0x1A Transistor (MOSFET) als Schalter
HTML-код
- Опубликовано: 20 июл 2024
- Wir zeigen wie mit einem N-Kanal MOSFET ein elektronischer Low-Side Schalter gebaut wird. Es werden dabei einige wichtige FET-Parameter besprochen: RDSON, Schwellenspannung, maximaler Drainstrom und maximale Drainspannung. Eine Schaltung wird in LTSpice simuliert und anschließend aufgebaut. In der Simulation wird die Notwendigkeit einer Freilaufdiode erläutert.
Agenda
----------------------------------------------
0:00 Anforderungen an den Schalter
2:28 MOSFET Funktion und Eigenschaften
6:56 Datenblatt MOSFET
10:29 Simulation in LTspice
15:35 Test der Schaltung
Links
----------------------------------------------
LTSpice Dateien (github.com/hex-factory/Youtub...)
Verwandte Videos
----------------------------------------------
0x11 Schaltungssimulation mit LTSpice - Grundlagen ( • 0x11 Schaltungssimulat... ) 
Наука
Absolut bester Elektronikkanal. Du erklärst das wirklich sehr einleuchtend und lässt keinen Schritt weg. Auch die Gedankengänge werden nicht übersprungen!! Habe Deinen Kanal sofort abonniert!!!
Super!!!! Endlich mal jemand, der das Datenblatt durchgeht. Das habe ich schon lange gesucht!!!!
Das ist super erklärt. jetzt hab ich das mit dem MOSFET und diesen ganzen Werten annähernd verstanden.
Sehr gut und praxisnah erklärt
Bitte mehr solcher Videos
Super Video, so etwas habe ich als Hobbyelektroniker schon lange gesucht, Danke!
So gut erklärt dass ich das als Anfänger auch verstehe. Sehr guter Kanal.
Danke für die tolle Erklärung!
Wieder sehr informativ. Vielen Dank
Toll erklärt - extrem lehrreich!
super erklärt, endlich Datenblatt lesen und die wichtigste Paramter heraus finden, weiter so 🙂
Hallo, gefällt mir sehr gut, wie umfangreich du alles erklärst.
War sehr hilfreich. Weiter so
Super Erklärung , Hochachtung
Top Video 👍🏼 ruhig mehr davon
Super gemacht dein Vid👍👍, was ich nicht ganz kapiert habe ist woher hast du Pmax 25mW bestimmt?
Das ist in diesem Fall eine mehr oder weniger willkürliche (aber für die Anwendung realistische) Zahl. In der Praxis würde man sich z.B. überlegen wie viel Abwärme ein System verträgt, bzw. wie viel elektrische Leistung man bereit ist im FET zu verbraten und diese Größen als Designziel nutzen. Grüße, Michael
Sehr, sehr, sehr gutes Video!!! Endlich mal ein nützliches zur Vorbereitung auf meine E-Technik-Klausur gefunden!
Eine Frage zu den Spannungsspitzen an der Induktivität: kann ich mir das so vorstellen, da ja die Spannung an der Spule U = L * di/dt ist und durch das Schalten eine sehr große zeitliche Änderung des Stroms entsteht (von I auf quasi 0), die Spannung auch sehr groß wird? Da das ja ne nicht differenzierbare Sprungstelle ist, ist das mathematisch wahrscheinlich nicht ganz korrekt, aber zur Vorstellung hilft mir das. Aber ist das auch richtig? Oder hängt das damit zusammen, dass die Spule durch den fließenden Strom ein Magnetfeld aufbaut, in dem sie Energie speichert und diese Energie auch um jeden Preis wieder abgeben will (--> Spannung sehr hoch)?
Vielen Dank für die Rückmeldung! Beide deiner Erklärungen sind gut - die erste ist eher mathematischer Natur, die zweite etwas anschaulicher. Bei der zweiten Erkärung wäre es etwas hübscher zu sagen, dass die Spule den Strom durch die Last konstant halten möchte. Wenn die Last jetzt plötzlich hochohmig wird, dann muss nach dem ohmschen Gesetz für den gleichen Strom eine viel höhere Spannung anliegen - genau dafür sorgt die Spule so lange noch Feldenergie übrig ist. Grüße, Michael
Toll erklärt, meine Frage, welches Programm verwendest du hier und wo gibt es dieses? Danke und weiter so.
Du meinst die Simulation? Dabei handelt es sich um LTSpice. Grüße, Michael
@@HexFactory Danke, habe es mittlerweile selbst gefunden 👍
Super Video, danke für die Erklärung !!
Aber wann verwendet man jetzt die HIGH Side und wann die LOW Side?
Bzw was sind Vor und Nachteile?
lg
Sag mal, Ich frag mich woher der Akzent herkommt und vermute zwischen Mittelschwaben (Stuttgart) und der Pfalz.
Kannscht Du mir sagen, wo Du herkommst? Ich sammle nämlikch Akzente.
Grüße aus Graz!
Du liegst ziemlich gut mit deiner Schätzung! Ich komme aus der Gegend um Pforzheim. Grüße, Michael
Hallo , gut erklärt !
Finde LTSpice sehr interessant. Meine Frage ist nur, Wenn ich mir die LTSpice Dateien (github.com/hex-factory/Youtub.. herunterlade wie binde ich sie in das Programm ein.
Das heißt in welche Verzeichnisse kommt es ?
Möchte die simulation auch zu Lehr zwecken werwenden .
Hallo, sehr cooles Video. Ich finde die Einbeziehung von LT-Spice sehr nice, so können die Zuschauer auch aktiv mitmachen. Ich hab eine kurze Frage zu dem Schaltungsaufbau. Wenn ich eine Halbbrücke zum Beispiel für einen Wechselrichter oder einen Umrichter in LT Spice simulieren möchte, habe ich ja gerade die Situation, dass ich sowohl den High-Side als auch den Low-Side Transistor schalten muss. Bei dem Low-Side Transistor ist das durch den Anschluss an die Masse ja problemlos möglich, aber wie schaffe ich das für den oberen Transistor? Ich habe meinen Professor für Leistungselektronik gefragt und der meinte, ich bräuchte ein Vorschaltungsmodul für das Gate des oberen MOSFET, welches durch eine Kopplung an den Drain-Anschluss dafür sorgt, dass die Gate-Drain-Strecke immer nur die (relativ geringe) Steuerspannung sieht. Das ergibt soweit schon Sinn finde ich. Er konnte mir aber leider nicht erklären, wie ich das in LT-Spice umsetze, weil er sich damit nicht besonders gut auskennt. :(
Habt ihr vielleicht eine Idee? So langsam weiß ich nicht mehr weiter.
Vielen Dank für die Rückmeldung. Deiner Beschreibung kann ich entnehmen, dass du auf der Low-Side einen N-Kanal FET einsetzten willst. Ist das auch auf der High-Side der Fall? Grundsätzlich ist eine Halbbrücke mit P-Kanal FET als High-Side Schalter etwas einfacher anzusteuern. Häufig will man das aber nicht weil P-Kanal FETs schlechtere Eigenschaften haben als N-Kanal FETs. Bei einem P-Kanal FET könntest Du das Gate mit einem Pull-Up auf die Source Spannung ziehen. Das sperrt den FET erst mal. Wenn du schalten willst kannst Du die Gatespannung mit einem N-Kanal FET auf Masse ziehen (Das Gate dieses FETs ist dann der "Steuereingang" für die High-Side). Evtl. musst Du die Gate-Source-Spannung noch mit einer Zener-Diode begrenzen. Dieser Ansatz funktioniert allerdings nur dann gut wenn die Schaltfrequenz und die zu schaltende Spannung nicht besonders hoch sind. Wenn das der Fall ist und/oder ein N-Kanal FET zum Einsatz kommen soll sind andere Ansätze nötig. Grüße Michael
@@HexFactory Danke für die umfangreiche Antwort. Der Einsatz eines High-Side P-MOSFET hat tatsächlich funktioniert, ich bin allerdings durch Zufall noch auf eine Topologie gestoßen, die deutlich eleganter ist. Mit "Bootstrapping" lässt sich die Schaltung unter ausschließlichem Einsatz von schnellen und verlustärmeren N-Kanal-MOSFET realisieren.
Das Modul, welches ich für die Ansteuerung des Highside P-MOSFET entworfen hatte, war auch furchtbar umständlich und unnötig kompliziert. Bootstrapping dagegen ist extrem einfach gestrickt, auch was die Aufwendung an Bauelementen betrifft. Danke nochmal für die hilfreichen Tipps. :)
wie würdest du so einen Mosfet dazu verwenden, wenn die Anforderung ist einen Akku pulsend zu laden?
Die Frage ist leider etwas zu unspezifisch. Das hängt von vielen weiteren Bedingungen ab. Die wichtigste davon: Um welchen Akkutyp geht es? Typischerweise werden Akkus über einen weiten Bereich der Kennlinie mit einem konstanten Strom geladen - soll das der FET gleich miterledigen? Grüße, Michael
02:24 ... Ufo landet! :)
:D
Hallo, ich hätte noch eine Frage zum Video. Ich interessiere mich für die Schaltverluste des Schalters. Wie ereechnet sich dieser genau mit einem konkreten Beispiel. Könnte man dazu mal ein Video machen?
und wo sehe ich die maximale Gate-Sorce spannung?
Die findet man im Datenblatt - meisten in dem Kaptiel "Absolute Maximum Ratings". Dort kann der Parameter unterschiedlich bezeichnet sein. Häufig ist die relevante Zeile V_GS. Beim IRLML2502 ist diese mit +-12 V spezifiziert. Gute Praxis ist es allerdings, von diesem Wert einen gesunden Abstand einzuhalten. in diesem Fall würde ich sagen sollte man eine Schaltung für nicht mehr als 8 V zwischen Gaste und Source dimensionieren.
Grüße
Michael
Was ist der Grund wieso die Last vor dem Mosfet hängt?
Könntest du bitte im nächsten video auf die Grundlagen von High-Side und Low-Side kurz eingehen, höre ich heute tatsächlich das erste Mal. Was mich daei im Besonderen interessiert ist, wann ich üblicherweise High-Side und wann Low-Side nutze?
Diese Frage ist leider nicht ganz einfach zu beantworten. Es gibt Anwendungen bei denen beide Arten von Schalter notwendig sind (z.B. eine H-Brücke). Grundsätzlich ist das aber immer von der konkreten Anwendung abhängig und die Entscheidung kann im Einzelfall recht komplex sein. Daher gibt es keine "typischen" Anwendungen für das Eine oder das Andere.
Das ergibt sich ja in erster Linie aus der Schaltung selbst. Bei der Konstruktion einer neuen Topologie betrachtest du den Transistor manchmal einfach als Schalter, der sehr schnell schalten kann. Dabei vernachlässigst du den Sachverhalt, dass sich mit jedem Transistor auch Schaltzustände zwischen (fast) komplett "eingeschaltet" und "ausgeschaltet" realisiert werden können. Dann ergibt sich ja die Frage, WIE diese beiden Zustände "eingeschaltet" und "ausgeschaltet" überhaupt realisiert werden können. Erst an dieser Stelle muss unterschieden werden, welche dieser Schalter direkt auf Masse liegen und bei welchen das nicht der Fall ist, weil die Ansteuerung sich nämlich unterscheidet. Baut man sich zwei dieser Schalter übereinander, so wie das im Video schön gezeigt wurde, so macht es optisch den Eindruck, dass ein Schalter ÜBER dem anderen liegt (High-Side) und der andere eben UNTEN (Low-Side). Dabei liegt der untere direkt auf Masse und der obere eben nicht. Wenn man die freie Wahl hat, ist ein direkter Anschluss auf die Masse natürlich immer viel besser (Low-Side könnte man sagen), weil ich dann nämlich deutlich weniger Komponenten benötige. Aber diese freie Wahl hat man eben nicht immer. Google mal nach "Vollbrücke" oder auch "H4-Topologie" da findest du ein konkretes Einsatzbeispiel für Transistoren als Schalter. Auch interessant ist die Erweiterung mit einem fünften Schalter zur "H5-Topologie" für verbessertes Erdstromverhalten und höhere Wirkungsgrade.
Frage eines unbedarften Maschinenbauers: Warum "Drain Gate Source"? Warum nicht wie beim Transistor "Collector Emmitter Basis"?
Gute Frage, ergibt sich durch die Definitionen nehme ich mal an :) Gruß Jonas