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Praktische Elektronik


Wie werden MOSFET's als Leistungstreiber an Logik angeschlossen.


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MOSFET an Logik


MOSFET an Logik

MOSFETs können an jede Logik angeschlossen werden, wenn sie eine Betriebspannung haben, die mindestens der Gate-Source-Spannung zum Einschalten des MOSFETs entspricht. Im Prinzip kann damit jede Last geschaltet werden. Wir betrachten nur einfache Schaltungen mit bis zu 1A.

Die Schaltungen sind auch für induktive Lasten, wir z.B. Relais geeignet. Dafür muss unbedingt die Diode eingebaut werden.

Grundsätzlich sind zwei Varianten möglich:

  • Schalter gegen Minus (Masse) mit einem N-MOSFET
  • Schalter gegen Plus mit einem P-MOSFET

Schalter an Minus (Masse)

Auch Low-Side-Schalter genannt.

N-MOSFET-an-Logik.png
Bild 1: N-MOSFET als Schalter gegen Minus

Logisches Verhalten:
Wenn am Ausgang des Logikgatters eine 1 liegt, wird die Last eingeschaltet. Der Treiber invertiert die Logik nicht.

In der Schaltung wird der N-MOSFET IRLML6244 an ein 74HC00 Gatter angeschlossen. Dieses dient lediglich als Beispiel. In der folgenden Tabelle werden die Werte für die verschiedenen Logik-Familien angegeben. Widerstand R1 ist nur für TTL erforderlich.

Der IRLML6244 kann bis zu 12V betrieben und sicher mit 1A belastet werden. Er wird in einem SMD-Gehäuse geliefert.

Logik-Familie Betriebs-
spannung
R1 I Last max
TTL-LS 5V 10kΩ 1A
CMOS 4000 3V .. 15V - 1A
CMOS HC 3V .. 6V - 1A

Schalter an Plus

Auch High-Side-Schalter genannt.

P-MOSFET-an-Logik.png
Bild 2: P-MOSFET als Schalter gegen Plus

Logisches Verhalten:
Wenn am Ausgang des Logikgatters eine 0 liegt, wird die Last eingeschaltet. Der Treiber invertiert die Logik.

In der Schaltung wird der P-MOSFET IRLML6402 an ein 74HC00 Gatter angeschlossen. Dieses dient lediglich als Beispiel. In der folgenden Tabelle werden die Werte für die verschiedenen Logik-Familien angegeben. Widerstand R1 ist nur für TTL erforderlich.

Der IRLML6402 kann bis zu 12V betrieben und sicher mit 1A belastet werden. Er wird in einem SMD-Gehäuse geliefert.

Logik-Familie Betriebs-
spannung
R1 I Last max
TTL-LS 5V 10kΩ 1A
CMOS 4000 3V ... 12V - 1A
CMOS HC 3V ... 6V - 1A

Regeln

  • Für alle Logik-Familien und Betriebsspannungen von 3V bis 12V wird der N-MOSFET IRLML6244 als Schalter eingesetzt, wenn gegen Minus geschaltet werden soll.
  • Für alle Logik-Familien und Betriebsspannungen von 3V bis 12V wird der P-MOSFET IRLML6402 als Schalter eingesetzt, wenn gegen Plus geschaltet werden soll.
  • Ein Schalter gegen Plus invertiert die Logik.
  • Bei TTL-Schaltkreisen sollte ein Widerstand von 10kΩ vom Ausgang an Plus gelegt werden.
  • Die vorgestellten einfachen Schaltungen sind nur relativ geringe Schaltfrequenzen bis 1kHz geeignet.
  • Die Diode schützt den Schalter gegen Spannungsspitzen beim Ausschalten.
  • Der Anlaufstrom (Einschaltstrom) von Motoren und Halogenlampen kann bis zum 15-fachen des Betriebsstroms betragen. Der Schalter muss für den Anlaufstrom ausgelegt sein.