N-Kanal Mosfet will nicht?

Guten Abend zusammen, ich habe eine Frage die wie so oft sich in der Theorie einfach anhört aber in der Praxis Probleme bereitet.
Ich möchte eine Spule mit 30A bestromen um ein Projektil zu beschleunigen. Dies Funktioniert auch wenn ich die Spule mit meinem Schaltnetzteil per Taster bestrome. Nun war die Idee die Spule aber per Atmega8 anzusteuern. Das Programm ist in der Betaphase was soweit auch nicht stört, da ich mit einem STK500 arbeite und von der Expansion auf eine Hirschmann Teststeckboard gehe. Dort bekomme ich vom µC die 5V wenn ich per Taster schalte. Als N-Kanal Mosfet benutze ich den IRF540N welcher bis folgende Kenndaten hat (VDSS=100V,RDSon=0,044Ohm,ID=33A,VGS+-20V).
Ich habe zwei Schaltungen bis jetzt aufgebaut.
Anhang 20800
Die linke Schaltung wäre das fertige Projekt, die rechte habe ich zum testen aufgebaut.
Das Problem: Nichts tut :) Wenn ich den Taster auf dem STK500 betätige mit angehängter Schaltung, schält das STK500 nicht mehr (wenn der taster gedrückt ist schält die led nicht, sie ist dauernd an. Wie als ob etwas den schaltvorgang nicht zulässt), deshalb denke ich das ich den MOSFET noch nicht richtig verstanden habe. Sieht jemand mein Problem?

Was gerne bei solchen Sachen vergessen wird: Masseanschluss des STK500 mit der Masse (Source) des MOSFET verbinden. Für die erste Schaltung (induktive Last) braucht es unbedingt noch eine Freilaufdiode parallel zur Spule (Anode ans Drain des MOSFET), sonst ist der MOSFET nach dem ersten Ausschalten kaputt.

http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...L/IRF540N.html

Im Datenblatt des IRF549N steht in Bild 7 wie groß der Strom wird wenn man an das Gate die Spannung VGS anlegt. Bei 5V würde es gerade für 30A reichen, es führt aber zu einem unvollständigen Durchschalten.
Bei 4,5V fließen noch 10A und am Transistor liegen je nach Lastwiderstand noch die 12V an und er nimmt 120W auf. Bei 30A ist man schnell bei großen Leistungen und bei einer schnellen Aufheizung des Transistors.
Bild 8 zeigt, dass man um VGS=10V für 30A langsam in den sicheren Bereich kommt bei dem nur noch 1V am Transistor abfällt (30W).

Danke für die schnelle Antwort ;). Also wenn ich das Richtig verstanden habe, schalte ich noch eine Freilaufdiode parallel zur Spule und Schalte meine Mosfet mit 10V anstatt mit 5V vom Atmega8 sowie den GND vom STK500.

Als Schaltung würde es dann wohl so aussehen
Anhang 20803
Um von den 5V vom Atmega8 zu kommen hab ich einfach einen Nichtinvertierenden OP vorgeschalten. Freilaufdiode sitzt, leider fehlt nur das GND vom STK500 an Source.
Somit würde der Mosfet mit 10V vollständig durchschalten.
Sehe ich alles richtig?



Zur zweiten Schaltung meines ersten Beitrags, warum geht das mit ner normalen LED nicht?

MFG Flo

Im 12V Bereich verträgt des Gate schon alles, da nimmt man eher einen Komparator oder einfach einen Transistor als Schalter. Die 10-12V sind eben wichtig wenn der OP die Spannung schnell genug einschaltet ist es auch in Ordnung.

Die LED braucht noch einen Widerstand zur Strombegrenzung, wenn sie dann nicht angeht dann ist die Gatespanung zu klein oder ...

vielen Dank. :) Noch ne Frage zur Freilaufdiode. Diese muss doch kurzzeitig den Laststrom in díesem Fall (30A) aushalten? und da schnell geschaltet wird nehm ich dann ne Shottky oder ne schnelle.

http://www.pollin.de/shop/downloads/D140140D.PDF

Für Einzelimpulse braucht sie nicht so stark zu sein, die hier gäbe es für 0,25€.

Hallo,
ist es nicht einfacher in deine Schaltung einen Logic-Level-N-FET einzusetzen? Dieser schaltet garantiert bei 5 V durch.

vielen dank erstmal für die vielen tipps.

nun bleibt noch eine schöne frage. wenn ich meine schaltung wie oben aufbaue (mit freilauf diode) fängt das schaltnetzteil an zu "brummen" wenn ich nen impuls gebe -> schaltet nicht. wenn ich aber den mosfet an mein schaltnetzteil so dranhänge (mit spule, freilaufdiode) und den impuls ohne µC gebe raucht er ab :(
was hab ich dieses mal nicht beachtet???

mfg
flo

Wenn ich dich richtig verstehe stirbt dein Mosfet wenn du das Gate direkt mit dem Controllerausgang verbindest. Wie lang ist denn dein Impuls?
Vermute mal der MOSFET schaltet nicht durch und über den Rdson wird er überlastet und stirbt. Wie genau sieht deine Schaltung aus mit was für Bauelementen.Versuche einen Logic_Level-FET, wie ich dir schon geschrieben habe. Damit hast du auch keinen Ärger mit der Ugs, der schaltet garantiert mit einem Logikpegel durch.

Nein er sagt das der FET stirbt wenn er das Gate OHNE µC schaltet. Wenn er das Gate mit µC schaltet brummt das Netzteil.
Wenn das Netzteil anfängt zu brummen deutet das auf einen zu hohen Strom hin und wenn dein FET abraucht würe ich auch mal auf eine zu niedrige Gatespannung tippen. Je nachdem wie schnell die Impulse nacheinander kommen hat das Gate eventuell nicht genug Zeit zum umladen, da der µC Pin nicht genug Strom bereitstellen kann um das Gate in der vorgegebenen Zeit umzuladen.
Und wenn das Gate nicht richtig umschalten kann, verhält sich der FET wie ein Ohm´scher Widerstand und dann fällt an diesem eine Leistung ab und diese kann ihn zerstören.

Zitat:

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Wenn das Netzteil anfängt zu brummen deutet das auf einen zu hohen Strom hin und wenn dein FET abraucht würe ich auch mal auf eine zu niedrige Gatespannung tippen

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Jetzt komm ich langsam durcheinander :)
Mein Gate liegt doch an den 12V. Die Spule selbst hat R=0.3Ohm. Da sich alles in Reihe befindet. Uspule=0,3(V/A)*33A =9,9V
Sehe ich das dann richtig das am Transistor (12V-9,9V=2,1V) abfallen?

Re:
Die Schaltimpulse liegen bei 100ms. Wobei ich zum testen immer nur einen Impuls durchlasse.

@ Kampi:
Egal ob ich es nun falsch verstanden habe, bestätigst du meine Vermutung das der MOSFET nicht durchschaltet. (zu geringe Ugs bzw. der Strom reicht nicht zum umladen des Gates). Daher ja schon mehrfach mein Vorschlag LL-MOSFET einzusetzen (z.B: IRL3705N, gibt es bei Reichelt).

@ wicked:
wenn du den irf540n (wie im ersten Post angegeben) verwendest bist du mit dem STrom (33A) an den "absolute maximum Ratings" und die Einschaltspitze wird weit höher sein. Ist zwar die Dauerstromangabe aus dem DB, aber wir wissen ja nicht wie lang dein Impuls ist.

noch was vergessen.Bei rund 70 W Verlustleistung hast du doch hoffentlich einen Kühlkörper am MOSFET.

Ich denke ich werde auf so einen LL-Mosfet zurückgreifen. :) aber die frage ist wo ist bei mir der fehler (ehrgeiz nervt manchmal) Gatespannung beträgt 10V, das sollte eigentlich mehr als genügen.

auch dein impuls? Mit dem Oszilloskop gemessen? Wie lang ist der Impuls?????

so jetzt. also der impuls ist 100ms. jetzt geht es auch (Handisch) lag an dem vorwiderstand. hab jetzt einen 0,05ohm widerstand drin.
war auch irgendwie klar wenn man sich die rechnung anschaut.
Rspule=0,3ohm, Ub=12V, Imax=30A
I=12V/0,3Ohm=40A -> Schaltnetzteil gibt aber nur 30A ergo Spannung bricht ein :)

Jetzt da alles in Reihe ist Rges=Rvor+Rspule=0,05+0,3=0,38Ohm
I=12V/0,38Ohm=31,5A
Wenn ich den Vorwiderstand auf 0,07Ohm setzte komm ich genau auf 30A :)

Bezüglich Verlustleistung. Wenn ich mit P=I*I*R rechne komm ich auf 39,6W| Rds=0,044Ohm
Wie komm ich auf 70W??

Mfg FLo

Habe einfach deine Werte verwendet. Wenn 2,1V über dem Transistor abfallen und das bei 33A, dann sind das knapp 70W die er verheizen muß.

schau dir mal im DB das Diagramm zur "Maximum Safe Operating Area" geht nur bis zu 10ms Impulsen und da bei 12V nur 10A. Wenn du dabei bleiben willst mußt du wohl die Impulsdauer verkürzen.

Zitat:

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Zitat von wicked

so jetzt. also der impuls ist 100ms. jetzt geht es auch (Handisch) lag an dem vorwiderstand. hab jetzt einen 0,05ohm widerstand drin.
war auch irgendwie klar wenn man sich die rechnung anschaut.
Rspule=0,3ohm, Ub=12V, Imax=30A
I=12V/0,3Ohm=40A -> Schaltnetzteil gibt aber nur 30A ergo Spannung bricht ein :)

Jetzt da alles in Reihe ist Rges=Rvor+Rspule=0,05+0,3=0,38Ohm
I=12V/0,38Ohm=31,5A
Wenn ich den Vorwiderstand auf 0,07Ohm setzte komm ich genau auf 30A :)

Bezüglich Verlustleistung. Wenn ich mit P=I*I*R rechne komm ich auf 39,6W| Rds=0,044Ohm
Wie komm ich auf 70W??

Mfg FLo

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Na wenn es jetzt klappt ist es doch super :)
Bei 70W Leistung bezweifel ich aber ob da ein normaler kleiner Kühlkörper was bringt. Ich würd eher versuchen den an ein Blech zu befestigen, sodass du einen größeren Kühlkörper hast.
Warum muss er die Impulse verkürzen wenn der FET bei 10ms Impulsen nur 10A treiben kann? Er hat doch 100ms Impulse. Da sollten doch 30A kein Problem sein oder bringe ich da was durcheinander?