Bauteil Auswahl (MOSFET) Hilfe

Hallo Leute.

Da ich mich zwar schon ein wenig mit MOSFETs beschäftigt habe aber immer noch nicht wirklich durchsteige wäre es toll wenn ihr mir helfen könnten.

Im Anhang habe ich meinen Schaltungsaufbau (achtung einfachste Paint “Kunst”), da soweit ich das verstanden habe einen Unterschied macht wo der MOSFET im Schaltkreis sitzt oder?

Wie man an den LiPos sehen kann habe ich da mal 2 MOSFETS eingezeichnet wegen der zu erwartenden Leistung. Da ergaben meine recherchen das man MOSFETS parallel schalten kann.

1 / 2 : da erwarte ich bis zu 150Ampere
3 : da habe ich keine Ahnung welche Störme zu erwarten sind
4 : soll die belastung des Arduino mindern TTL MOSFET? (schaltstrom wegen kapazität beim schalten des MOSFETS)
5 : der MOSFET soll in der Schaltung einfach das hochfahren des Arduino ermöglichen aber nicht den eigentlichen betrieb.

Wäre auch toll wenn ihr auch n Auge auf die gesamte Schaltung werfen könntet, da ich mir nicht sicher bin ob die Schaltung so funktionieren kann.

Ach fast vergessen. Ich möchte gezielt den einen oder anderen oder beide LiPos komplett vom netz trennen können.

TTL MOSFET: 5V → Gibts auch welche die bei 3,3V voll durchschalten?

Falls ich etwas vergessen habe zu erwähnen bitte einfach nach fragen und nich schlagen :slight_smile:

Gruß
Micha

Du hast dir da viel Mühe gegeben ein Kunstwerk zu schaffen.

Aber, bitte, tu uns einen Gefallen:
Nimm eines der frei verfügbaren Programme zum Schaltplan zeichnen (Fritzing, eagle o.ä) und zeichne es nochmal.

Mit ein paar einfachen Regeln wird es auch lesbar: Masse (GND, meist Minuspol des Akkus) wird mit dem zugehörigen Symbol gekennzeichnet und ist unten im Schaltplan.
die Versorgungsspannung ist dann oben. Bei den FETS ist es wichtig ob N-Kanal oder P-Kanal und natürlich auch welcher Anschluss wo ist. Das ist bei nicht zu erkennen.
Interessant wäre auch zu erfahren, was für "Stromsensoren" das sind.

Tut mir leid.
Ich habe viel Erfahrung mit elektronischen Schaltungen und Schaltplänen, aber deinen verstehe ich nicht.

Micha383:
TTL MOSFET: 5V -> Gibts auch welche die bei 3,3V voll durchschalten?

ja, aber da bist du schon in sehr speziellen Bereichen und auch eingegrenzt im Strom und im Gehäuse.
z.B. MCP87130T-U/LC

Da du eh Spannungswandler hast kannst du auch auf höhere Gate-Source Spannungen gehen.
Wenn du auf 10V Ugs gehst, hast du mehr Auswahl und bekommst vor allem auch welche im bedrahteten Gehäuse. z.B. den IRF2804PBF

Die modernen Fets mit sehr niedrigem RDSon bei kleinen Ugs bekommt man halt leider fast nur noch im SMD Gehäuse und um die zu kühlen brauchts aufwändige Aufbautechnik.

Beim Thema Schaltplan kann ich Guther nur zustimmen. Zeichne einen richtigen Schaltplan mit einem richtigen Programm (und bitte auch nicht diese leidigen Fritzing Bauteilwildaneinanderreihundverdraht-Dinger). Wenn Du die Tips von Gunther befolgst mit GND unten und Versorgungsspannung oben wird auch das mit der Position der Mosfets klarer. N-Channel-Mosfets sind in der Regel leistungsfähiger als P-Channel Typen ... dafür schalten sie gegen Masse. In einem korrekt gezeichneten Schaltplan sind sie deshalb unterhalb der Last eingezeichnet ... man nennt diese Schaltungsvariante deshalb auch Low-Side-Switch.

Ein N-Channel-Mosfet, der bei 3,3 Volt schon sicher schaltet und nicht im SMD Gehäuse daherkommt ist z. B. der IRF3708. 10 Stück kosten in der Bucht 6,90 Euro ... etwas mehr als die MCP von Guther, dafür aber für bis zu 62 A Dauerstrom spezifiziert und eben auch noch vernünftig löt- und kühlbar. Bei Strömen in der von Dir genannten Größenordnung gibt es aber einiges zu beachten in Punkto Leiterbahnbreiten etc. Für einen Einsteiger ist das ggf. schon ein gewagtes Projekt.

Gibts denn für entsprechende Programm Symbole für 4S2P LiPos?

Hallo,

also Fritzung zum Schaltplan zeichnen ist eine sehr schlechte Empfehlung. Die Dinger tut sich kein Elektroniker freiweillig an. Nimm Eagle oder Target3001.

Auch muss man nicht immer genau das Schaltplansymbol haben. Für den Akku kann man auch ein Batteriesymbol nehmen, Name ändern, fertig. Hauptsache es ist als solche zuerkennen mit (+) und (-) und das es keine Steckdose ist.

So jetzt mal mit KiCad

voltage.pdf (41.9 KB)

Mir nicht ganz klar, was du erreichen willst, also was die Schaltung machen soll.

Ich vermute mal, dass die VDD links und rechts am Blatt unterschiedlich sind?

Ein Fet sperrt nur in einer Richtung wenn er nicht angesteuert wird. (N-Kanal: Drain+ Source-)
in der umgekerhten Richtung verhält er sich wie eine Diode.

GND-Symbole oben zwischen den VDD Symbolen ist eine blöde idee.
Benenne die VDDs unterschiedlich (VDD1, VDD2) und zeichne sie zu dem Fet, an dem sie angeschlossen sind. Da ewig lange verfolgen von Leitungen quer übers Blatt ist schwierig und fehleranfällig.
Keine Langen Leitungen auf dem Schaltplan, lieber mit Labels arbeiten.
Und: GND nach UNTEN!

Schau mal das war mir jetzt neu das Fet nur in eine Richtung sperren.
Das macht mein Vorhaben nicht einfacher.

Da es sich um LiPos handelt 4S2P, wollte ich die LiPos auch über die Balancer Anschlüsse verbinden damit auch direkt ein Ausgleich zwischen den einzelnen Zellen stattfindet.
Die Zellen sollen einzeln überwacht sein um unterspannungen und oder zellendrift erkennen zu können und entsprechend zu reagieren, wie zum beispiel Leistungsreduzierung der Verbraucher oder eben das Freischalten eines LiPos.
Da dachte ich eben an FETs aber das Thema hat sich wohl durch genannten effekt erledigt.

tut mir leid, wenn ich das jetzt etwas harsch formuliere: aber Dir fehlen im Moment noch grundlegende Kenntnisse um so ein Projekt zu verwirklichen!

Fang EIN PAAR Nummern kleiner an und finde erstmal heraus, wie ein MOSFET arbeitet. Versuch erstmal mit einem N-Channel Typ eine LED zum Leuchten zu bringen. Wenn das geht, versuch das ganze mit einem P-Channel Typ und versuch dabei, die Unterscheide zwischen High-Side und Low-Side zu verstehen.

Wenn Du das geschafft und verstand hast, mach Dich daran, eine KLEINEN 12V (Bürsten-)Motor zu steuern. Vorwärts, Rückwärts und aktives Bremsen. Dafür wirst Du Dich in das Thema H-Brücken einarbeiten müssen. Und erst wenn Du das wirklich verstanden hast, solltest Du den nächsten Schritt gehen und das ganze für Ströme bis 10 A aufbauen. Wenn Du auch das geschafft hast, kannst Du in der nächsten Stufe die Leistung auf 20 A erhöhen. Du wirst dabei auf ganz neue Probleme treffen (z. B., dass Schraubklemmen im 5mm Raster nur bis zu einer Stromfestigkeit von 16 A zu bekommen sind).

Und erst dann ... und wirklich erst dann ... solltest Du nochmal über ein LiPo Projekt nachdenken. Bei den Stromstärken, die Dir vorschweben, ist magischer Rauch quasi vorprogrammiert. Ganz ehrlich: ich kann Dich bei Deinem derzeitigen Kenntnisstand nicht ruhigen Gewissens bei der direkten Umsetzung unterstützen.

guntherb:
ja, aber da bist du schon in sehr speziellen Bereichen und auch eingegrenzt im Strom und im Gehäuse.
z.B. MCP87130T-U/LC

Da du eh Spannungswandler hast kannst du auch auf höhere Gate-Source Spannungen gehen.
Wenn du auf 10V Ugs gehst, hast du mehr Auswahl und bekommst vor allem auch welche im bedrahteten Gehäuse. z.B. den IRF2804PBF

Die modernen Fets mit sehr niedrigem RDSon bei kleinen Ugs bekommt man halt leider fast nur noch im SMD Gehäuse und um die zu kühlen brauchts aufwändige Aufbautechnik.

Dank dir für die Informationen und das raussuchen der entsprechenden Fets.
Bei den 3,3V dachte an die Verwendung eines DUE und der arbeitet soweit ich gelesen und verstanden habe mit 3,3V. Und dem entsprechend ist ein HIGH auch 3,3V.

Von daher dachte ich an einen Fet der bei 3,3V durchschaltet (auch wenn nicht maximal) der mir dann ca. 10V auf die anderen Fets durchschaltet um dort durch die hohe Ugs einen möglichst niedrigen Rds zu erreichen.
Denn was ich so gesehen und verstanden habe sind die Angaben in den Datenblättern bei Fets ohne LL meist bei 10V Ugs und da ist dann Rds niedriger als bei der eigentlich angegebenen 3,3V bzw 5V.

RDS(ON)
17.3 -  --  - mOhm - VGS = 3.3V, ID = 10A
13.8 - 16.5 - mOhm - VGS = 4.5V, ID = 10A
11.3 - 13.5 - mOhm - VGS = 10V,  ID = 10A

mgcss:
N-Channel-Mosfets sind in der Regel leistungsfähiger als P-Channel Typen ... dafür schalten sie gegen Masse. In einem korrekt gezeichneten Schaltplan sind sie deshalb unterhalb der Last eingezeichnet ... man nennt diese Schaltungsvariante deshalb auch Low-Side-Switch.

Bei Strömen in der von Dir genannten Größenordnung gibt es aber einiges zu beachten in Punkto Leiterbahnbreiten etc. Für einen Einsteiger ist das ggf. schon ein gewagtes Projekt.

Das mit den unterschieden in der Leistungsfähigkeit von N-Channel und P-Channel ist mir auch schon aufgefallen.
Nur das durchschalten gegen Masse ist bei mir nicht unbedingt passend da ich bei Spannungsfreiheit die Verbindungen getrennt haben möchte.
Da ich Programmierungstechnisch das so aufbauen möchte das der Arduino gezielt die Akkus wegschalten kann und somit auch seine eigene Versorgung und wenn da dann ein P-Channel drin ist der dann wieder durchschalt wenn der Arduino aus ist wird alles wieder ungewollt versorgt.

Leiterbahnen wird es im fertigen Projekt so gut wie keine geben, da alles in ein Modellboot gebaut wird und somit so gut wie fast alles direkt mit Leitungen verbunden wird.

Doc_Arduino:
Hallo,

also Fritzung zum Schaltplan zeichnen ist eine sehr schlechte Empfehlung. Die Dinger tut sich kein Elektroniker freiweillig an. Nimm Eagle oder Target3001.

Auch muss man nicht immer genau das Schaltplansymbol haben. Für den Akku kann man auch ein Batteriesymbol nehmen, Name ändern, fertig. Hauptsache es ist als solche zuerkennen mit (+) und (-) und das es keine Steckdose ist.

Eagle habe ich mir mal angeschaut aber wenn Freeware Versionen deutlich eingeschränkt sind lasse ich meist die Finger von unabhängig welcher art die Freeware ist.
Target3001 werde ich mir mal anschauen. Im moment "nutze" ich KiCad da ich dies auch auf Linux System verwenden kann wie bei meinem LapTop.

Und da wirds n bissel schwierig für mich, da ich ja 2 Lipos habe und zusätzlich die Balanceranschlüsse nutzen möchte.

guntherb:
Mir nicht ganz klar, was du erreichen willst, also was die Schaltung machen soll.

Ich vermute mal, dass die VDD links und rechts am Blatt unterschiedlich sind?

Ein Fet sperrt nur in einer Richtung wenn er nicht angesteuert wird. (N-Kanal: Drain+ Source-)
in der umgekerhten Richtung verhält er sich wie eine Diode.

GND-Symbole oben zwischen den VDD Symbolen ist eine blöde idee.
Benenne die VDDs unterschiedlich (VDD1, VDD2) und zeichne sie zu dem Fet, an dem sie angeschlossen sind. Da ewig lange verfolgen von Leitungen quer übers Blatt ist schwierig und fehleranfällig.
Keine Langen Leitungen auf dem Schaltplan, lieber mit Labels arbeiten.
Und: GND nach UNTEN!

Ja die VDDs usw auf der Linkenseite sind ein LiPo und auf der rechtenseite auch ein seperater LiPo.

Ich dank dir auserordentlich für die Info für die Verhaltensweise der Fets bei nicht angesteuertem Gate.

Was das Schaltplan zeichnen angeht muss ich mich noch zurecht finden mit KiCad und wie üblicherweise ein Schaltplan gezeichnet wird.

mgcss:
tut mir leid, wenn ich das jetzt etwas harsch formuliere: aber Dir fehlen im Moment noch grundlegende Kenntnisse um so ein Projekt zu verwirklichen!

Tut mir leid das ich dir das jetzt so harsch sagen muss:
Ich dachte ich bin hier in einem Forum in dem man Fragen stellen kann um entsprechendes Wissen zu erhalten / erarbeiten.
Nur weil mir im moment noch etwas an Wissen fehlt was die speziellen verhaltensweisen von Fets angeht bedeutet das noch lange nicht, das ich mein Projekt nicht verwirklichen kann.

mgcss:
Fang EIN PAAR Nummern kleiner an und finde erstmal heraus, wie ein MOSFET arbeitet. Versuch erstmal mit einem N-Channel Typ eine LED zum Leuchten zu bringen. Wenn das geht, versuch das ganze mit einem P-Channel Typ und versuch dabei, die Unterscheide zwischen High-Side und Low-Side zu verstehen.

Sofern ich hier MOSFETs hätte wäre das einfache ansteuern einer LED kein problem.
Das mit dem Low-Side zugegeben könnte ich mir mal anschauen aber da ich in meinem Projekt eine Konstellation habe die bei Spannungsfreiheit auch Spannungsfrei bleiben soll sind da wohl die P-Channel aus vor.

mgcss:
Wenn Du das geschafft und verstand hast, mach Dich daran, eine KLEINEN 12V (Bürsten-)Motor zu steuern. Vorwärts, Rückwärts und aktives Bremsen. Dafür wirst Du Dich in das Thema H-Brücken einarbeiten müssen. Und erst wenn Du das wirklich verstanden hast, solltest Du den nächsten Schritt gehen und das ganze für Ströme bis 10 A aufbauen. Wenn Du auch das geschafft hast, kannst Du in der nächsten Stufe die Leistung auf 20 A erhöhen. Du wirst dabei auf ganz neue Probleme treffen (z. B., dass Schraubklemmen im 5mm Raster nur bis zu einer Stromfestigkeit von 16 A zu bekommen sind).

Und erst dann ... und wirklich erst dann ... solltest Du nochmal über ein LiPo Projekt nachdenken. Bei den Stromstärken, die Dir vorschweben, ist magischer Rauch quasi vorprogrammiert. Ganz ehrlich: ich kann Dich bei Deinem derzeitigen Kenntnisstand nicht ruhigen Gewissens bei der direkten Umsetzung unterstützen.

Mal kurz was dazu gesagt.
Motorsteuerung wird in meinem BLESC geregelt, was das angeht muss ich mir da kein kopf machen wie ich 60Ampere durch einen Regler bekomme.
Das einzigste was später mal interessant sein wird sind Stepper aber das zu seiner Zeit.

Was die Störme angeht und die passenden Klemmen usw sehe ich dank meiner bisherigen Flugzeugmodelle (um die 40Ampere) keine Probleme und beide Flieger gibts noch, sprich der ganze magische Rauch mit dem die Teile funktionieren ist noch in den Teilen enthalten.

Meine Schaltung werde ich eh vorher mit einem Labornetzgerät testen, damit ich nicht direkt am LiPo hänge und bei einem entsprechendem Fehler mir der LiPo nicht um die Ohren fliegt.

Micha383:
Tut mir leid das ich dir das jetzt so harsch sagen muss:
Ich dachte ich bin hier in einem Forum in dem man Fragen stellen kann um entsprechendes Wissen zu erhalten / erarbeiten.
Nur weil mir im moment noch etwas an Wissen fehlt was die speziellen verhaltensweisen von Fets angeht bedeutet das noch lange nicht, das ich mein Projekt nicht verwirklichen kann.

Sofern ich hier MOSFETs hätte wäre das einfache ansteuern einer LED kein problem.
Das mit dem Low-Side zugegeben könnte ich mir mal anschauen aber da ich in meinem Projekt eine Konstellation habe die bei Spannungsfreiheit auch Spannungsfrei bleiben soll sind da wohl die P-Channel aus vor.

Mal kurz was dazu gesagt.
Motorsteuerung wird in meinem BLESC geregelt, was das angeht muss ich mir da kein kopf machen wie ich 60Ampere durch einen Regler bekomme.
Das einzigste was später mal interessant sein wird sind Stepper aber das zu seiner Zeit.

Was die Störme angeht und die passenden Klemmen usw sehe ich dank meiner bisherigen Flugzeugmodelle (um die 40Ampere) keine Probleme und beide Flieger gibts noch, sprich der ganze magische Rauch mit dem die Teile funktionieren ist noch in den Teilen enthalten.

Meine Schaltung werde ich eh vorher mit einem Labornetzgerät testen, damit ich nicht direkt am LiPo hänge und bei einem entsprechendem Fehler mir der LiPo nicht um die Ohren fliegt.

Doch, das tut es. Da Dir die fundamentalen Unterscheide z. B. zwischen N- und P-Channel Typen fehlen, musst Du Dir erstmal diese Grundlagen aneignen. Wie später Dein Motor gesteuert wird ist irrelevant. Auch hier hast Du den Kern nicht verstanden: Du brauchst das Wissen, wie H-Brücken in dieser Leistungsklasse funktionieren, um den LiPo Balancer zu bauen. Da geht es nicht darum, wie später Dein Motor angesteuert wird.

Und ja, das Forum ist da, um Fragen zu beantworten. Aber nicht, um jemanden bei 0 beginnend die Grundlagen zu erklären. Stell eine konkrete Frage und Du wirst eine konkrete Antwort bekommen - so wie mit den vorgeschlagenen FET Typen. Dir aber zu erklären, wie Deine Schaltung korrekt aufgebaut werden sollte, ist NICHT Aufgabe des Forums.

Aber ok ... dann viel Spaß weiterhin. Ich bin raus.

Ouh mann...
Sind die leute hier mittlerweile alle so schräg drauf?

Da gabs auch noch Zeit in den man Links eingestellt damit der fragende entsprechend gleich den passenden korrekten lerninhalt finden hat können.

nu gut ich möchte auch kein Balancer bauen!!!
Ich möchte nur den Balanceranschluss der LiPos nutzen um selbige miteinander zu verbinden und eben bei bedarf automatisch trennen zu können.

So habe noch mal etwas gezeichnet.
Habe dann auch die Info mit der Durchlassrichtung des Fet versucht umzusetzen.

Nur falls da noch was von meiner Seite her unklar geschrieben worden ist.
Ich möchte keine Motorsteuerung bauen sondern nur 2 LiPos Parallel schalten, bzw die Parallel geschalteten LiPos trennen.

voltage2.pdf (47.3 KB)

Du hast es noch immer nicht verstanden. Du brauchst das Wissen, wie eine H-Brücke funktioniert für Dein Vorhaben. H-Brücken werden nicht nur zur Motorsteuerung sondern auch für viele andere Dinge eingesetzt. Du kannst z. B. +UB nicht mit einem N-Channel MOSFET schalten (zumindest nicht ohne Bootstrap-Treiber und selbst mit nicht mit 100% Duty Cycle) um nur einen der Fehler aus dem Schaltplan zu nennen (was uns wieder zum Punkt Unterschied zwischen High- und Low-Side-Schalter bringt). Wenn Du verstanden hättest, wie ein MOSFET arbeitet, wüßtest Du auch, warum das so ist (was uns wieder zu den Grundschaltungen mit der LED bringt).

Ich habe Dir auch die nötigen Lernschritte aufgezeigt, um das erforderliche Wissen zu sammeln. Gehen musst Du den Weg aber schon alleine.

Gut dann bin ich eben zu blöd dafür.
Weil ich nicht verstehe warum ich für eine zusammenschaltung eine H-Brücke brauche um + mit + zu verbinden.
Ich möchte weder polarität ändern noch sonst etwas in der Richtung. Schlicht und einfach nur ein oder aus.
Parallel betrieb oder abgeschalten.

Vll liegt es auch daran wie ich lerne.
Ich kann nicht einfach Stoff lernen ohne den direkten Praxis bezug. Sprich bei der H - Brücke, da habe ich nach gegoogelt und das eine oder andere gefunden aber es ging jedes mal darum die drehrichtung eines Motors zu ändern.

Wie kann eine H - Brücke dafür sorgen das sich beide LiPos gegenseitig "ausgleichen, stützen" im parallel betrieb?
Das was ich gefunden habe war einmal eine erklärung die für mich unverständlich war und eine andere ohne mosfets sondern eine schaltung mit relais bei der die Relais die Polung ändern.

Gibts denn iwo eine erklärung zu der H - Brücke die ich verdauen könnte und auf meine Parallelschaltung adaptieren?

Warum willst du überhaupt die Parallelschaltung der Lipos auftrennen?

ElEspanol:
Warum willst du überhaupt die Parallelschaltung der Lipos auftrennen?

Was aus letzten zeichnungen der Übersicht wegen ausen vor gelassen wurde waren sämtliche sensoren.
Sprich ich möchte die einzelne Zellenspannung überwachen.
Dann mit Stromsensoren die Ampere die fliesen, in dem Fall hauptsächlich zwischen den LiPos.
So das ich bei entsprechenden werten gezielt einen LiPo komplett vom netz trennen kann.
Zusätzlich zur Trennung wird per Arduino noch die Leistungsaufnahme der LEDs, Motoren usw gedrosselt.
Bei einem ich nenne es mal fatalem fehler, soll dann der Arduino das ganze netz inkl sich selbst abschalten.

Micha383:
Gibts denn iwo eine erklärung zu der H - Brücke die ich verdauen könnte und auf meine Parallelschaltung adaptieren?

auch da versuchst Du schon wieder abzukürzen. Aber ohne ein grundlegendes Verständnis der MOSFET's wird das nicht gehen. Versuche erstmal Antworten auf folgende Fragen zu finden:

a) was ist der Unterschied zwischen einem High-Side und einem Low-Side Switch?
b) was sind die Unterschiede zwischen einem N-Channel und einem P-Channel MOSFET?
c) warum ist es schwierig, einen High-Side-Switch mit einem N-Channel MOSFET zu realisieren?
d) wie wird ein korrekter High-Side-Switch mit einem P-Channel MOSFET realisiert?

Wenn Du die Antworten darauf gefunden und verstanden hast, kannst Du schon ein paar Fehler in Deinem Schaltplan ausmerzen.

okay.

zu a,c)
was ich jetzt rausgefunden habe ist.

wenn der Fet vor der Last sitzt fällt an der Lasst eine Spannung X ab.

High Side
+U
I
I
fet
I
I-----X
I
I
Last
I
I
GND--X

Und dadurch wird das Verhältniss der Spannung von Gate zu Source kleiner da der Fet "Vergleicht" wie hoch der Unterschied der Spannung zwischen Gate und Source ist wird er im ersten Moment durchschalten und wenn dann die Spannung an Source steigt wird er je nach unterschied wieder sperren.

Richtig verstanden?

So wenn ich nun High Side Schalten möchte, muss ich sicherstellen das ich die Gate Source hoch genug halten kann damit er voll durchgeschaltet ist.
Was bei einer Low Side schaltung nicht der Fall ist, da er dort nach der Last sitzt und sein "Vergleich" immer Gate Source/GND ist.

b)
der N-Channel wird mit einer Positiven Spannung gesteuert und entsperrt.
Der P-Channel wird mit GND gesteuert und entsperrt wenn auf GND geschaltet ist.