verstehe ich noch einiegermaßen, nicht aber, was du mit dem mechanischen Schalter bewerkstelligst. Ich bin mir auch nicht sicher, ob das so funktionieren wird ... Also, zeichne! Sonst wird noch weitere heiße Luft produziert ... Und zum Gatewiderstand: Wenn du eh 100kΩ drin hast, der für ein Ausschalten sorgt, warum fragst du dann ob 0Ω oder 100Ω richtig sind? Schlimmstenfalls kommst du mit dem 100kΩ genau in den nicht mehr zulässigen SOA-Bereich.
MaWin schrieb: > Mani W. schrieb: >> Uijeh! Mach Dich mal schlau über die Ansteuerung von Mosfets > > Mach DU dich lieber schlau, denn... > > Mani W. schrieb: >> Vergiss es und nimm einfach 10, 47, 100 Ohm... > > ...ist ja wohl eher unschlau. #Gut gemeint wars ja, deshalb auch der Hinweis des Schlaumachens... ;-) Mani W. schrieb: > Willst Du superschnell schalten, dann 0 Ohm... > > Wenn es nicht so schnell sein soll oder darf, Oszi und Gatewiderstand... Was soll ich denn sonst sagen nach vielen Jahren in der Entwicklung?
Olaf schrieb: > Das ist eine der vielen sinnvollen Anwendungen. Es kann aber auch > interessant sein die Flanke einfach etwas schlapper zu machen wenn man > weniger Stress mit EMV haben will, oder vielleicht will man sie auch > richtig lahm machen weil der Fet an seinem Ausgang einen 1000uF aufladen > soll und man nicht den Eingangsstrom hat. Es kann auch sinnvoll sein den > Widerstand noch mit einer Diode zu bruecken wenn man unterschiedlich > schnell ein/ausschalten will. Eigentlich besagt das nichts anderes, als das es immer auf den konkreten Anwendungsfall ankommt, wie man diesen Wider- stand dimensioniert. Jeder Wert zwischen 0 Ohm und 1 MOhm kann, je nach Schaltung, richtig und sinnvoll sein.
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