Passenden MosFet auswählen

[redround]

Schnelles ableiten macht schon Sinn ... allerdings muss dann auch das erneute Laden in akzeptabler Zeit erfolgen. Wenn die Ladung aber statt in die Gate-Kapazität über den Ableit-Widerstand direkt nach GND abgeführt wird, dauert es entsprechend länger, das Gate zu laden. Während des Lade-Vorgangs nimmt der Soure-Drain-Widerstand langsam ab. Während dieses sog. Linear-Betriebs setzt der MOSFET durch diesen Widerstand elektrische Leistung in Wärme um - er heizt sich auf. Deshalb ist es grundsätzlich das Ziel, das Gate nicht nur möglichst schnell zu entladen sondern auch, es möglichst schnell zu laden. Die 10-100k sind Standard-Werte. Man muss halt immer in wenig experimentieren, bis man die beste Kombination aus Gate-Kapazität, Gate-Widerstand und Gate-Source-Widerstand finden. Dabei kommt es auch darauf an, wie viel Lade-Strom max. zur Verfügung steht (hier kommen dann ggf. auch sog. Gate-Treiber ins Spiel) und wie das EMV-Verhalten sein soll (kein oder ein kleiner Gate-Widerstand = schlechtes EMV besonders bei PWM).

[Cysign]

Okay, das klingt jetzt etwas...komplizierter als ich dachte
Eine nennenswerte Erwärmung des Buz11 habe ich jetzt nicht feststellen können. Ich probier gleich einfach mal noch mit anderen Werten aus, ob sich was ändert. Evtl. kann ich darauf zurückführen, dass ich bei analogWrite(buzz11pin, 255/4), also 1/4tel PWM-Leistung, quasi keinen Vortrieb mehr habe, weil das Gate zu schnell entladen, bzw. nicht richtig wird. Ich denke mal, dass es sicherlich Sinn macht, PWM 100%, 50% und 25% mal unterm Oszi zu betrachten, dann seh ich ja, ob bei 25% einfach nicht genug Spannung aufgebaut werden kann.

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Oh, ich hab mich vertan. Zwischen µC und Gate habe ich 500Ohm. Zwischen Gate und Gnd habe ich 32KOhm. Da muss ich wohl in Gedanken die Werte vertauscht haben...gut, dass ich nochmal nachgemessen hab

[wkrug]

Welche Ansteuerspannung nimmst Du denn nun ?
Bei 5 V würde ich einen anderen Typ wählen z.B. den IRF 3708.
Dieser hat allerdings nur 30V max. D/S Spannung.
Bei 8 oder 10V ist der BUZ schon OK.
Bei IRF kannst Du FET's auch nach gewünschten Parametern aussuchen.
Was bis jetzt gar nicht zur Sprache kam war eine Freilaufdiode.
Wenn der FET abschaltet kommt es durch die Induktivität des Motors zu einer Spannungsspitze über den Motoranschlüssen.
Üblicherweise baut man da eine Diode in Sperrichtung ein um diese abzuleiten.

EDIT!
Hab noch mal ein wenig rumgeschaut - Ich würde den IRLZ 34N verwenden, da günstig, beschaffbar und läuft mit 5V

[021aet04]

Was redround geschrieben hat ist nicht ganz richtig. Der Widerstand zwischen gate und source sollte zwischen 10k und 100k, das ist richtig. Jedoch hat dieser Widerstand nichts mit dem normalen Betrieb zu tun. Beim Mikrocontroller schaltet der Ausgang zwischen VCC (+5V) und GND um. Somit wird dieser GS Widerstand kurzgeschlossen. Dieser ist nur dafür da das das gate nicht durchschaltet während der Controller im Reset ist bzw der Pin noch nicht als Ausgang konfiguriert wurde.

Der gate Widerstand ist mit 600 Ohm relativ hoch. Dieser sollte was das umschalten angeht so niedrig als möglich sein, der Nachteil ist wie geschrieben EMV. Jedoch sollte der Widerstand unter 100 Ohm sein (10 Ohm ist meist ein guter Wert) . Je höher der Widerstand ist desto länger braucht der fet um durchzuschalten (das ist ein RC Glied) . Je höher der Wert ist desto länger bist du im Übergangsbereich, indem sich der fet stark erwärmt.

Das der Motor bei PWM weniger kraft hat ist normal. Der Motor ist eine Induktivität, bei dem sich der Strom langsam aufbaut. Grundsätzlich gilt je höher die Frequenz desto niedriger die kraft, weil sich der stromfluss nicht schnell genug aufbaut. Abhilfe schafft die PWM Frequenz runter setzen. Probier einmal das gleiche Programm mit unterschiedlichen PWM Frequenzen.

MfG Hannes

[Klebwax]

Oh, ich hab mich vertan. Zwischen µC und Gate habe ich 500Ohm. Zwischen Gate und Gnd habe ich 32KOhm. Da muss ich wohl in Gedanken die Werte vertauscht haben...gut, dass ich nochmal nachgemessen hab

Ein Widerstand zwischen Gate und Source ist nicht zum Entladen des Gates im Betrieb. Er hat nur die Funktion, das Gate auf 0V zu halten, wenn der FET garnicht gesteuert wird. Wenn der Fet direkt an einem µC hängt, tritt der Fall auf, wenn der µC-Pin Input ist, z.B. bei und nach einem Reset. Da sind 32k oder auch 100k ganz ok.

Der Widerstand zwischen Gate und Ansteuerung dient zum zum Unterdrücken von etwaigen hochfrequenten Schwingungen wenn der FET sehr schnell schaltet. Die Werte liegen so bei 20 Ohm oder weniger. Bei einer vergleichsweise schwachen Ansteuerung wie einem Logic-Ausgang würde ich in 0 Ohm machen.

MfG Klebwax

[redround]

Sorry Klebwax - aber das sehe ich nicht so. Die Gate-Kapazität kann sich ja nicht in Luft auflösen, also muss sie beim Umladen irgendwohin. Da kommt es jetzt darauf an, was den Mosfet ansteuert. Nutzt man zum Beispiel Logik-Gatter als Treiber, haben die in der Regel sog. Push-Pull-Ausgänge und können die Gate-Kapazität darüber ableiten. In dem Fall könnte man auf den Ableitwiderstand in der Tat verzichten. Anders sieht es bei der Ansteuerung durch Komponenten mit Tri-State-Ausgängen aus, wie sie Controller üblicherweise haben. Die können die Ladung eben nicht abführen.



Andererseits brauchen Mosfets keinen Pulldown Widerstand, da selbst bei Logiklevel Typen in der Regel mehr als 2Volt brauchen um zu leiten. Diese 2Volt fängt man sich aber über Induktion und ähnliches nicht ein, weshalb der Zustand beim Einschalten sehr wohl definiert ist.



Der Widerstand vor dem Gate hat übrigens neben der EMV Begrenzung noch eine andere Aufgabe: er soll den Kontrollerpin vor einer Überlast schützen. Im Moment des Wechsels von Low nach High wirkt die Gatelapazität wie ein Kurzschluss und es fließt der max. Strom. Einem AVR Pin kann man aber nur 40 mA entnehmen und man sollte ihn nicht mit mehr als 20mA belasten. 5 Volt und 20 mA ergeben einen Wert von 100 Ohm am Gate. Den sollte man im Interesse des Controllers auch nicht ohne zwingenden Grund unterschreiten.

[Klebwax]

. Nutzt man zum Beispiel Logik-Gatter als Treiber, haben die in der Regel sog. Push-Pull-Ausgänge und können die Gate-Kapazität darüber ableiten. In dem Fall könnte man auf den Ableitwiderstand in der Tat verzichten. Anders sieht es bei der Ansteuerung durch Komponenten mit Tri-State-Ausgängen aus, wie sie Controller üblicherweise haben. Die können die Ladung eben nicht abführen.

Tri-State Ausgänge sind auch ganz normale Logicausgänge. Und sie treiben aktiv sowohl nach High als auch nach Low, bei CMOS auch etwa gleichstark nach beiden Seiten. Tri-State ist ein dritter (Tri) Zustand, weder High noch Low. Bei einem µC z.B. wird dann der Pin Input, wie ich geschrieben habe. Und mit einem Input kann ich gar nichts steuern, die Schaltung ist also in diesem Fall funktionsunfähig. Um das in den Griff zu bekommen und nicht für die wirkliche Funktion braucht man den Pull-Down.

Andererseits brauchen Mosfets keinen Pulldown Widerstand, da selbst bei Logiklevel Typen in der Regel mehr als 2Volt brauchen um zu leiten. Diese 2Volt fängt man sich aber über Induktion und ähnliches nicht ein, weshalb der Zustand beim Einschalten sehr wohl definiert ist.

Das ist nicht so. Die Gates von FETs wie auch die Eingänge von CMOS Logic (sind ja auch nur FETs) sind so hochohmig, daß schon kleinste elektrostatische Ladungen zur Ansteuerung reichen. Im schlechtesten Fall fängt es an unkontrolliert zu schwingen. Deswegen darf man auch CMOS Logiceingänge nicht offen lassen.

5 Volt und 20 mA ergeben einen Wert von 100 Ohm am Gate. Den sollte man im Interesse des Controllers auch nicht ohne zwingenden Grund unterschreiten.

Du solltest den Innenwiderstand des uC Ausgangs (den Rdson der µC internen Transistoren) nicht vergessen. Er begrenzt den Strom genug. Die 20mA sind Dauerstrom, das Umladen des Gates ist ein Peak. Sobald die Gatespannung ansteigt, vermindert sich der Strom. Eine langsame Ansteuerung (durch das RC-Glied) im wirklichen Lastbetrieb überhitzt und killt den FET eher, als der µC leidet.

MfG Klebwax

[redround]

ich seh schon, dass wir uns bei der Begründung nicht einig werden ... Hauptsache wir sind alle der Meinung, dass ein Widerstand zwischen Gate und Source Sinn macht und dass eine Größe von 10 bis 100 kOhm Sinn macht (egal, ob er nun Pull-Down oder Gate-Ableit-Widerstand heißt ) ... so wie dass ein Widerstand vor dem Gate zumindest die EMV-Emision verringert. Als Begründung darf dann jeder seine Meinung heran ziehen

PS: ich selbst nutze statt des BUZ übrigens auch lieber IRLZ als Logiklevel und IRFZ bei höheren Gate-Source-Spannungen. Der BUZ ist wenn ich mich nicht irre übrigens kein Logik-Level MOSFET sondern braucht eine Gate-Source Spannung von 10 Volt um in Sättigung zu gehen. Ist für eine direkte Ansteuerung durch den Controller also eher ungeeignet. Aber das ist unter vorbehalt, da ich das Datenblatt jetzt nicht auswendig kenne

[schorsch_76]

Es gibt für Gate-Treiber auch eine wunderschöne Wikipedia Seite
http://de.wikipedia.org/wiki/Gate-Treiber

Insbesonders dieses Bild

Quelle: Wikipedia

Damit kann man dann auch Mosfets treiben welche eine höhere Spannung am Gate haben wollen als 5 V. Den Eingang der Schaltung kann man mit einem kleinen MOSFET oder NPN natürlich dann vom AVR treiben lassen. Das würde ich ganz einfach deshalb schon tun, das der untere PNP Transistor voll und sicher gesperrt ist, wenn der obere NPN Transistor leitet.

Gruß
Georg