Highside Switch

Ich habe einen Highside Switch entworfen, bin mir aber mal wieder mit den Komponenten unsicher...
Wäre schön wenn jemand da mal drübergucken würde.

Soll so etwas wie ein Hauptschalter für die die Wohnraum- Stromversorgung in meinem Wohnmobil werden. Der Aufbau ist elektrisch von der Fahrzeugelektrik getrennt, System Nennspannung ist 18V, Akkus sind LTO, deshalb er ungewöhnliche Spannungsbereich.
Laststrom ist im Höchstfall 20A, aber wenn, dann nur sehr kurz wenn alle Verbraucher gleichzeitig an sind.

image

Falsch rum!
Sieht man an der Bodydiode.

Wozu dient R2?

Guten Morgen Combie,
bezüglich der Gate to spourse Spannung: eine 15V Zener Diode vom Gate zu GND dazu ? Oder einfach ein Spannungsteiler?
Ich denke die Z-Diode wäre wegen der wechselnden Bordspannung besser, - oder?

Da verstehe ich nicht was Du meinst... Was ist falsch rum?

Strom zum BC begrenzen? Ich hab Schaltungen mit und ohne ihn gesehen und auch mit seeehr unterschiedlichen Werten bei allen Widerständen...

Hi,

für Vgs max. +/- 20V kann man eine Z-Diode nehmen, oder wie hier einen Spannungsteiler aus R3/R2, wenn Vcc eingehalten wird.

Gruß André

Du hast den Mosfet verkehrt herum angeschlossen. Source muss an VCC nicht Drain. So wird der Mosfet nie schließen, weil der Strom permanent durch die Body-Diode „fließt“. Das kannst du auf den Schaltplan auch sehen, wenn Du Dir das Symbol mal genau anschaust.

Was ist falsch rum?

Der FET Transistor.

Die Bodydiode leitet, sobald man Spannung an die Schaltung legt.

image

(Quelle)

Du hast die Pins 2 und 3 vertauscht.

Der zusätzliche Widerstand (R4 10kΩ) von der Transistorbasis nach GND hilft, nach Reset des µCs, wenn der µC-Pin hochohmig ist, undefinierte Zustände zu vermeiden. Würde ich ergänzen.

Nachtrag!

Warum verwendest du keinen ProFET aus der Infinion BTS Reihe?
Diese sind Standard in Automotiven Anwendungen.
Nicht ohne Grund.

Beispiel:

Ah, jetzt hab' ich's geschnallt, Danke!

@combie
Der Grund ist ganz einfach: Die Teile habe ich da... :wink:
Die BTS hast Du mir schon mal empfohlen, - ich hab mir aber noch keine besorgt. Außerdem: Wenn ich schon bei 3 Beinen einen Knoten rein bringe, wie wird das dann erst mit den 5 Beinen des BTS555... :thinking:

@agmue
Danke, den R4 bau ich noch ein.

Die BTS hast Du mir schon mal empfohlen,

Kann schon sein!
Ist halt das ideale Material für in KFZ.
Die Dinger sind quasi unkaputtbar.

Aber hast wohl schon recht....
1 Bauteil löten ist viel schwieriger als ein knappes Dutzend.

Auch ich würde auf Bauteile setzen, die genau für diesen Zweck entwickelt wurden. Also BTS serie.
Grüße Uwe

OK, ich hab' jetzt mal ein paar BTS555 bestellt...

Trotzdem noch mal ein korrigierter Schaltplan um zu sehen ob ich's richtig umgesetzt habe...

Bei mir soll die Schaltung ja eigentlich nur an Stelle eins Relais (weil ich nur Selbsthaltende für kleine Ströme gefunden habe) eingebaut werden.
Ein latching Relais braucht halt nur Strom wärend des Schaltvorgangs, so eine Schaltung immer, auch wenn es nicht viel ist.
Die Frage die sich mir stellt: Wie viel ist "nicht viel"?
In den Datenblättern habe ich Maximalwerte gefunden, kann ich die (mehr oder weniger) linear runterrechnen auf die tatsächlich geschaltete Leistung?

Und warum geht ein Low Side Treiber nicht?

Hi,

D2 ist an falscher Stelle! Vgs darf nicht größer 20V werden, Source ist hier aber an Vcc, also die D2 zwischen Vcc und Gate schalten!
Dann brauchst Du noch einen Widerstand als Strombegrenzung, siehe Dein erstes Bild.
Wenn Du aber im Bild 1 nur den MOSFET richtig einbaust ist diese Schaltung auch funktional!

Gruß André

Geht schon, aber man braucht eine "dicke" Leitung mehr.

Hm, zieht die Zener (D2) die Spannung auf das gewünschte Niveau?

Verstehe ich nicht. NMOSFETs sind meistens robuster und verbreiteter. Und macht die Schaltung viel einfacher.

Die Z-Diode zieht das Gate dauerhaft auf ca. 18V, eher weniger.
Damit schließt dein MOSFET nie, evtl. raucht er ab, da er auch nicht richtig durchgeschaltet ist. Nur wenn der Transistor geschaltet wird schaltet der MOSFET durch, schließt die Z-Diode kurz >> Vgs größer 20V (16V ... 23V) >> Rauch :wink:

Hallo,

HighSide Switch

Es geht immer um die VGS Spannung die Notfalls begrenzt werden muss.
Die Z-Diode muss die VGS Spannung begrenzen.
Dein Spannungsteiler aus D2 und R3 überbrückt Q2, wenn Q2 sperrt.
Dann wäre VGS = UR3 = VCC - UZ. Das willst du nicht.

D1 sollte keine Schottky sein. Normale Diode reicht aus.
Der Pulldown R2 ist für einen NPN nicht notwendig. Wenn man sich damit sicherer fühlt schadet er auch nicht.

Vorschlag

D1 ist nur eine weitere Schutzmaßnahme für den Fall der Fälle. Kann man diskutieren oder auch nicht. D2 begrenzt VGS. C1 und C2 im Winkel angeordnet filtern Spikes im Bordnetz und schützt damit nachfolgende Bauteile.
Wenn Q1 sperrt ist VGS = 0V.
Wenn Q2 leitet ...
a) begrenzt R2 und R3 den Kollektorstrom von Q1
b) R3 begrenzt den Strom von D2, wenn diese aktiv wird
c) R2 begrenzt den kurzen Einschalt/Ladestrom von Q2
d) R3 begrenzt den kurzen Ausschalt/Entladestrom von Q2

Jetzt musst du etwas hin und her Rechnen und sinnvolle Werte für R2 und R3 finden die im Einklang zueinander stehen. Ich sage mal so, wenn die Lichtmaschine läuft und man so 14V hat, muss ja die Z-Diode D2 noch nicht unbedingt aktiv werden. Andererseits benötigt Q2 VGS 10V um voll durchzuschalten. Wie gesagt, überlege dir sinnvolle Werte damit die Schaltung unter allen Bedingungen sicher funktioniert. Mit einem Profet müsste man diese Überlegungen nicht mehr anstellen. Aber es schadet auch nicht darüber nachzudenken.

Hi Doc,
spar Dir das Rechnen mit 14V: Wie oben schon geschrieben: Der Aufbau hängt nicht am üblichen Bordnetz und hat zwischen 16 und 23V, je nach Ladezustand meines Akkus. :wink:

Ansonsten verstehe ich diesen (und auch den von SpaghettiCode) Einwand nicht.
Ich begrenze mit R3 den Strom in den "Schaltkreis" (ich weis gerade keine bessere Bezeichnung dafür) und leite über die Zener alles über 18V nach GND ab...

Bei Deinem Schaltplan gibt es einen Widerstand von VCC (der Batterie, bei mir nax. 23V) auf das Gate von Q2. So bald Q2 nicht mehr leitet sehe ich da die Batteriespannung am Gate von Q1.