MOSFET aansturing, werkt dit?


Je vertelt niet wat je voor belasting schakelen...

De belasting wordt hoogstens en paar Ampere, maar de zaak moet wel kortsluitvast zijn. Modelspoor... railsectieovegangen, metalen wieltjes... gebruikers zonder veel electronica kennis... inducties... Dus daarom MOSFETs die dik 10A kunnen hebben. De voeding zakt (expres) al bij 3A in elkaar.

te laat
edit, @HansQ hieronder, Dat heet PWM en bij elke keer dat je schakeld wek je warmte op zolang de FET niet geheel open staat, als je nu veel schakeld maar dat wel snel gaat lukt dat nog anders niet.
Dus vooruit en achteruit gaat wel maar met snelheidsregeling (PWM) is een driver een must.

[Bericht gewijzigd door rwk op 29 januari 2018 12:41:44 (95%)]

te laat

Sorry, ik zit nogal te klooien met de opmaak... wennen.. :)

Het is de bedoeling om met een resolutie van ongeveer 1 microseconde de combinaties uit/uit, aan/uit en uit/aan te kunnen maken, met een perode van rond de 50 microseconden... is dat te snel???

[Bericht gewijzigd door HansQ op 29 januari 2018 12:36:56 (18%)]

Lambiek

Special Member

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Exacte tijd is moeilijk te zeggen (die wordt nooit gegeven bij zulke extreem hoge weerstandswaarden als 330 Ohm)
Hangt ook af van de belasting op de drain.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

... dat heet PWM en bij elke keer dat je schakeld wek je warmte op...

Dit wordt geen PWM maar wel iets wat erop lijkt (DCC: Digital Command Control voor modelspoor), een blokspanning met dutycycles rond de 100 microseconden. Dit zijn MOSFETs die onder de 50 nanoseconden schakelen? Dat gaat dan goed met vermogens van onder de 50W (12V/3A) en wat PCB-koeling?

Lees dit eens door.

Heb ik gedaan, maar ik ben maar een amateur electronicus, dus...

Exacte tijd is moeilijk te zeggen...

Dus als ik die 330 Ohm verander naar 10 Ohm is dat probleem opgelost?
Hoe kan ik berekenen hoe snel de gate van zo'n mosfet "opgeladen" wordt?

Op 29 januari 2018 12:15:30 schreef Zonnepaneeltje:
Klopt. Rew heeft de -12V over het hoofd gezien.

Klopt! :-)

De gate-capaciteit gaat bij het uitschakelen via je 1k weerstand een RC vormen. Met (max) 3nF aan capaciteit op de gate, mag je dus denken aan een RC tijd van zo'n 3 microseconden.

De resolutie van 1 microseconde kan je dan wel een beetje vergeten. De "ON" tijd werkt met een 250 ohm uitgangsimpedantie (330//1k) de OFF met 1k. Hoe snel dat precies gaat worden.... Tja dat zal je moeten weten.

Mijn nattevinger truuk is om er van uit te gaan dat gedurende de RC tijd de volle stroom bij de volle spanning door de mosfet loopt. Dat is dus nu 3A * 24V = 75W. Als dat 3 us duurt, hebben we het over 225 µJ. Doe je dat 100x per seconde, dan gaat het over 22mW. Niets aan de hand, gewoon doen. Maar ga je dat 10000 (100 microseconde repetitie) keer doen... tja. Dan hebben we het over 2.2W. Met het "minimum mounting pad" zit je dan aan ruim 220 graden opwarming: Niet goed!

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

...3nF aan capaciteit op de gate...

Dus met 1K Ohm 3 microseconden, te lang inderdaad, qua timing en qua af te voeren vermogen...

En ik kan dan beter R2 en R4 verlagen naar 100 Ohm ofzo?
Dan wordt het 300 nanoseconden neem ik aan. En 1/10e van het vermogen.

Voor het "aanzetten" via R3 met 10 Ohm wordt het dan 30 nanseconden...

Hoe kom je aan die 3nF? Welke parameter is dat in de specs?

[Bericht gewijzigd door HansQ op 29 januari 2018 13:37:59 (28%)]

...lol... hoe gooi ik dit weg? :)

[Bericht gewijzigd door HansQ op 29 januari 2018 13:41:33 (83%)]

Het staat onder "input capacitance". Men vind dat het in pf moet, dus er staat iets van "max 2785".

De situatie is nog iets zwarter dan je zo zou vermoeden: De lading op de gate moet via die 1k weerstand naar aarde weglekken. Dat gebeurt (voor een deel) bij een spanning van... de threshold spanning. Hier als ik eht goed onthouden heb: minder dan 2V. Dus je kan ook berekenen: 2V -> 2mA en 36nC aan lading, hoe lang duurt het dan?

Nu is die 36nC weer de GEHELE lading die weg moet. Bij het miller plateau hoeft alleen een deel daarvan weg. Ik denk dat ik op 18microseconden kom.

Met een 100 ohm weerstand zit je aan de 170mA nominaal als de boel AAN is. Dat is dan weer te veel voor de BC557.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Kijk hier eens naar Hans:
http://prosje.be/Projects/BelastingSchakelen.html

Die FDD8447L is een mooi ding, daar ga ik eens naar op zoek.

Dat is een N-fet. Daar zijn er duizenden van. Bij farnell kost ie ruim 80 cent bij "minimaal vijf".

kijk dan naar deze en dan zie je dat je voor 3x goedkoper een beter ding kan krijgen. Zo speciaal is ie niet.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

FDD8447L kost via bijvoorbeeld Ebay uit China maar rond de US$ 0,15...

Ik zit nu te kijken naar een ander MOSFET P/N-channel paar, bijvoorbeeld de IRFR120 met de IRFR9024. Allebij minimaal 5A, en meer dan 50V. Helaas een Rds van 0,3 Ohm, maar met stromen van normaliter rond de 1A is dat niet zo'n punt. Maar de interne capaciteit ligt rond de 500pF en de (ont)lading rond de 20 nC dus veel minder dan bij de FDD types.

Heeft iemand suggesties voor een stel MOSFETs met soortgelijke of betere eigenschappen (lage interne capaciteit) maar met een lage Rds in DPAK? :)

Lage Rds en lage gate capaciteit zijn in strijd met elkaar op het punt dat als je de gate oppervlakte groter maakt de Rds omlaag gaat en de capaciteit omhoog, dat is de reden dat er FET drivers bestaan, die kunnen snel de capaciteit op- en ontladen.

Op 30 januari 2018 10:37:45 schreef rwk:
Lage Rds en lage gate capaciteit zijn in strijd met elkaar

Dan zou je een constant product van die twee verwachten. Maar het lijkt me dat "vooruitgang in de techniek" toch ook een verbetering van dat product tot gevolg kan hebben. Daarnaast speelt de max spanning een rol. Als de max-spanning laag is, nemen ze een heel dun laagje tussen het kanaal en de gate -> Hoge capaciteit, lage RDSON.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

OK... ik heb en paar zaken geleerd hier:
- om MOSFETs te gebruiken moet ze laden/ontladen, als een capaciteit
- daar kun je aan rekenen op basis van de maximale Ciss/Coss/Crss waarden
- of op basis van de maximale ladingen Qg, Qgs, Qgd

Als ik uit ga van de 500pf en 330 Ohm (charge) of 1K Ohm (discharge) bij 12V kom ik uit op repectievelijk 0,165 us en 0,5 us, dus dat gaat prima werken bij een duty cycle van 100us. Bij deze waarden blijft het stroom verbuik voor de aansturing van de MOSFETs rond de 10mA dus dat is acceptabel.

Als ik uit ga van 20nC en 40mA (charge, 12V/330) of 12mA (discharge, 12V/1K) kom ik uit respectievelijk op 0,5 us (microseconden) en onder de 2 us. Die laatste is wat minder maar acceptabel. Bij een cycle van 100us dus 2,5% maximale schakeltijd en een maximaal vermogen van 50W (12V/3A) kom ik worst case op 1,25W dissipatie uit?

Ik ga dit maar es testen, ik bn benieuwd naar het resulterende signaal. Als de zaak te warm wordt kan ik van 330/1K Ohm naar 100/330 Ohm voor de weerstanden gaan...

Hans, Heb je al overwogen om het ompolen met een relais te doen? Bij wat grotere aantallen zijn die wel onder een $ te vinden. Dan hoef je maar een enkele fet voor de pulsen te gebruiken.
Aan hoeveel baan segmenten werk jij?

@rew, ik had ook naar de prijs kwaliteit verhouding van de fet gekeken. Degene die jij noemde is qua prijs een stuk hoger en slecht verkrijgbaar via eBay.

[Bericht gewijzigd door hennep op 30 januari 2018 13:49:34 (10%)]

Hans, Heb je al overwogen om het ompolen met eenrelais

Dit is voor DCC, frequenties van 10kHz (100us blokgolf)... een relais? :)
Ik werk aan een oplossing voor 2/3 rail gecombineerd. Dus 3e rail per sectie afschakelen als er kortsluiting wordt gedetecteerd...

Waarom probeer je het wiel opnieuw uit te vinden. Dit soort schakelingen wordt met een h-brug ic gedaan.
En 3A PWm-men met een 5A mosfet gaat fout. Neem een 15A mosfet voor een stroom van 3A.

Ik heb maar een 1/2 H-brug nodig... om een bestaand DCC railsignaal al dan niet door te laten. We wekken dat railsignaal overigens op met een L6203 H-brug. :)

Op 30 januari 2018 16:46:54 schreef Zonnepaneeltje:
En 3A PWm-men met een 5A mosfet gaat fout. Neem een 15A mosfet voor een stroom van 3A.

Ehh... Hij zegt wel "minimaal 5A", maar hij heeft 50A mosfets uitgezocht. Conform jou advies, met wat extra marge.....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Nou ja... de IRFR120/IRFR9024 zijn maar 7.7 n 8.8 Ampere... Ik was van plan om 1N540x/S3x diode te gebruiken maar ik kan ook 1N400x/S1x diodes gebruiken in de schakeling. 1A is zat per sectie in en modelspoor blok.

Is 7A voldoende overdimensie voor PWM/DCC bij 1A maximaal?

Lambiek

Special Member

Op 30 januari 2018 19:48:12 schreef HansQ:
Ik was van plan om 1N540x/S3x diode te gebruiken maar ik kan ook 1N400x/S1x diodes gebruiken in de schakeling. 1A is zat per sectie in en modelspoor blok.

Neem dan in ieder geval een UF4007, die zijn snel schakelend.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.