Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet IRFZ44N 12V schalten

Michael H. schrieb:
> Hallo,
> ich stehe aktuell vor einem riesen Verständnis Problem. Ich möchte einen
> Mosfet IRFZ44N

Ein N-Kanal MOSFET.

> als elektrischen Schalter nutzen. Der Mosfet sollte die
> 12V der Batterie zu einer Glühlampe schalten. Die 12V+ habe ich bei
> Drain angeschlossen und dann über Source zu der Glühlampe. Hierbei
> dürfte meines Erachtens kein Strom fließen, aber der Mosfet wird so
> heiß, dass er anfängt zu rauchen.

Logisch, du betreibst ihn als Sourcefolger und hier im Linearbetrieb.

> 1. Ich weiß es ist ein N - Mosfet und sollte nach dem Verbraucher
> geschalten werden,

Komische Aussage.

> das dürfte aber doch keinen Unterschied machen mit
> dem Stromfluss, richtig?

Doch.

> 2. Wüsste jemand eine bessere Möglichkeit (andere Mosfets...). Ziel
> sollte es sein die Warnblinkanlage und die Blinker mithilfe eines
> Arduinos zu steuern.

Dann kann man es auch richtig machen. Nimm einen P-Kanal MOSFET. Dann 
kommt Source an +12V und Drain an deine Lampe und alles ist FAST gut. 
Dann braucht es noch einen einfachen Pegelwandler, um das Gate zu 
schalten. Das Problem im KFZ ist, daß man meistens +12V schalten 
muss/will, weil GND mit der Karosse verbunden ist. Das macht die Sache 
halt etwas aufwändiger (V+ Seite schalten, neudeutsch high side switch)

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten?

Wolfgang schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Logisch, du betreibst ihn als Sourcefolger und hier im Linearbetrieb.
>
> Das ist überhaupt kein Problem. Guck dir mal ein paar H-Brücken an.

Ach wirklich? Und du meinst, daß mir das nicht bekannt ist?

> Viele verwenden als High-Side Schalter einen N-Kanal FET. Die
> Steuerspannung am Gate muss nur ausreichend hoch sein.

IST SIE HIER ABER NICHT! Und jetzt troll dich, du nerviger Oberlehrer!

So sollte es ungefähr aussehen.

Falk B. schrieb:
> Dann kann man es auch richtig machen. Nimm einen P-Kanal MOSFET

Da der TO anscheinend überhaupt keinen Schimmer von einer Ahnung hat was 
er tut, würde ich zu einem Smart-H-Side Switch raten. Z.B. aus der 
PROFET Reihe von Infineon: BTS432 (11A nominaler Laststrom). Evtl. 
reicht auch ein BTS462 (3.5A). Beide bei Reichelt vorrätig (noch!)

Am Ende ist das auch "nur" ein MOSFET. Aber schon mit Schutzschaltung. 
Und µC-kompatibler Ansteuerung. Die Fahrzeughersteller verwenden die 
Teile übrigens auch.

> Manfred schrieb
>> dass der FET 10 Volt zwischen Gate und Source sehen will.

Aber doch nur, wenn der FET durchschalten soll. Wenn 0V anliegt sollte 
er doch sperren und nicht extrem heiß werden? Sorry aber ich hatte 
vorher noch nichts mit MOSFETs zu tun.

Michael H. schrieb:
> Aber doch nur, wenn der FET durchschalten soll.

Mach dir nochmal klar, das der MOSFet nichts von der Schaltung weiss, 
sondern nur, was zwischen seinem Gate und der Source steht. Du schaltest 
den MOSFet ein und die Source geht hoch. Damit sinkt doch die 
Gate-Source Spannung. Die Nummer wird sich auf irgendeinen Zwischenlevel 
einpegeln, der Verlustleistung im MOSFet produziert.
Ohne Ladungspumpe oder hochgelegte DC Quelle wird also ein N-Kanal am 
besten in die Lowside geschaltet. Wenn du die Highside schalten musst, 
nimmst du einen Smartswitch oder eben einen P-Kanal.

Michael H. schrieb:
>> Manfred schrieb
>>> dass der FET 10 Volt zwischen Gate und Source sehen will.
>
> Aber doch nur, wenn der FET durchschalten soll. Wenn 0V anliegt sollte
> er doch sperren und nicht extrem heiß werden?

Liegen denn 0V zwischen Gate und Source? Bedenke: dadurch daß du 
Source nicht fest an Masse liegen hast (wie normal wäre) sondern die 
Last an Source hängen hast, ändert sich die Spannung an Source 
entsprechend.

Selbst wenn du jetzt 12V ans Gate legen würdest, würde die Spannung an 
Source hochgehen. Sie wird nie 12V erreichen (was du eigentlich willst). 
Statt dessen wird der MOSFET "ein bischen" durchschalten. Sagen wir auf 
8V an Source. Dann bleiben 4V wirksame Gate-Source Spannung. Dummerweise 
bleiben aber diese 4V auch über der Strecke Drain-Source. Und in 
Verbindung mit dem Laststrom heizen die den MOSFET.

Mit der von dir gezeichneten Schaltung gelangen aber gar keine 12V ans 
Gate. Das sind höchstens 5V (wieviel Betriebsspannung der Arduino halt 
hat). In den Fall würde die Spannung an Source auf 1V steigen (wieder 
für 4V zwischen Gate und Source) und es würden satte 11V an Drain-Source 
abfallen. "Durchgeschaltet" sieht anders aus!

Die genannten 4V hängen vom MOSFET und dem Laststrom ab. Typische Werte 
kannst du dem Diagramm "I_d vs. U_gs" im Datenblatt des MOSFET 
entnehmen.

Mit einen PROFET wie dem BTS432 wäre die Schaltung so einfach wie von 
dir gezeichnet. Der hat ein  Bein für die zu schaltende Spannung (12V). 
Ein Bein für GND. Eins für die Last (gegen GND). Eins als Eingang der 
bei ca. 2V (gegen GND) umschaltet. Das 5. Bein dient für 
Fehlermeldungen. Das brauchst du nicht. Einfacher geht es nicht. Mit 
einem p-MOSFET brauchst du wenigstens noch einen 2. Transistor. Aber so 
robust wie ein Smartswitch wird es trotzdem nicht.

Der IRFZ44N ist kein Logic Level Typ. Das wäe dann der IRLZ44 oder 
IRLIZ44. Das L steht für Logic Level und das I für Isolated, da ist die 
Kühlfahne ummantelt.
Da du ohnehin 12V schalten willst und Logiclevel FET momentan aus sind, 
nimm doch einen kleinen NPN, der vom Arduino angesteuert wird und 
seinersseits die 12V aufs Gate schaltet. Damit macht er dann auch 
richtig auf.

Michael H. schrieb:
> ich stehe aktuell vor einem riesen Verständnis Problem. Ich möchte einen
> Mosfet IRFZ44N als elektrischen Schalter nutzen. Der Mosfet sollte die
> 12V der Batterie zu einer Glühlampe schalten. Die 12V+ habe ich bei
> Drain angeschlossen und dann über Source zu der Glühlampe. Hierbei
> dürfte meines Erachtens kein Strom fließen, aber der Mosfet wird so
> heiß, dass er anfängt zu rauchen.

Den N-channel MOSFET IRFZ44N hat LTspice per default mit dabei als 
Model. Bevor ich selbst so eine simple Schaltung umsetze, wird erst 
einmal simuliert. Alles andere ist blindes herumbasteln.

Hier ein sehr gutes Tutorial für LTspice.

LTspice XVII - Tutorial, Band 1. Version 1.0 als pdf-File (Stand: 
18.02.2020)
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/LTSpice%20XVII%20_Tutorial_korr.pdf
mfg klaus

Manfred schrieb:
> .. gehört zum Standardgeschäft, die löte ich zusammen und sie
> funktioniert dann einfach.

Und das noch auch ohne Oszi? Dann wirst Du nie wissen wie eng die Rails 
sind in der Deine aktuelle Konfiguration störungsfrei läuft.
Also Bleistift, Papier und Taschenrechner nehme ich ganz an Anfang auch 
noch gelegentlich. Danach kommt aber LTspice. Dann die Bestellung des 
Materials. Die Platine wird mit einem Layoutprogramm entworfen. Der 
Chinese fertigt für 2$ mir 5 Platinen. Erst dann wird gelötet.
Klar, vor 20 Jahren stand das Löten ganz früh an und der Oszi war dabei 
ganz wichtig. So ändern sich die Zeiten.
mfg Klaus