Widerstandsberechnug für MOSFET

Hallo,

könnte mir jemand erklären warum man immer bei der Berechnung des Gate-Widerstands eines Mosfets die 120Ohm als Widerstand benutzt.

Die Berechnung mit 5V/40mA (vom Mikrocontroller) = 120Ohm sind doch richtig oder?
Müsste man nicht bei meheren ´MOSFETS einen größeren Widerstand benutzen da der Mikrocontroller ja nicht mit dem maximalen Strom von Mikrocontroller gesteuert wird.

Welcher Widerstandswert wäre für den Gate-Source-Widerstand geeignet, habe in meinem Versuch einen 10k Widerstand benutzt allerdings leuchten bei diesen Wert die LEDs nur noch ganz schwach.

Wäre nett, wenn mir jemand weiter hilft.

Also bei mir kommt nicht 120 Ohm bei 5V/40mA raus. Auch würde ich nicht 120 Ohm veranschlagen. Eher etwas um 300 herum. Für die Ansteuerung spielt der Widerstand keine Rolle, ein Mosfet wird mit Spannung und nicht mit Strom wie beim Transistor angesteuert. Das ganze ist nur zur Begrenzung des max. Stroms bei Umladung des Gate.

Gate-Source 10k ist bei einem N-Channel Mosfet schon okay. Was setzt du ein für Mosfets? Schaltplan und Sketch wären nicht verkehrt.

Hallo,

als MOSFET würde ich den IRLML 2502 nehmen leider klappt das Uploaden des Schaltplans auf Grund einer Fehlermeldung bei mir nicht.
Die Schlatung soll ein einfaches Lauflicht werden, wo man mit einem Taster die verschiedenen Programme wechseln kann.

Warum würdet du einen Widerstand unter etwa 300Ohm nehmen?

Weils der Hersteller vorschlägt? Seite 133 im DB

Although each I/O port can source more than the test conditions (20mA at VCC = 5V, 10mA at VCC = 3V) under steady state conditions (non-transient), the following must be observed: 3.1. The sum of all IOH, for ports C0 - C5, D0- D4, ADC7, RESET should not exceed 100mA. 3.2. The sum of all IOH, for ports B0 - B5, D5 - D7, ADC6, XTAL1, XTAL2 should not exceed 100mA.

120Ohm ist schon richtig, da es keine 125Ohm Widerstände in den Normreihen gibt (5V/0,04A = 125 Ohm)

Nur ist es Blödsinn auf diesen hohen Wert zu begrenzen, der den Arduino sozusagen in den Drehzahlbegrenzer fährt. Mit 40mA ist der Ausgang thermisch kurz vorm Abnippeln

Bevor man die Frage "welcher Widerstand" beantworten kann, ist vorher immer die Frage "was sind die Anforderungen" zu beantworten.

Wie schon richtig angemerkt ist, wird ein FET mit Spannung angesteuert. Strom fließt keiner.
Aber: Ein FET hat eine Gate-Source Kapazität. Die wirkt im Moment des Umschaltens erst mal wie ein Kurzschluss. Um den Arduino vor diesem (wenn auch sehr kurzen) Kurzschlusspuls zu schützen, brauchts einen Widerstand.

Und hierher kommt die Rechnung R = 5V / 40mA = 125 Ohm
Das ist der Minimalwert!

Man kann auch einen 10k Widerstand verwenden.
Was passiert dann?

Beim Schalten wird die Gate-Source Kapazität über den 10k Widerstand geladen und entladen. Das kann, je nach FET bis zu einigen 100µs dauern, bei deinem FET ca. 20µs-40µs.

Wenn man den FET nur als Schalter benutzt ist das völlig egal.
Problematisch wird es, wenn man eine schnelle PWM haben will. Bei den normalen Arduinofrequenzen von analogWrite() immer noch kein Problem, wenn aber mal 20kHz oder höher fahren will, wirds kritisch.

Deshalb, um es kurz zu machen, wird meist der kleinstmögliche Gatewiderstand empfohlen, auch wenn in den meisten Fällen ein größerer Wert völlig umkritisch wäre.

Da der Strom nur im Moment des Umschalten für 1-2µs fließt, hat man auch kein Problem mit der Verlustleistung.

Soweit klar?

Danke, wieder was gelernt :slight_smile:

Leider in den letzten 20 Jahren mehr Programmiert als gelötet, da ist doch einiges an mir vorbei gegangen oder in den tiefen des Gedächtiniss verschütt.

IMO ist es gerade beim Schalten sinnvoll, schnell zwischen den beiden Zuständen umzuschalten, um die Umschaltverluste niedrig zu halten. Deshalb sollte der Gate-Widerstand möglichst klein gewählt werden. Bei Leistungs-FETs schaltet man sogar oft eine bipolare Treiberstufe davor, die eine schnelle Umladung des Gates ermöglicht.

DrDiettrich:
IMO ist es gerade beim Schalten sinnvoll, schnell zwischen den beiden Zuständen umzuschalten, um die Umschaltverluste niedrig zu halten. Deshalb sollte der Gate-Widerstand möglichst klein gewählt werden. Bei Leistungs-FETs schaltet man sogar oft eine bipolare Treiberstufe davor, die eine schnelle Umladung des Gates ermöglicht.

Natürlich ist es sinnvoll. Manchmal.

Aber wenn ich nur alle 10min eine Last ein oder ausschalten muss, sind mir die Umschaltverluste meist egal.

Und, ja, auch ich habe schon bipolare Treiberstufen für Fets eingesetzt, aber bei einer PWM-Frequenz von 100kHz und Strömen von 20A. Das sind Designs, bei denen man sich an den Grenzen bewegt und noch das Letzte rausquetschen will.

Der Standard Arduino User ist davon meist sehr weit weg.

guntherb:
Bevor man die Frage "welcher Widerstand" beantworten kann, ist vorher immer die Frage "was sind die Anforderungen" zu beantworten.

Wie schon richtig angemerkt ist, wird ein FET mit Spannung angesteuert. Strom fließt keiner.
Aber: Ein FET hat eine Gate-Source Kapazität. Die wirkt im Moment des Umschaltens erst mal wie ein Kurzschluss. Um den Arduino vor diesem (wenn auch sehr kurzen) Kurzschlusspuls zu schützen, brauchts einen Widerstand.

Und hierher kommt die Rechnung R = 5V / 40mA = 125 Ohm
Das ist der Minimalwert!

Man kann auch einen 10k Widerstand verwenden.
Was passiert dann?

Beim Schalten wird die Gate-Source Kapazität über den 10k Widerstand geladen und entladen. Das kann, je nach FET bis zu einigen 100µs dauern, bei deinem FET ca. 20µs-40µs.

Wenn man den FET nur als Schalter benutzt ist das völlig egal.
Problematisch wird es, wenn man eine schnelle PWM haben will. Bei den normalen Arduinofrequenzen von analogWrite() immer noch kein Problem, wenn aber mal 20kHz oder höher fahren will, wirds kritisch.

Deshalb, um es kurz zu machen, wird meist der kleinstmögliche Gatewiderstand empfohlen, auch wenn in den meisten Fällen ein größerer Wert völlig umkritisch wäre.

Da der Strom nur im Moment des Umschalten für 1-2µs fließt, hat man auch kein Problem mit der Verlustleistung.

Soweit klar?

Hallo,

also würde für meine Anwendung (Steuerung einzelner LED als Lauflicht mit dem Arduino bzw. ATtiny44-20SSU) und den MOSFETS IRLML 2502 ein Gate-Widerstand von 150 Ohm und ein Gate-Source-Widerstand von 10K reichen?

Habe in einen anderen Thema im Forum gelesen, dass man mal ins Datenblatt schauen sollte was unter den Conditions steht bezüglich des Widerstandes.
In meinem Fall würde da für Rg 6 Ohm und Rd 10 Ohm stehen (siehe 2 Seite Electrical Characteristics ) stimmt das, dass man sich nach diesen Widerstandswerten richten sollte?

Also ist die Auswahl der Gate und Gate-Source Widerstände eigentlich egal?

MfG Marvin

Hallo,

wir rechnen zwar immer mit 40mA pro Pin. Aber eigentlich hat sschulteworker recht mit 20mA pro Pin im Normalfall.
Für dauerhaften Stromfluss würde ich auch nur mit 20mA rechnen.
Für kurze langsame Umladeströme wir hier kann man die 150 Ohm als Minimum nehmen und eben den Gate-Source 10k.

Und hier, "Rg 6 Ohm und Rd 10 Ohm". Von was redest du? Link?

Marvin97:
also würde für meine Anwendung (..) ein Gate-Widerstand von 150 Ohm und ein Gate-Source-Widerstand von 10K reichen?

ja.

Marvin97:
Habe in einen anderen Thema im Forum gelesen, dass man mal ins Datenblatt schauen sollte was unter den Conditions steht bezüglich des Widerstandes.
In meinem Fall würde da für Rg 6 Ohm und Rd 10 Ohm stehen (siehe 2 Seite Electrical Characteristics ) stimmt das, dass man sich nach diesen Widerstandswerten richten sollte?

Ins Datenblatt schauen ist immer eine gute Idee!
Die Werte jedoch, die du ansprichst, beschreiben die Testbedingungen, unter denen Rise und Fall time gemessen wurden. Die sind für deinen Anwendungsfall völlig bedeutungslos (für die meisten anderen auch)

Marvin97:
Also ist die Auswahl der Gate und Gate-Source Widerstände eigentlich egal?

NEIN!
Das habe ich in Post #5 ausführlich und so allgemeinverständlich wie möglich beschrieben.