seltsames Verhalten mit N-Channel mosfets

  • Hallo zusammen,

    nachdem ich hier beinahe verzweifle, melde ich mich jetzt mal hier.

    Ich habe schon mit einem PI und LED-Streifen eine Steuerung dafür gebaut und wollte dies nun mit einem ESP8266 verwirklichen (mit dem Wemos D1 mini).
    Den Aufbau habe ich wie beim PI auch gemacht und zwar folgendermaßen:

    Spoiler anzeigen

    pi_4.png

    Das klappt auch alles soweit noch mit dem PI, ich habe testweise den Gate-Pin einer Farbe an +/- gehalten und der Streifen geht an/aus, wie es sein sollte.
    Sobald ich nun aber den Gate-Pin mit einem IO-Pin des ESP8266 verbinde, "killt" das den Mosfet irgendwie.
    Sobald ich die beiden einmal kurz verbunden habe (mit angeschlossenem ESP8266 mit 5 Volt über Micro USB), leuchtet der Streifen dauerhaft.
    Wenn ich den Gate-Pin vom Mosfet mit GND verbinde oder einen Pull-Down resistor einbaue, passiert einfach gar nichts.
    Wenn ich den Gate-Pin kurzzeitig mit dem Plus vom Netzteil verbinde, gehen die Streifen aus (solange ich diese verbunden habe), es gibt einen ganz kleinen Funken an der Verbindung und der Mosfet wird sehr schnell sehr heiß (ziemlich sicher ein Kurzschluss).

    Die für mich einzige Erklärung dafür ist, dass im Mosfet irgendwas kaputt gegagen ist und dass der Source- und der Gate-Pin irgendwie nach dem Anschließen unterneinander leiten, deshalb der Kurzschluss, wenn ich Gate an den Pluspol anschließe und das Dauerleuchten.
    Vorstellen kann ich mir das aber eigentlich nicht, der Chip bekommt maximal 5 Volt und die werden ja auf 3.3 automatisch runtergeregelt. Selbst wenn da was falsch wäre, müsste der Mosfet das doch locker aushalten, oder?

    Macht das für irgendjemanden Sinn oder hat jemand eventuell irgendeine Idee, was da los sein könnte? Ich hab echt keine Ahnung mehr, ich bin zwar elektrotechnisch nicht sehr versiert, aber nach ausgiebiger Recherche ist das für mich irgendwie alles sehr seltsam :wallbash:

    Naja, ich habe jetzt erstmal alles geschrieben, was mir eingefallen ist, wenn jemand noch mehr Infos braucht, gerne melden :)

    Danke!


    P.S.: Mein Aufbau ist ziemlich sicher richtig. Wenn ich einen frischen Mosfet (mittlerweile haben mehr als 10 Stück den komischen Defekt) nehme und das Gate statt an den ESP an den PI anschließe, kann ich damit ohne Probleme die Helligkeit der einzelnen Farben einstellen, es liegt also ziemlich sicher am Chip bzw. dann den Mosfets.

  • Das Gate von MOSFETS ist extrem hochohmig: Sobald du da eine Ladung drauf gibst, bleibt diese auch nach Abtrennen der Spannungsquelle bestehen und das Gate entläd sich nur sehr langsam (deswegen bleiben die LEDs auch an).

    Das sicherste ist, einen Widerstand von jedem Gate zu Masse, Wert abhängig von deiner Schaltfrequenz zw. 5-100kOhm.

    Auf der anderen Seite ist das direkte Verbinden eines MOSFET-Gate mit einem RP-GPIO eine recht riskante Sache: Der Gate-Kondensator muss beim Schalten auf/umgeladen werden und das kann kurzzeitig recht hohe Stromspitzen zur Folge haben, die den GPIO überlasten.

    Da du nichts über den Typ der MOSFETS schreibst, vermute ich mal, dass du hoffentlich einen hast, der mit 3,3V auch voll durchsteuert?

    Letztlich ist das aber alles Pfusch:
    Such mal nach "MOSFET Treiber Raspberry", dann wirst du lesen können, wie man das (richtig) macht... (Einzeltransistor bzw. mit Transistorgegentakstufe)...

  • Moin FBur,

    eventuell habe ich ja was überlesen....

    Die Massen/ GND sind alle miteinander verbunden???

    Gruss Bernd

    Ich habe KEINE Ahnung und davon GANZ VIEL!!
    Bei einer Lösung freue ich mich über ein ":thumbup:"
    Vielleicht trifft man sich in der RPi-Plauderecke.
    Linux ist zum Lernen da, je mehr man lernt um so besser versteht man es.

  • Guten Morgen,

    danke schonmal für eure Antworten!

    Sorry, hab ganz vergessen, zu schreiben, welche Mosfets ich habe. Das sind IRLZ34 N-Channel Mosfets. Die steuern glaube ich bei 5V voll durch. Das ist natürlich mit dem ESP8266 etwas doof, weil der maximal 3,3 hat, aber dürfte ja nur dazu führen, dass die LEDs nicht maximal hell leuchten, oder?

    Dass die Ladung auf dem Gate bleibt, weiß ich. Deshalb habe ich ja einen Pulldown-Widerstand eingebaut, der zieht das Gate ja auch normal runter, der komische Zustand tritt erst auf, nachdem ich das Gate mit dem ESP8266 verbinde.
    Verbinde ich den Mosfet mit meinem PI, kann ich die Helligkeit ganz normal einstellen. Es klappt alles und dank Pulldown gehen die LEDs auch aus, nachdem ich den Pi vom Gate trenne.
    Sobald ich aber einmal kurz das Gate an den ESP8266 anschließe, geht der Mosfet in seinen kpautten Zustand über, was dazu führt, dass die LEDs immer an sind, egal was ich mit dem Gate mache.

    Das Problem ist also nicht, dass am Pin vom Controller was passiert oder so, sondern dass der Mosfet sich sehr komisch verhält. Auch wenn ich den Mosfet danach wieder an den Pi anschließe, funktioniert das ganze nicht mehr (bevor der an dem ESP8266 hing, hat alles geklappt), obwohl ich am Aufbau nichs verändere usw., sondern wirklich nur die Verbindung zum Gate umstecke.


  • Sorry, hab ganz vergessen, zu schreiben, welche Mosfets ich habe. Das sind IRLZ34 N-Channel Mosfets. Die steuern glaube ich bei 5V voll durch. Das ist natürlich mit dem ESP8266 etwas doof, weil der maximal 3,3 hat, aber dürfte ja nur dazu führen, dass die LEDs nicht maximal hell leuchten, oder?

    hier wird behauptet 4V aber egal 3,3V sind zu wenig.

    Damit ist der FET im Linearbetrieb und wird überlastet weil die Verlustleistung steigt.

    https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFE…#N-Kanal_MOSFET

    besser man sucht sich einen der bei 2,5V richtig schaltet.

    habe aber nur einen gefunden im TO220 AB mit 8mOhm RDSon -> 2,8V Logic Level
    IRF3708

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (9. März 2017 um 11:31)

  • sah ich so, es bleibt die "Unsicherheit" der Umladung der Gatekapazität was evtl. Gatetreiber erfordert!

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (9. März 2017 um 12:05)

  • hier wird behauptet 4V aber egal 3,3V sind zu wenig.

    Damit ist der FET im Linearbetrieb und wird überlastet weil die Verlustleistung steigt.

    Ja, könnte auch sein, wir sind uns einig, dass 3.3 zu wenig sind.

    Linearbetrieb heißt jetzt was? Konnte dazu irgendwie nichts wirkliches finden und hab elektrotechnisch nicht allzuviel drauf.
    Hört sich nach einer plausiblen Lösung an, auch wenn es nicht in meinen Kopf will, wie 3,3V einen Mosfet zerstören können, der auf dem Gate mehr als das aushält :denker:



    https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFE…#N-Kanal_MOSFET

    besser man sucht sich einen der bei 2,5V richtig schaltet.

    habe aber nur einen gefunden im TO220 AB mit 8mOhm RDSon -> 2,8V Logic Level
    IRF3708


    Hmm, dann werde ich mir davon mal welche bestellen und das probieren :danke_ATDE:


  • Linearbetrieb heißt jetzt was? Konnte dazu irgendwie nichts wirkliches finden und hab elektrotechnisch nicht allzuviel drauf.
    Hört sich nach einer plausiblen Lösung an, auch wenn es nicht in meinen Kopf will, wie 3,3V einen Mosfet zerstören können, der auf dem Gate mehr als das aushält :denker:

    der kleine Einschaltwiderstand RDSon von wenigen milli OHM bedeutet ja Verlustleistung ist klein

    P = R x I²

    kleine Leistung P im Transistor bei kleinem R (oder kleinem I)

    der kleine R ist aber nur wenn der Transistor RICHTIG ein ist und nicht nur halb, deswegen spricht man bei richtig EIN vom Schalterbetrieb, ist es nicht richtig EIN sondern nur halb spricht man vom Linearbetrieb und da kann der R im FET schon mal ein vielfachen von den wenigen milli OHM sein was die Leistung im FET hochtreibt, deswegen gibt es Kennlinien:

    http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere…t_on_resist.gif
    https://www.mikrocontroller.net/attachment/295…N-RDSON-VGS.png

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (9. März 2017 um 13:36)

  • Okay, ich glaube, ich habe es so annähernd verstanden. Die Mosfets sind aber dann hin, oder kann man die eventuell noch irgendwie retten?
    Und wenn ich mir welche von den IRF3708 hole, sollte das dann funktionieren?

    Einmal editiert, zuletzt von FBur (10. März 2017 um 14:36)


  • Die Mosfets sind aber dann hin,

    meine Glaskugel ist in Reparatur

    oder kann man die eventuell noch irgendwie retten?

    nicht wenn sie hin sind


    Und wenn ich mir welche von den IRF3708 hole, sollte das dann funktionieren?

    Das ist hier kein Ratespiel, du hast nicht einmal Daten genannt, welche Stripes mit welchem Strom und welchen Spannungen?

    Auch eine worst case Berechnung imaginärer Transistoren kann ich nicht leisten.
    Mit unbekannter Gatekapazität, Portströmen und Schalthäufigkeit kann keiner rechnen.

    PS fullquote direkt hinter dem Posting ist auch unnötig.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)


  • Ich würde dem MOSFET einfach eine Vorstufe gönnen und gut is. Ich hatte die Probleme auch, aber wo Leistung rauskommen soll muss, (wenn auch wenig und nur bildlich gesprochen) Leistung rein.

    stimme voll zu, die leistungslose Steuerung von FET ist ein Märchen! (vor allem beim Schalten)

    Bei bipolaren Transistoren kann man mit Basiströmen ganz gut rechnen, bei Umladungen der Gatekapazität ist es auch möglich also alles gehupft wie gesprungen.

    Ich finde FETs etwas schwieriger weil nicht immer alle Datenblätter vollständig passend sind.
    Jedenfalls finde ich nicht immer Kennlinienscharen zu RDSon über UGS und manchmal fehlt das Timingdiagramm so das man nicht sicher weiss wie lange der FET im Linearbetrieb ist also welche Leistung er "verdauen" muss.

    Besonders bei Schalterbetrieb in TV Endstufen reichten die maximale Spannung, Strom, Schaltzeit selten um Ersatztypen zu finden, hatte man nicht den originalen Typ rauchten die Ersatztypen trotz augenscheinlicher passender Daten schnell wieder ab.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Das ist hier kein Ratespiel, du hast nicht einmal Daten genannt, welche Stripes mit welchem Strom und welchen Spannungen?

    Auch eine worst case Berechnung imaginärer Transistoren kann ich nicht leisten.
    Mit unbekannter Gatekapazität, Portströmen und Schalthäufigkeit kann keiner rechnen.

    Sorry, also ich möchte SMD 5050 Stripes mit 12V steuern. Das Netzteil, was ich aktuell benutze hat 60 Watt, da ich aber maximal 5m am Stück verbauen werde, werde ich immer maximal 30 Watt brauchen.
    Gesteuert werden sollen diese wie gesagt mit einem ESP8266, der auf den GPIO Pins 3.3V liefert.


    PS fullquote direkt hinter dem Posting ist auch unnötig.

    Stimmt, tut mir leid, habe ich geändert :)



    Ich würde dem MOSFET einfach eine Vorstufe gönnen und gut is. Ich hatte die Probleme auch, aber wo Leistung rauskommen soll muss, (wenn auch wenig und nur bildlich gesprochen) Leistung rein.

    Meinst du eine Vorstufe, die die 3.3V vom Microcontroller verstärkt, sodass das Gate voll durchgeschaltet wird?


    Bei bipolaren Transistoren kann man mit Basiströmen ganz gut rechnen, bei Umladungen der Gatekapazität ist es auch möglich also alles gehupft wie gesprungen.

    Ich finde FETs etwas schwieriger weil nicht immer alle Datenblätter vollständig passend sind.
    Jedenfalls finde ich nicht immer Kennlinienscharen zu RDSon über UGS und manchmal fehlt das Timingdiagramm so das man nicht sicher weiss wie lange der FET im Linearbetrieb ist also welche Leistung er "verdauen" muss.

    Besonders bei Schalterbetrieb in TV Endstufen reichten die maximale Spannung, Strom, Schaltzeit selten um Ersatztypen zu finden, hatte man nicht den originalen Typ rauchten die Ersatztypen trotz augenscheinlicher passender Daten schnell wieder ab.

    Sorry, mein Wissen reicht mal wieder nicht, um zu verstehen, was genau du jetzt meinst :denker:


    Wie wäre es mit einem kl. Komperator, dann gibts immer 2 definierte Zustände:
    http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/…SC/LMC7211.html

    2 Zustände sind doch normal, oder? Das "Dimmen" geht ja sowieso immer über PWM.

  • hatte auch mal das Datenblatt geschaut

    bei 3V bis 40A schicker logic level TET, gefällt mir

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Einmal editiert, zuletzt von jar (23. März 2017 um 11:19)

Jetzt mitmachen!

Du hast noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registriere dich kostenlos und nimm an unserer Community teil!