Logic Level Mosfet als Schalter - Verständnissfrage

Hallo zusammen,

aktuell möchte ich mir aus einem Nano (liegen hier noch rum) einen Batteriewächter für einen Raspberry und einen mobilen Router bauen. Da die Platinengröße durch den Pi recht knapp wird würde ich gerne meine Verbraucher mit MOSFETs schalten.

  1. Verbaucher mobiler Router (Teltonika RUT955) - Input 9 - 36V, ~250mA
  2. Verbraucher DC/DC Wandler von MeanWell - 12V in 5V out, Strom unbekannt. Pi3B+ mit paar Sensoren also irgendwo bei 1 bis 3A (sehr großzügig geschätzt.

Ich hätte noch ein paar IRFL44 in der Schublade, von den Daten her sollte das kein Problem sein.

Was ich mich Frage: beim Router habe ich keinen weiteren Kontakt zu Masse/GND/Minus - somit sollte es hier technisch kein Problem sein. Beim DCDC Wandler liegt aber der Ausgang wieder auf Masse -> blöd wird wohl nicht funktionieren.

Also P-Kanal MOSFET. NDP6020P oder FQP2706 hätte ich bei der Suche gefunden.

Würde das vorhaben mit einem oder beiden der Typen funktionieren? ich weiß die sind eher überdimensioniert, aber besser genug Reserve als zu knapp kalkuliert ;)

Alternativ wären noch bipolare Relais möglich, aber da wären wir wieder beim Platz

Danke schonmal für mögliche Antworten!

Strom kann man messen. Miss mal den DC/DC durch, ob die beiden GND miteinander duchverbunden sind.

Gruß Tommy

Wenn du Betriebsspannung von elektronischen Modulen schalten möchtest, dann bitte immer die Plus-Spannung, nicht einfach den Ground weg ziehen. Also verwende P-Channel-Mosfets dafür. Und beachte dabei, wenn die Spannung höher als die des Unos ist, brauchst du noch einen NPN-Transistor als Treiber für den Mosfet.

Tommy56: Strom kann man messen. Miss mal den DC/DC durch, ob die beiden GND miteinander duchverbunden sind.

Gruß Tommy

Kann man messen ja, wenn man alles schon aufgebaut hätte ;) Aktuell ist alles nur rein virtuell vorhanden. Der DC/DC Wandler hat zu 99% Kontakt auf der Masse Seite, laut Schaltbild sind In und OUT GND zusammen.

HotSystems: Wenn du Betriebsspannung von elektronischen Modulen schalten möchtest, dann bitte immer die Plus-Spannung, nicht einfach den Ground weg ziehen. Also verwende P-Channel-Mosfets dafür. Und beachte dabei, wenn die Spannung höher als die des Unos ist, brauchst du noch einen NPN-Transistor als Treiber für den Mosfet.

den Treiber hätte ich jetzt fast vergessen - die Ausbildung liegt leider schon sehr sehr sehr lange zurück und die letzten Jahre hab ich davon nichts mehr benötigt :sunglasses: Minus hätte ich nur geschalten, wenn es auch funktioniert hätte. Würden die MOSFET funktionieren?

Danke für die Antworten

Dann zeige doch mal Datenblätter davon.

Würden die MOSFET funktionieren?

Wie gesagt muß der + Pol geschaltet werden. Darum braucht es einen p-MOSFET. Damit dieser Sperrt muß die Spannung zwischen Gate und Souce 0V sein. Da das Source Pluspolpotential hat (hier wahrscheinlich 12V) muß zu Sperren das GAtepotential auch 12V sein. Das kann man mit einem Arduinoausgang nicht erreichen da dieser nur 0V oder 5V liefert. Man braucht einen zusätzlichen Transistor um 0V und 12V zu haben. Da man das Gate mit 0V und 12V (für den MOSFET sind das -12V und 0V) ansteuert braucht man kein Logic Level MOSFET. Jeder P-Mosfet der den zu erwartenden Strom verträgt ist darum geeignet. Grüße Uwe

Nachtrag Würde den FQP2706 nehmen da der andere eine zu geringe maximale Gate Source Spannung hat um ihn mit 12V zu steuern zu können. Grüße Uwe

HotSystems:
Dann zeige doch mal Datenblätter davon.

das hier wäre auch der von Uwe empfohlene - ich muss mich wirklich nochmal dringend in das Zeug einlesen. Kaum braucht man was 16 Jahre nicht mehr - schon vergessen :smiley:

Macht es Sinn einen “fertigen” Treiber in DIL8 Form zu nehmen (MCP1407) oder reicht ein einfacher 2N3904 (NPN) + Widerstand vollkommen aus?
Den Pi3 konnte ich gestern noch messen. ~300mA ohne Sensoren (die aber in Summe laut Datenblätter unter 20mA liegen sollten). Nur beim Start von Programmen kurze Peaks bis 800mA.
Deutlich weniger wie befürchtet.
Gibt es irgendwelche technischen Bedenken die Verbraucher dauerhaft über den MOSFET einzuschalten? Der Router läuft eigentlich 365 Tage im Jahr und soll nur deaktiviert werden, wenn die Batterie leer ist. Alternativ wären noch 12V Eltakos die noch hier liegen würden.
Danke für die Antworten!
Oliver

Hallo,
ein NPN + Widerstand an der Basis und natürlich die Widerstände für den Mosfet reicht da aus.
Und es macht kein Problem die Teile dauerhaft über den Mosfet einzuschalten.
Z.B. so, Werte kannst du anpassen.

P-Channel_NPN.png

MOSFET-Treiber braucht es wenn der MOSFET mit hoher Frequenz geschaltet wird. Die Treiber können bis zu 1A liefern und laden/entladen das Gate sehr schnell. Darum ist der Übergang vom leitenden zum Nichtleitenden Zustand des MOSFET bzw umgekehrt schnell und die Verluste während des Umschaltens (Übergang von Hochohmigen zum niederohmigen Zustand mit Durchfahren aller Zwischenwerte und dementsprechend Verlustleistung) ist so kurz daß die mittlere Verlustleistung sich in Grenzen hält.

Bei niedrigen Frequenzen (unterhalb kHz) oder gelegentlichen Ein- bzw Ausschalten ist das bißchen Verlustleistung auch bei langsamen Ansteuerung durch einen Gatestrom von einigen 10mA beim Schalten vernachläsigbar

Grüße Uwe

Danke nochmals für die Infos!

HotSystems: Hallo, ein NPN + Widerstand an der Basis und natürlich die Widerstände für den Mosfet reicht da aus. Und es macht kein Problem die Teile dauerhaft über den Mosfet einzuschalten. Z.B. so, Werte kannst du anpassen.

Die Schaltung wäre dank Google bekannt - erinnert ein bisschen an Darlington. Ich werde mal schauen was die Bastelkiste hergibt.

uwefed: MOSFET-Treiber braucht es wenn der MOSFET mit hoher Frequenz geschaltet wird. Die Treiber können bis zu 1A liefern und laden/entladen das Gate sehr schnell. Darum ist der Übergang vom leitenden zum Nichtleitenden Zustand des MOSFET bzw umgekehrt schnell und die Verluste während des Umschaltens (Übergang von Hochohmigen zum niederohmigen Zustand mit Durchfahren aller Zwischenwerte und dementsprechend Verlustleistung) ist so kurz daß die mittlere Verlustleistung sich in Grenzen hält.

Bei niedrigen Frequenzen (unterhalb kHz) oder gelegentlichen Ein- bzw Ausschalten ist das bißchen Verlustleistung auch bei langsamen Ansteuerung durch einen Gatestrom von einigen 10mA beim Schalten vernachläsigbar

Grüße Uwe

Just perfekt erklärt! Also wenn ich jetzt zB einen Lüftermotor mit PWM und MOSFET ansteuern möchte wäre ein Treiber sinnvoller (ich glaube jetzt weiß ich auch den Fehler eines anderen Projektes).

Also wenn genug Platz vorhanden ist und nur stupides EIN/AUS gefragt ist -> Transistor mit Widerständen.

Da fängt der Sonntag doch richtig gut an :)