PNP Mosfet

  • Bei den meisten PCB Herstellern sind 4mil = 0,1 mm das absolute Minimum, das sie produzieren. Bei PCBWay wird empfohlen auf mindestens 6mil zu gehen. JLCPCB hat ein Minimum von 5mil. Das ist übrigens alles bei den Herstellern nachzulesen.


    Es wird zwar gesagt, dass Signalleitungen nicht zu breit gemacht werden sollen um kapazitive Einstreuungen/Störungen zu vermeiden. Aber Du hast ja keinerlei OpAmp oder sonst was in Deiner Schaltung, sprich, im Prinzip keine Signalleitungen. Zu schmal ist auch nicht gut, weil der Widerstand steigt und die Stabilität sinkt. Ich bin bei meinen PCBs nie unter 12mil gegangen. Interessant für die Leiterbahn-Berechnung ist nicht die Transistorstrecke … da ist das Mumpitz. Wichtig ist das für die Power und Source - Drain Strecke von deinem P-Channel Mosfet. Das ist ja die Strecke die geschaltet wird. Da musst Du Dir im Klaren darüber sein, wieviel Ampere Du da drüber schicken willst.


    Mehr sage ich jetzt nicht mehr dazu. In diesem Thread steht alles was Du brauchst. Bau das Ding einfach und mach Deine Erfahrungen.


    Bevor Du ein PCB zusammen bastelst, kannst Du dein Machwerk ja auch auf einer Streifenrasterplatine aus Hartpapier zusammenlöten. Da wirst Du dann schon merken, ob alles passt.

  • Hallo Hans,


    vielen Dank für deine Links.


    Diese kenne ich bereits :thumbup:

    Die Frage ist nur, ob Ihr hier vielleicht schon ganz andere Erfahrungen gemacht habt ?


    Berechnungen sind ja auch oft falsch.

  • Kann mir nun einer sagen ob für meinen Einsatzbereich mein Schaltplan passt ?

    Bzw. ist mein Spannungsbereich soweit in Ordnung ?

    Oder muss ich noch etwas beachten ?


    Ich habe noch eine Frage wegen dem Strom der am Transistor oder auch am Gate vorhanden ist.

    Hier sprechen wir ja von ca. 25 mA.


    Wenn ich das richtig berechnet habe würde hier ja eine 0,1 mm Leiterbahn ausreichend sein.

    Oder habt Ihr hier eine andere Empfehlung ?


    Vielen Dank

    Nicole

  • Hallo zusammen,


    erst mal vielen Dank für Eure große Mühe.


    Ich habe in meinem Schaltplan extra keinen Motor mit eingezeichnet weil ich keinen Motor nutze !

    In meinem Schaltplan Programm habe ich nicht das passende Symbol für den richtigen Mosfet gefunden.

    Deswegen habe ich diesen eingezeichnet, aber es soll einen ganz normalen P-Mosfet darstellen.


    Ich möchte einen P-Mosfet nutzen da ich die Plus Leitung schalten möchte.

    Somit ist nicht dauernd eine Spannung auf dem Kabel, sondern nur wenn der Mosfet eingeschaltet ist.

    Die Betriebsspannung am Mosfet ( Source ) soll von 10 - 20 Volt sein.


    Wie Ihr schon richtig gesagt habe, gibt es sehr viele Möglichkeiten einen P-Mosfet anzusteuern.

    Nur genau hier liegt das Problem für einen Anfänger, nur weil es so funktioniert heißt es noch lange nicht das es so auch richtig ist.


    Pius, du hast natürlich mal wieder Recht, ich hatte die Zener-Spannung auf 5 Volt eingestellt :cursing:

    Habe es auf 10 Volt geändert und habe somit jetzt bei 15 Volt Spannung 5 Volt am Gate.

  • @Pius: Man erreicht ein gleichbleibendes Schaltverhalten. Ab knapp 14V tut die Z-Diode ihren Dienst (drunter ist die Spannungsdifferenz < 10V). Ab diesem Punkt ist es egal ob 14V, 25V oder 40V Betriebsspannung anliegen. Die Ströme und Spannungen ändern sich im Transistorzweig praktisch nicht.


    Noch ein Beispiel:

    F330A08B-90C6-4066-8293-0AF212A70866.png

  • Vielen Dank KaiR


    ich war nicht ganz sicher, weil meine Betrachtung statisch war. Der Emitterwiderstand begrenzt den maximalen Kollektor Strom.

    Aber bevor ich wieder eine zu schnelle Antwort abliefere, muss ich mir Deine Simulation ansehen.
    Vielleicht erreicht man mit der Strombegrenzung ein gleichbleibendes Schaltverhalten des FET bei unterschiedlcihen Betriebsspannungen?

    Andernfalls wäre ja die Benutzung eines N-FET als high side switch) zusammen mit einem Transistor beinahe einfacher zu realisieren.


    Schande über mich ... natürlich habe ich die Schaltung mit dem E-R geliefert:sleeping:

  • @Pius: Was die Berechnung betrifft: Vielleicht liege ich ja falsch. Aber wenn Du I=U/R = (15-10) / 200 Ohm = 25mA rechnest ist das nachvollziehbar. Die 10mA vom 1K passen auch. Aber die10 mA müssen von den 25mA abgezogen werden. Nicht addiert. Weil sich die 25mA auf Widerstand und Diode aufteilen. Oder nicht?


    Das würde jetzt auch nicht so viel ausmachen, weil 25mA * 200V/A ja auch 5V ergeben und damit Deine Aussage immer noch passt. In einer Simulationsschaltung kam ich übrigens auf einen Diodenstrom von 10,5mA und 20,6mA in Summe. Die Schaltung hat demnach funktioniert.

    Schaltung-PChannelMF.png


    Bei der EveryCircuit Simulationsapp kommt nahezu dasselbe heraus.


    B14E7980-8944-4D4B-B0C9-437F8E3EE23E.png

  • Also @Pius: Du warst es, der in #16 die Schaltung, an der Nicole sich festgebissen hat, ins Spiel gebracht hat. Und genau das hat sie nachgebaut ;):).


    In #27 hast du ja schon einmal darauf hingewiesen, dass die Differenz zwischen der Spannung an der Basis und der Spannung an R1 groß genug sein muss, damit die 0,7V UBE überhaupt erreicht werden. Gut... nun hast Du es noch einmal vorgerechnet, dadurch wurde es "plastischer".


    Vielleich bringt es ja etwas, noch einmal zur Ursprungsfrage zurückzukehren um das hier mal gedanklich wieder auf eine Linie zu bringen.


    Nicole:


    Die ursprüngliche Frage war mal:

    Zitat

    Welche Möglichkeiten gibt es einen Logic Level PNP Mosfet mit dem Arduino anzusteuern ?

    Die meisten Schaltungen nutzen zusätzlich noch einen NPN Transistor um den PNP Mosfet zu steuern.

    Ist der NPN Transistor immer notwendig oder gibt es auch noch andere Möglichkeiten ?


    Eigentlich ist das schon mehrmals beantwortet worden und es kann in einem Satz gesagt werden: Es geht je nach Anwendungsfall durchaus ohne NPN Transistor, aber es gibt auch genug Anwendungsfälle bei denen er notwendig ist. Beispiele wurde aufgezeigt.


    Vielleicht wäre es ja gut, wenn Du ein konkretes Ziel beschreibst. Z.B. bei welcher Betriebsspannung soll was geschaltet werden. Mit welcher Frequenz soll das passieren. Warum muss es unbedingt ein P-Kanal Mosfet sein? Was ist der Zweck der Schaltung? Davon machst Du einen Plan und stellst dazu konkrete Fragen, wenn sie denn auftauchen sollten. Im Prinzip hat Hans das ja auch schon vorgeschlagen. Das würde helfen, das Ganze zu strukturieren und in leichter verdauliche Informationshäppchen aufzuteilen.

  • Die Schaltung eines hish side Schalters mit einem N-Kanal Fet von DanielS würde besser funktionieren als der Vorschlag von Nicole, mit dem P.Kanal Fet und sie ist wesentlich einfacher zu realisieren.


    Wenn ich das Schema von Nicole betrachte, dann fällt mir die Spannung 10.06V am Gate auf. Wird eine Z-Diode wie im original Schema 1N4740 (10V) benutzt, müsste die Spannung am Gate doch 15V-10V=5 V betragen, oder verhasple ich mich da? Wurde eine 4.9V Z Diode verwendet dann würde die Spannung für mich hinkommen.


    Weiter kann ich ja den Strom durch die Z Diode (10V) bestimmen: I=U/R = (15-10) / 200 Ohm = 25mA (sofern ich den NPN mal weglasse).

    Der Strom der bei leitendem NPN im 1k fliesst ist dann U/R = 10V/1000 = 10mA.

    Damit müsste im Emitter des NPN 10mA + 25mA = 35mA fliessen (den Strom ins Gate wird sehr minimal sein).

    Nun rechnet sich die Spannung über dem Emitter Widerstand U=R*I = 200 * 35mA = 7V.


    Und nun der Grund der Überschlagsrechnung:

    Wenn am 200 Ohm tatsächlich eine Spannung von sagen wir optimistisch 5V (anstelle der 7V) abfallen, dann wird der NPN an der Basis mindestens

    5V + 0.7V = 5,7V benötigen, damit er leitend werden kann. Dieser 200 Ohm R im Emitter macht aus meiner Sicht wenig Sinn.

    Würde sich der R im Kollektor befinden, würden nach wie vor 0.7 V reichen, um den NPN leitend zu bekommen.


    schönes Wochenende

    Pius

  • DanielS: Es geht um einen normal sperrenden P-Kanal Mosfet. Siehe #25. Jedenfalls sollte es das.

    Links auf Seiten, bei denen die verschiedenen Typen der Mosfets erklärt werden, wurden in diesem Thread auch schon mehrere gepostet z.B. in #2, #3, #4, #7.


    Aber es kann ja nicht schaden, wenn noch ein paar dazu kommen.


    Aber Daniel hat durchaus recht mit der Nachfrage. Jetzt gibt es zwar einen Schaltplan der im Prinzip, mal abgesehen von Motor und LED, der gleiche wie in #25 ist. Was das eigentliche Problem ist, geht daraus, zumindest für mich, nicht hervor.

  • Hallo Nicole

    Wenn ich Deine Schaltung anschaue, ohne alle vorherigen Posts zu lesen, sehe ich einen Widerspruch in der Symbolik des MOSFET's

    Ist es wirklich ein Verarmungstyp und ein P-Kanal-MOSFET? Vielleicht kannst Du hier noch die Typenbezeichnung angeben.

    Zum Thema MOSFET kann ich Dir u.a. den Link https://studyflix.de/ sehr empfehlen.

    Die Beschaltung eines MOSFET's, um von einem Microcontroller aus eine "Last" zu schalten, kann sehr unterschiedlich sein...

    Wünsche Dir weiterhin gutes Gelingen!

    Gruss, Daniel


    MOSFET 10-07-_2021_09-07-49.jpg

  • Hallo Nicole,


    freut mich, dass Du meinen Vorschlag mit dem Schaltplan angenommen hast.

    Ich habe ganz ähnliche Anfängerprobleme wie du. In diesem Forum gibt es einige richtige Profis. Leider gibt es aber auch zu wenige
    "aktive" Anfänger, die sich auch untereinander helfen könnten. So entsteht für einen Anfänger der Eindruck, man stört mit seinen einfachen Fragen.
    Dem ist aber nicht so. Jeder hat klein angefangen. In diesem Sinne, mach weiter so.


    Gruß

    Hans

  • Hallo zusammen,


    um das ganze besser zu verstehen habe ich jetzt viel getestet und auch mal für euch den passenden Schaltplan gezeichnet.


    Hans, du mischt dich hier nicht ein, du hast absolut Recht !

    Es ist meistens besser zu verstehen was benötigt wird, wenn man einen Schaltplan sehen kann.


    Natürlich ist es für einen Profi sehr leicht so eine Schaltung in kurzer Zeit aufzubauen.

    Nur für einen Anfänger ist das nicht ganz so leicht.


    Ich bin wirklich mehr als Dankbar, dass Ihr mir so viel Hilft und trotz meinen großen Problemen nicht aufgibt.


    Hier mal meine Schaltung wie es jetzt bei mir aufgebaut ist.


    Schaltung.png


    Ich hoffe das ich es richtig aufgebaut habe :)


    Vielen Dank an alle.


    Viele Grüße

    Nicole

  • Hans64 macht es richtig. Ja, wenn man weiss was genau, wie schnell und wozu geschaltet werden soll, dann kann man gezielt einen Lösungsansatz zeigen.
    Es gibt nicht die einzig richtige Lösung, aber es gibt meist eine nach Argumenten Beste Lösung,


    Der Transistor, der den FET treibt hat sehr wohl seine Begründung. Wenn der FET grosse Ströme und schnell schalten muss, dann wäre ein uC Ausgang nicht mehr in der Lage die Gate Kapazität genügend schnell zu Laden oder zu Entladen. Probiert man es trotzdem, dann funktioniert es einige Male und dann ist Ende, weil der FET Ausgang im uC seinen Dienst versagt. Richtig gute FET Ansteuerungen benutzen zwei Transistoren, damit Laden und Entladen der Gatekapazität möglichst identisch "schnell" erfolgen kann. Schaut Euch mal die Innen Beschaltung eines Gate Treibers in dieser Übersicht, (was Infinion als Beispiel alles bietet) an.
    Es ist nicht trivial.
    schönen Abend
    Pius

  • Hallo Nicole,


    ich möchte mich hier nicht einmischen, aber vielleicht würde es helfen, wenn Du deine Schaltung postest und
    aufzeigst, was diese machen soll bzw. was nicht funktioniert. Es wäre meiner Meinung nach "produktiver".


    Gruß

    Hans

  • Wer nur den Hammer kennt, für den ist jedes Problem ein Nagel.


    Wenn die Betriebsspannung der Schaltung bei 5V liegt und der Grenzwert der Gate-Sourcespannung mit 10V bzw. 20V deutlich darüber liegt, dann braucht man die Mimik nicht. Das sollte doch einleuchten. In #17 ging es darum das Schalten eines P- Channel Mosfets durch einen Microcontroller zu simulieren und zu zeigen, dass man nicht noch zusätzlich einen Transitor braucht, um eine LED an- und aus zu knippsen. In dem Text wurde mehrfach erwähnt, dass es um 5V Betriebsspannung geht. Nicht um 12V wie in #25. Es war ein Beispiel um die grundsätzliche Funktionalität zu zeigen. Keine Universallösung. Und ja, es wurde ohne Transistor und nur mit Widerständen (+ einer LED) gearbeitet. weil es funktioniert und Sinn macht.


    Wenn aber Grenzwerte überschritten werden, braucht es entsprechende Maßnahmen, dass einem die Bauteile nicht in Rauch aufgehen. Für diese simple Weisheit, sollten eigentlich keine weitergehenden Erklärungen notwendig sein.


    Pius hat das Beispiel gebracht, wenn die Betriebsspannung höher ist, bzw. eine Möglichkeit aufgezeigt was man machen kann, wenn Grenzbereiche überschritten werden. Das wurde doch ausführlich beschrieben. Zugegebener Maßen nicht ganz einfach, aber das dies Fallbeispiele waren, sollte doch klar geworden sein.


    Aus eigener Erfahrung kann ich sagen das, wenn man einen Text nicht verstanden hat, es zuweilen hilft ihn mehrmals zu lesen. Ich regiere etwas erbost, weil es Zeit kostet die Fragen zu beantworten, es aber immer wieder der Eindruck entsteht, dass die Informationen überhaupt nicht oder maximal zur Hälfte zur Kenntnis genommen werden.

  • Genau das hatte ich ja geschrieben, ob man den Widerstand R1 nur benötigt wenn man einen Transistor nutzt.


    So wie ich das verstanden habe, benötigt auch deine Schaltung in #17 eine Diode wenn die Spannung am Gate zu hoch wird.

    Somit stell ich mir die Frage ob es überhaupt einen Sinn macht einen Transistor zu nutzen oder lieber gleich nur mit den Widerständen arbeiten.

  • Ja, genau das bedeutet es….


    Und in der Schaltung aus Beitrag #17 gibt es weder Diode noch Transistor… Das hast Du ja selber festgestellt. Also wie kommst Du auf die Frage in #37/#39? Warum soll man einen Widerstand für Bauteile verwenden, die gar nicht vorhanden sind?

  • Kai du schreibst:


    Entscheidend für den Stromfluss an Diode/Transistor ist R1. Natürlich wird umso mehr Strom durch die Diode fließen (bei offenem Transistor) je größer R2 gewählt wird. Aber beides wird durch R1 begrenzt.


    Das bedeutet für mich so viel wie, wenn ich den R1 nicht verwende kann es sein, dass entweder der Transistor oder die Diode zerstört wird da zu viel Strom fliesen kann.