MOSFET an Logik

Hier werden MOSFETs verwendet. Sie sind empfindlich gegen elektrostatische Entladung.

Bitte Vorsicht elektrostatische Entladung beachten.

MOSFETs können an jede Logik angeschlossen werden, wenn die Betriebsspannung mindestens so hoch ist wie die Gate-Source-Spannung, um den MOSFET sicher einzuschalten.

• Leider benötigen die meisten MOSFETs eine Gate-Source-Spannung von mindestens 10 V, um sicher einzuschalten.

• Es gibt Logic-Level-MOSFETs, die mit 3 V- oder 5 V-Logik sicher arbeiten (siehe Transistoren und MOSFETs).

Im Prinzip kann jede Last damit geschaltet werden. Wir betrachten nur einfache Schaltungen mit bis zu 1 A.

Die Schaltungen sind auch für induktive Lasten, wie z. B. Relais, geeignet. Dazu muss unbedingt eine Diode eingebaut werden.

• Motoren und Glühlampen haben hohe Einschaltströme.

Grundsätzlich sind zwei Varianten möglich:

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

• Schalter gegen Plus mit einem P-MOSFET

Schalter gegen Minus (Masse)

Auch Low-Side-Schalter genannt.

Mit einem Schalter gegen Minus wird die Last mit der Betriebsspannung der Last (U Last) auf Minus geschaltet. Die Betriebsspannung ist unabhängig von der Versorgungsspannung der Logik und kann höher sein, z. B. 12 V.

Logisches Verhalten

Wenn am Ausgang des Logikgatters eine 1 liegt, ist die Last eingeschaltet. Der Treiber invertiert die Logik nicht.

In der Schaltung ist der N-MOSFET IRLML6244 an ein Gatter angeschlossen. In der folgenden Tabelle sind die Werte für die verschiedenen Logik-Familien angegeben:

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

• TTL liefert nur dann eine Ausgangsspannung, die ein sicheres Schalten selbst eines Logic-Level-MOSFETs gewährleistet, wenn ein Widerstand vom Ausgang zur Betriebsspannung der Logik vorhanden ist.

Schalter gegen Plus

Auch High-Side-Schalter genannt.

Logisches Verhalten

Wenn am Ausgang des Logikgatters eine 0 anliegt, wird die Last eingeschaltet. Der Treiber invertiert die Logik.

In der Schaltung ist der P-MOSFET IRLML6402 an ein Gatter angeschlossen. In der folgenden Tabelle sind die Werte für die verschiedenen Logik-Familien angegeben:

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

• TTL liefert nur dann eine Ausgangsspannung, die ein sicheres Schalten eines Logic-Level-MOSFETs gewährleistet, wenn ein Widerstand vom Ausgang zur Betriebsspannung vorhanden ist.

Regeln

• Nur Logic-Level-MOSFETs können zuverlässig unmittelbar am Ausgang von CMOS ab 3 V Betriebsspannung betrieben werden.

• TTL liefert nur dann eine Ausgangsspannung, die ein sicheres Schalten eines Logic-Level-MOSFETs gewährleistet, wenn ein Widerstand vom Ausgang zur Betriebsspannung der Logik vorhanden ist.

• Für CMOS und Betriebsspannungen von 3 V bis 12 V sowie TTL bei 5 V wird der N-MOSFET IRLML6244 als Schalter verwendet, wenn gegen Minus geschaltet werden soll.

• Die Last kann von einer anderen Stromversorgung versorgt werden, die maximal 12 V betragen sollte.

• Bei CMOS und Betriebsspannungen von 3 V bis 12 V sowie TTL bei 5 V wird der P-MOSFET IRLML6402 als Schalter verwendet, wenn gegen Plus geschaltet werden soll.

• Ein Schalter gegen Plus invertiert die Logik.

• Die Last wird unmittelbar an die Stromversorgung der Logik gelegt.

• Dies kann bei induktiven Lasten zu Problemen führen.

• Die vorgestellten einfachen Schaltungen sind nur für relativ niedrige Schaltfrequenzen bis 1 kHz geeignet.

• Die Diode schützt den Schalter vor 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.

• Für Schalter höherer Leistung sind spezielle Treiberschaltungen erforderlich. Siehe: https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber

Elektronische Schalter

müssen für

• den maximal zu erwartenden Strom

• (z. B. Einschaltstrom)

• und die maximal zu erwartende Spannung

ausgelegt sein.