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Thema: Frage zu Logic Level Mosfet

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Frage zu Logic Level Mosfet

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    Hi,

    ich habe mal eine Frage zu dem Logic Level Mosfet IRL Z34N.

    Dazu gabe ich ein paar dumme Anfängerfragen.

    Woran im Datenblatt ist ersichtlich, wie hoch die Spannung am Gate sein muss um den Fet komplett durchzuschalten ?

    Woraus ergibt sich wie hoch mal den Pulldown Widerstand am Gate wählen sollte (Ich nutze da immer 10k).

    In welchen Fällen ist ein Vorwiderstand zwischen Gate und µC Pin nötig und wie groß sollte man ihn wählen. (Der Fet soll nicht häufig seinen Zustand wechseln. Er muss nur einmal schnell aufmachen, also kein Pwm Signal oder ähnliches).

    Ich hoffe mir kann jemand bei den Fragen wieterhelfen

    mfg Blamaster

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Blamaster!

    Aus Fig.3 kann man ablesen die Gatespannung, die für bestimmten Drainstrom nötig ist.

    Die von dir genannte Widerstände am Gate kann man aus gewünschten Ein- und Ausschaltzeiten und Eingangskapazität (480 pF), die in jeweiliger Zeit umgeladen werden muss, ausrechnen.

    MfG

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Für ein wirklich volles Durchschalten braucht man oft mehr als 5 V. Bei den Logic-level Fets kommt man aber mit 5 V immerhin schon etwa soweit das der On Widerstand nur etwa (z.B. 50%) erhöht ist.

    Bei dem Datenblatt, das ich habe, ist z.B. Rds(On) für verschiedene Gatespannungen angegeben. Sonst geben gate-Threschhold und Steilheit Aufschluß.

    Ein Widerstand vor dem gate sollte fast immer sein, um die mögliche Geschwindigkeit zu begrenzen. Wenn es dumm läuft kann der FET sonst während des Umschaltvorganges anfangen zu schwingen und füchterliche Funkstörungen erzeugen. Gerade wenn man kein HF mäßiges Layout hat also generell mit Widerstand vor dem Gate, wenigstens rund 50 Ohm.
    Wenn mehr als einen FET zusammen ansteuert braucht man immer für jedes Gate einen Vorwiderstand, sonst ist ein Schwingen eher die Regel.

    Aus der Gate-kapazität mal Widerstand kreigt man größenordnungsmäßig die Umschaltzeit. Hier wäre vermutlich etwa 1 KOhm bzw. 500 ns Umschaltzeit angebracht. Wesenlich unter 100 Ohm sollte man bei AVR eher nicht gehen, damit der Strom nicht zu hoch wird, auch wenn der Ausgang kurzzeitig mehr als die oft zitierten 20 mA vertragen kann.

    Der Pulldown dient beim Reset des µC einen definieretn low zustand zu erzeugen etwa 10 K sind schon richtig, wenn nicht extrem mit Strom gespart werden muß (Batteriebetrieb). Den Pulldown eher am µC Pin, nicht direkt am Gate.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hm Danke schonmal für die Hilfe.

    Die 1. Frage ist somit schonmal beantwortet Ich nehme mal an die Gate Threshold Voltage gibt an ab welcher Spannung der Fet frühstens bzw. spätestens durchschaltet richtig ?

    Und dann nochmal zum Gatewiderstand. Also kann man das letzlich so sehen, dass das laden des Gates einem Kurzschluss gleichkommt.

    Der µC pin liefert 5V und verträgt 20mA, nun ist es Ziel den µC pin beim schalten mit nicht mehr als 20mA zu belasten.

    Wenn ich also einen Widerstand von 200Ohm nehme komme ich mit 25mA den 20 schonmal recht nahe.

    Nei der Empfehlung von ca. 1K komme ich dann auf 5mA, was der µC ja locker verkraftet richtig ?

    Wenn das so stimmt könnte man also grob als Fausformel sagen das der Widerstand mindestens so groß gewählt werden sollte das die maximale Stromstärke des µC Pin nicht erreicht wird und maximal so groß, dass der Fet noch schaltet richtig ? (Wenn man mal von Schaltgeschwindigkeit und Verlustleistung absieht).

    mfg Blamaster

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die gate Threshhold Spannung gibt an ab wann der Fet anfängt zu schalten. Danach nimmt der Strom entsprechend der Steilheit zu. Um dann wirklich in Schaltbetrieb einen niedriegen Widerstand zu bekommen sollte man noch etwa höher in der Gate Spannung sein. Zum Schlaten sollte man als wenigsten ein Spannung haben von:
    Threshhold + (max. Strom / Steilheit )
    hier also 2 V + 30A/11S, also knapp 5 V.

    Für die kurze Zeit (oft unter 1 µs) die man braucht um das Gate zu laden/ entladen, kann der Ausgang mehr als 20 mA leifern. Auch 50 mA wären kein Problem führt aber zu mehr Störungen, und es ist auch nicht sicher das man selbst bei Kurzschluß überhaupt 50 mA rauskreigt. Die Auslegung mit maximal ca. 20 mA ist aber auch nicht so verkehrt.

    Bei der Zeit zum umschalten muß man einen Kompromiss zwischen Umschaltverlusten und den Funkstörungen (und was damit an Überschwingern verbunden ist) finden. Auch mit 100 K vor den Gate könnte der FET nach einiger Zeit (ca. 50 µs) schalten.

    Ein Schaltzeit von 500 ns ist ein geschätzter Wert für einen braichbaren kompromiss. Ob man jetzt besser 220 Ohm oder lieber 4,7 K nimmt hängt von der genauen Anwendung ab. Irgendwo dazwischen wirds wohl richtig sein. So genau kommt es aber oft auch nicht darauf an.

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