Leitet ein Mosfet in beide Richtungen?
Ich habe eine Ampel, die mit 10 V betrieben wird und möchte diese mit dem Arduino steuern. Da dieser nur 5 V ausgibt, wollte ich das ganze über Mosfets lösen. Da ist nur das Problem, dass die Ampel mit Wechselspannung betrieben wird. Deshalb stellt sich mir jetzt die Frage, ob ein Mosfet in beide Richtungen leitet?
LG
2 Antworten
Ja. In eine Richtung allerdings dauerhaft. Mosfets haben konstruktionsbedingt eine interne Bodydiode, die antiparallel zur DS-Strecke geschalten ist. Manchmal wird das sogar im Schaltsymbol dargestellt.
Auch wenn der Mosfet ausgeschalten ist, würde die Ampel also jede zweite Halbwelle kriegen. Um das Problem zu umgehen, sind mir jetz mal zwei Ideen eingefallen. (Die von HansWurst45 würden auch funktionieren).
1) Zwei antiserielle Mosfets
Du schaltest die Gates und Sources zweier Mosfets zusammen und behandelst die zwei Drains wie die Schaltanschlüsse eines einzigen "bipolaren" Mosfets. Beide Mosfets werden gleichzeitig geschalten, und der Strom fließt immer über die DS-Strecke des einen Mosfets und durch die Bodydiode des anderen, je nach Stromrichtung. Die Dioden verursachen natürlich einen Spannungsabfall, der interessanterweise höher als bei normalen Dioden ist. Ich hab mir jetzt mal die Datenblätter von zwei Typen angeschaut, bei einem waren es 1,6V (IRFP250) und beim anderen zwischen 0,88 und 1,5V(2N7000).
Senken könntest du diesen Spannungsabfall, indem du parallel zu den Mosfets in die gleiche Richtung wie die Bodydioden gewöhnliche Dioden schaltest. Dann hättest du den Spannungsabfall auf ca. 0,7V gesenkt. Nimmst du stattdessen Schottkydioden, kannst du ihn sogar auf 0,3V senken.
2) Gleichrichten und dann schalten
Du baust einen Brückengleichrichter ein und schließt diesen praktisch mit dem Mosfet kurz. Dadurch wird der Gleichrichter auf der AC-Seite niederohmig und die Ampel kriegt Strom. Die Bodydiode des Mosfets kannst du dabei komplett ignorieren.
Hier hast du den Spannungsabfall von zwei Dioden, da der Strom immer durch zwei Dioden fließen muss. Mit gewöhnlichen Dioden sind das also 1,4V, mit Schottkydioden 0,6V.
Bei 1) has du also im besten Fall die Kosten von zwei Schottkyioden und zwei Mosfets und einen Spannungsabfall von 0,3V.
Bei 2) hast du die Kosten von vier Schottkydioden und einem Mosfet und einen Spannungsabfall von 0,3V.
Ich sollte vielleicht noch dazu sagen, dass ich hier nur immer den Spannungsabfall an deb Dioden erwähnt habe, der von der DS-Strecke der Mosfets hängt stark von Strom ab, ist aber meist deutlich niedriger.
HansWursts Idee mit dem Triac verursacht anscheinend um die 1-2V Spannungsabfall.
Ein Relais verursacht nur einen sehr geringen Spannungsabfall, eher unter 100mV.
Somit wäre die Methode mit dem Relais am effizientesten, aber alle anderen würden geräuschlos ablaufen und wären vermutlich langlebiger. Kosten werden alle nicht besonders viel.
Nein, nimm dafür einen TRIAC, den du mit einem Optokoppler ansteuerst (oder gleich einen OptoTRIAC) oder ein paar Relais (Freilaufdiode nicht vergessen).