Bitte um Feedback: N-Kanal-Mosfet invertiert ansteuern

[Manuel Reimer]

Hallo,

ich möchte nach ein bestehendes N-Kanal-Mosfet ein weiteres
nachschalten. Ich dachte an folgende Schaltung:


____ 15A
,----------------------o----|----|---,
| | ‾‾‾‾ |
| o |
|< Last o +
,--------| BC 558C o 12V
| |\ | o -
,-, | | |--' |
| | 15K | ____ | |<-, IRLB3813PBF |
| | o------|____|-----' |--| |
'-' | 10R | |
| ,-, | |
| | | 100K | |
\ | | | |
\ '-' | |
| | | |
'----------o----------------------o-------------'


An Stelle des Tasters schaltet das vorhandene Mosfet. Der Transistor
soll das N-Kanal-Mosfet gegen Positiv schalten. Ich hoffe ich habe mich
nicht beim grundlegenden Aufbau vertan.

Kann bitte jemand über die Bauteilewerte schauen? Ich habe keine
Erfahrung mit der Dimensionierung von solchen Schaltungen. Ich habe
jetzt einfach mal ein paar Werte reingeschrieben, die ich dahabe.

Transistoren brauchen keinen Pullup-Widerstand, richtig?

Danke im Voraus

Gruß

Manuel

[Gerd Kluger]

Post by Manuel Reimer
Hallo,
ich möchte nach ein bestehendes N-Kanal-Mosfet ein weiteres
____ 15A
,----------------------o----|----|---,
| | ‾‾‾‾ |
| o |
|< Last o +
,--------| BC 558C o 12V
| |\ | o -
,-, | | |--' |
| | 15K | ____ | |<-, IRLB3813PBF |
| | o------|____|-----' |--| |
'-' | 10R | |
| ,-, | |
| | | 100K | |
\ | | | |
\ '-' | |
| | | |
'----------o----------------------o-------------'
An Stelle des Tasters schaltet das vorhandene Mosfet. Der Transistor
soll das N-Kanal-Mosfet gegen Positiv schalten. Ich hoffe ich habe mich
nicht beim grundlegenden Aufbau vertan.
Kann bitte jemand über die Bauteilewerte schauen? Ich habe keine
Erfahrung mit der Dimensionierung von solchen Schaltungen. Ich habe
jetzt einfach mal ein paar Werte reingeschrieben, die ich dahabe.
Transistoren brauchen keinen Pullup-Widerstand, richtig?

Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Gruß
Gerd

[Joerg]

Post by Gerd Kluger

Post by Manuel Reimer
Hallo,
ich möchte nach ein bestehendes N-Kanal-Mosfet ein weiteres
____ 15A
,----------------------o----|----|---,
| | ‾‾‾‾ |
| o |
|< Last o +
,--------| BC 558C o 12V
| |\ | o -
,-, | | |--' |
| | 15K | ____ | |<-, IRLB3813PBF |
| | o------|____|-----' |--| |
'-' | 10R | |
| ,-, | |
| | | 100K | |
\ | | | |
\ '-' | |
| | | |
'----------o----------------------o-------------'

Ich sehe da aber keinen zweiten FET :-)

Post by Gerd Kluger

Post by Manuel Reimer
An Stelle des Tasters schaltet das vorhandene Mosfet. Der Transistor
soll das N-Kanal-Mosfet gegen Positiv schalten. Ich hoffe ich habe mich
nicht beim grundlegenden Aufbau vertan.
Kann bitte jemand über die Bauteilewerte schauen? Ich habe keine
Erfahrung mit der Dimensionierung von solchen Schaltungen. Ich habe
jetzt einfach mal ein paar Werte reingeschrieben, die ich dahabe.
Transistoren brauchen keinen Pullup-Widerstand, richtig?

Doch, von der Basis des BC558 nach Emitter wurde ich nochmals 15k oder
so legen. Sonst kann es passieren, dass wenige Mikroampere Leckstrom im
Taster oder drumherum die Last teilweise schalten und der FET abraucht.

Auch die Last ueberlegen. Ist die weit weg? Kann sie abgeklemmt werden?
Gegebenenfalls sollte einer Diode ueber der Last sitzen, Kathode nach
oben zur Versorgungsspannung, besonders wenn die Last einen induktiven
Anteil hat. Wenn man die Last abklemmen kann und das nicht unter
ESD-Schutz stattfindet, noch einen ESD Schutz, z.B. eine Zenerdiode
ueber den FET. Manche haben auch Avalanche Rating, aber darauf verlasse
ich mich nie.

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Der BC558 versucht das nur fuer einen kurzen Moment, dann Du hast nur
die Gate Kapazitaet des FET. Man kann aber den Wert auf 100ohm setzen,
duerfte in der Schaltgeschwindigkeit kaum einen Unterschied machen,
zumal der BC558 hier weniger als 1mA Basisstrom bekommt.

[Manuel Reimer]

Post by Joerg
Doch, von der Basis des BC558 nach Emitter wurde ich nochmals 15k oder
so legen. Sonst kann es passieren, dass wenige Mikroampere Leckstrom im
Taster oder drumherum die Last teilweise schalten und der FET abraucht.

Wie ich schon geschrieben habe, gibt es im "Finalen Produkt" den Taster
nicht mehr. Der untere Anschluss wird mit Litze verlängert und an eine
vorhandene Baugruppe angeschlossen, die ihrerseits auch mit einem
N-Mosfet gegen GND schaltet.

Trotzdem schadet die zusätzliche Sicherheit natürlich nicht und einen
Widerstand mehr sollte ich schon unterbringen können. Danke für den Tipp.

Faktisch hat das aber doch zur Folge, dass die 2 x 15K wie ein
Spannungsteiler wirken. Eigentlich muss man doch die Basis gegen GND
ziehen zum Schalten. Wenn ich noch einmal 15K draufbaue ziehe ich aber
gegen 6V. Wäre das nicht kontraproduktiv?

Post by Joerg
Auch die Last ueberlegen. Ist die weit weg?

Nein. 150 Watt Heizung wenigen Zentimeter entfernt.

Post by Joerg
Kann sie abgeklemmt werden?

Nur wenn man sie von der Schraubklemme abschraubt.

Post by Joerg

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Der BC558 versucht das nur fuer einen kurzen Moment, dann Du hast nur
die Gate Kapazitaet des FET. Man kann aber den Wert auf 100ohm setzen,
duerfte in der Schaltgeschwindigkeit kaum einen Unterschied machen,
zumal der BC558 hier weniger als 1mA Basisstrom bekommt.

Werde ich machen.

Gruß

Manuel

[Joerg]

Post by Manuel Reimer

Post by Joerg
Doch, von der Basis des BC558 nach Emitter wurde ich nochmals 15k oder
so legen. Sonst kann es passieren, dass wenige Mikroampere Leckstrom im
Taster oder drumherum die Last teilweise schalten und der FET abraucht.

Wie ich schon geschrieben habe, gibt es im "Finalen Produkt" den Taster
nicht mehr. Der untere Anschluss wird mit Litze verlängert und an eine
vorhandene Baugruppe angeschlossen, die ihrerseits auch mit einem
N-Mosfet gegen GND schaltet.
Trotzdem schadet die zusätzliche Sicherheit natürlich nicht und einen
Widerstand mehr sollte ich schon unterbringen können. Danke für den Tipp.
Faktisch hat das aber doch zur Folge, dass die 2 x 15K wie ein
Spannungsteiler wirken. Eigentlich muss man doch die Basis gegen GND
ziehen zum Schalten. Wenn ich noch einmal 15K draufbaue ziehe ich aber
gegen 6V. Wäre das nicht kontraproduktiv?

Macht nichts, BJT wie der BC558 werden ja durch einen Basisstrom
geschaltet und die Basis wird nie unter 11.3V gehen. Dabei fliesst schon
ordentlich was.

Einen Spannungsteiler gibt das aufgrund des BE Diodenstreckeneffekts
nicht, denn egal ob der zweite 15k drin ist oder nicht, hast Du immer
11.3V/15kohm -> 750uA. Es erhoeht aber die Kosten um einen Cent oder so
und daher gibt es "pre-biased" Transistoren, die diese beiden
Widerstaende bereits integriert haben.

Post by Manuel Reimer

Post by Joerg
Auch die Last ueberlegen. Ist die weit weg?

Nein. 150 Watt Heizung wenigen Zentimeter entfernt.

Dann braucht man nichts gross an Schutz.

Post by Manuel Reimer

Post by Joerg
Kann sie abgeklemmt werden?

Nur wenn man sie von der Schraubklemme abschraubt.

Dann wiederum doch. Falls das Hein vonne Werft mit seinen Sport-Tretern
auf Linoleumboden macht.

Post by Manuel Reimer

Post by Joerg

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Der BC558 versucht das nur fuer einen kurzen Moment, dann Du hast nur
die Gate Kapazitaet des FET. Man kann aber den Wert auf 100ohm setzen,
duerfte in der Schaltgeschwindigkeit kaum einen Unterschied machen,
zumal der BC558 hier weniger als 1mA Basisstrom bekommt.

Werde ich machen.

Und den 100k auf 5-10k senken, waere fuer zackigeres Abschalten besser,
wie Gernot schrieb.

[Stefan]

Post by Joerg
Doch, von der Basis des BC558 nach Emitter wurde ich nochmals 15k oder
so legen. Sonst kann es passieren, dass wenige Mikroampere Leckstrom im
Taster oder drumherum die Last teilweise schalten und der FET abraucht.

Könnte man nicht anstelle des PNP Transistors auch einen NPN einsetzen?

Also vom Gate des FETs einen Pull-Up nach +12V, den NPN vom Gate nach GND.

An die Basis des NPN-Transistors einen Pull-up und dann wie gehabt den
Schalter nach GND.

Schalter geschlossen -> NPN sperrt -> FET leitet

Ich hätte dann nur noch 2 Pull-Up Widerstände und würde die Basis des
NPN Transistors niederohmig ansteuern.

Kriechströme am Schalter etc. wären dann vernachlässigbar.

Hätte das irgendwelche Nachteile?

Gruß

Stefan

[Joerg]

Post by Stefan

Post by Joerg
Doch, von der Basis des BC558 nach Emitter wurde ich nochmals 15k oder
so legen. Sonst kann es passieren, dass wenige Mikroampere Leckstrom im
Taster oder drumherum die Last teilweise schalten und der FET abraucht.

Könnte man nicht anstelle des PNP Transistors auch einen NPN einsetzen?
Also vom Gate des FETs einen Pull-Up nach +12V, den NPN vom Gate nach GND.
An die Basis des NPN-Transistors einen Pull-up und dann wie gehabt den
Schalter nach GND.
Schalter geschlossen -> NPN sperrt -> FET leitet
Ich hätte dann nur noch 2 Pull-Up Widerstände und würde die Basis des
NPN Transistors niederohmig ansteuern.
Kriechströme am Schalter etc. wären dann vernachlässigbar.
Hätte das irgendwelche Nachteile?

Geht auch, tauscht jedoch die Logik im Schalter um. Aber da haettest Du
mindestens einen Cent gespart :-)

[Stefan]

Post by Joerg

Post by Stefan
Ich hätte dann nur noch 2 Pull-Up Widerstände und würde die Basis des
NPN Transistors niederohmig ansteuern.
Kriechströme am Schalter etc. wären dann vernachlässigbar.
Hätte das irgendwelche Nachteile?

Geht auch, tauscht jedoch die Logik im Schalter um. Aber da haettest Du
mindestens einen Cent gespart :-)

Ich denke nicht, dass sich die Logik umdreht. In beiden Fällen leitet
der FET wenn der Schalter geschlossen wird, oder ?

Gruß

Stefan

[Joerg]

Post by Stefan

Post by Joerg

Post by Stefan
Ich hätte dann nur noch 2 Pull-Up Widerstände und würde die Basis des
NPN Transistors niederohmig ansteuern.
Kriechströme am Schalter etc. wären dann vernachlässigbar.
Hätte das irgendwelche Nachteile?

Geht auch, tauscht jedoch die Logik im Schalter um. Aber da haettest Du
mindestens einen Cent gespart :-)

Ich denke nicht, dass sich die Logik umdreht. In beiden Fällen leitet
der FET wenn der Schalter geschlossen wird, oder ?

Stimmt. Irgendwie bin ich heute nicht ganz fit. Poison Oak hat mich voll
geplaettet :-(

[Eric Brücklmeier]

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

was er hier ja auch nur Sekundenbruchteile täte - das kann er schon ab...

[Manuel Reimer]

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Danke für den Tipp.

Nur das ich es auch verstehe: In einer früheren Diskussion habe ich
gelernt, dass ein FET wie ein Kondensator zu betrachten ist. Beim Laden
des selbigen habe ich für einen sehr kurzen Zeitabschnitt faktisch einen
Kurzschluss. Richtig?

Gruß

Manuel

[Joerg]

Post by Manuel Reimer

Post by Gerd Kluger
Das ist schon ok so, nur die 10R durch einen 10..12 mal so hehen Wert
ersetzen, der BC558 kann keine 1,2A schalten.

Danke für den Tipp.
Nur das ich es auch verstehe: In einer früheren Diskussion habe ich
gelernt, dass ein FET wie ein Kondensator zu betrachten ist. Beim Laden
des selbigen habe ich für einen sehr kurzen Zeitabschnitt faktisch einen
Kurzschluss. Richtig?

Aber nur ganz kurz, selbst bei diesem dicken FET sind es weniger als 0.01uF.

Das Laden dieser Kapazitaet wird jetzt durch zwei Groessen bestimmt. Zum
einen durch den 10ohm Widerstand. Dann dadurch, dass der BC558 nur 750uA
Basisstrom bekommt. Nehmen wir eine Stromverstaerkung von 600 an,
schafft er theoretisch knapp ein halbes Ampere. Was jedoch ueber dessen
Grenze liegt, mehr als 200mA bringt er nicht aufs Parkett.

[Gernot Fink]

Post by Manuel Reimer
| | | 100K | |
Kann bitte jemand über die Bauteilewerte schauen? Ich habe keine

Ich denke die 100K sind etwas daneben.
Sie verursachen ein sehr sehr langsames abschalten des Transistors.

Ich hätte hier maximal. 1K gewählt.

Wenn auch die Abschaltzeit eine Rolle spielt solltest du die ganze Schaltung
überdenken.

Gernot

[Rafael Deliano]

Post by Gernot Fink
Wenn auch die Abschaltzeit eine Rolle spielt solltest du die ganze Schaltung
überdenken.

CD4069 spendieren. Oder irgend ein CD40xx der invertiert
und in der Wühlkiste liegt.

MfG JRD

[Manuel Reimer]

Post by Gernot Fink
Ich denke die 100K sind etwas daneben.
Sie verursachen ein sehr sehr langsames abschalten des Transistors.

Das vorgeschaltete Mosfet hat auch diese Vorschaltung. Folglich sollte
auch das schon verlangsamt abschalten. Das weiter zu bedämpfen macht
wohl keinen Sinn.

Post by Gernot Fink
Ich hätte hier maximal. 1K gewählt.

Hat diese doch deutliche Reduzierung irgendwelche Nachteile?

Post by Gernot Fink
Wenn auch die Abschaltzeit eine Rolle spielt solltest du die ganze Schaltung
überdenken.

Macht sie nicht und die bereits vorhandene "elektronische Dämpfung" ist
vermutlich gewollt. Das Ding steuert eine Heizung und die soll
vergrößert werden, weshalb ich ein besseres, besser gekühltes Mosfet
außen anflanschen will.

Gruß

Manuel

[Gernot Fink]

Post by Manuel Reimer

Post by Gernot Fink
Ich hätte hier maximal. 1K gewählt.

Hat diese doch deutliche Reduzierung irgendwelche Nachteile?
Macht sie nicht und die bereits vorhandene "elektronische Dämpfung" ist
vermutlich gewollt. Das Ding steuert eine Heizung und die soll

Der Nachteil ist dass der 1K Widerstand bei 12V etwa 0.14 Watt verheizt.
Ich finde es halt ein großes missverhältnis geschätzte 5000 mal schneller
einzuschalten als auszuschalten.

Wenn es wirklich keine Rolle spielt würde den Gatevorwiderstand und den
pulldown etwa gleich groß machen. Dann hast du 2:1

2.2K währe dann meine Wahl.

Gernot

[Hans-Peter Diettrich]

Post by Manuel Reimer

Post by Gernot Fink
Wenn auch die Abschaltzeit eine Rolle spielt solltest du die ganze Schaltung
überdenken.

Macht sie nicht und die bereits vorhandene "elektronische Dämpfung" ist
vermutlich gewollt. Das Ding steuert eine Heizung und die soll
vergrößert werden, weshalb ich ein besseres, besser gekühltes Mosfet
außen anflanschen will.

Die Anstiegs- und Abfallzeiten sind deshalb von Interesse, weil der FET
(oder was auch immer als Schalter verwendet wird) zwischen dem Ein und
Aus Zustand sehr viel Leistung verbraten muß, in der Spitze 1/4 der
Leistung der angeschlossenen ohmschen Last (U/2*I/2) - also fast 40W bei
einer 150W Heizung, bei der erweiterten Heizung entsprechend mehr. Das
Problem ist dabei nicht die Kühlung des FET, die muß nur für die
Leistung im eingeschalteten Zustand ausgelegt werden. Beim Schalten hat
die Wärme aber kaum Zeit, vom Chip über das Gehäuse nach außen
abzuwandern, und der FET kann innen drin verschmoren (hotspots...), ohne
daß man außen eine Änderung der Temperatur des Kühlkörpers feststellen
kann. Deshalb sollte der FET so schnell wie möglich zwischen Ein und Aus
hin und her geschaltet werden.

Bei induktiver Last sieht das noch schlimmer aus, allerdings nur beim
Abschalten. Beim Einschalten fließt da kaum Strom, weil die Induktivität
den Stromanstieg begrenzt. Beim Abschalten hingegen fließt der vorherige
(volle) Strom weiter, während die Spannung (ohne Dämpfung) weit über die
Betriebsspannung ansteigt. Das nur der Vollständigkeit halber, bei einer
Heizung (ohmsche Last) sieht das anders aus (siehe oben).

DoDi

[Kai-Martin]

Post by Manuel Reimer
ich möchte nach ein bestehendes N-Kanal-Mosfet ein weiteres
nachschalten.

Ich bin meistens zu faul um mir Gedanken um Basis-Strom und hfe zu
machen. Für Invertierung nehme ich daher eine Reihenschaltung von
kleinem MOSFET und Widerstand.


12V
o
|
Wider
stand
|
o-------------invertiert
|
||_|
||_
in_|| |
|
|
_|_
GND


---<)kaimartin(>---

[Joerg]

Post by Kai-Martin

Post by Manuel Reimer
ich möchte nach ein bestehendes N-Kanal-Mosfet ein weiteres
nachschalten.

Ich bin meistens zu faul um mir Gedanken um Basis-Strom und hfe zu
machen. Für Invertierung nehme ich daher eine Reihenschaltung von
kleinem MOSFET und Widerstand.
12V
o
|
Wider
stand
|
o-------------invertiert
|
||_|
||_
in_|| |
|
|
_|_
GND

Das geht noch dekadenter, hier sparst Du auch den Widerstand:

http://rohmfs.rohm.com/en/products/databook/datasheet/ic/logic_switch/standard_logic/bu4s584g2-e.pdf