Benötigen wir einen Widerstand, um den Kondensator von MOSFETs zu entladen, während sie an die MCU angeschlossen sind?

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Ich habe eine STM32-MCU zu Hause. Ich dachte daran, eine Last mit dieser MCU und einem MOSFET zu steuern. Nehmen wir an, dies ist meine Schaltung:

image1

In dieser Schaltung verwenden wir einen Widerstand (R2), um das Gate des MOSFET zu entladen. Schauen wir uns nun die Struktur des GPIO im STM32 an. Hier ist ein Bild:

image2

Wie Sie sehen können, gibt es ein NMOS, das von der MCU eingeschaltet wird, wenn wir die Ausgangssteuerung auf 0 ändern, um die Leitung mit Masse zu verbinden. Die Frage ist nun: Warum sollte ich einen Widerstand verwenden, um den Kondensator des MOSFET zu entladen, wenn es ein NMOS gibt, das dies kann? Muss ich diesen Widerstand immer einsetzen?

microcontroller mosfet discharge gate-driving Roh
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Nur eine völlig unabhängige Frage: Was wäre die daraus resultierende Auswirkung, wenn Sie R2die 100- kOhm-Frage aus dem Stromkreis entfernen würden ?
Capn Jack
Ein weiterer Punkt in Bezug auf einen Floating-GPIO-Pin (normalerweise zwischen dem Zurücksetzen und Einrichten des GPIO, kann aber auch während des Programmierens und / oder Debuggens oder eines anderen häufig vorkommen): Es ist sehr gut möglich, dass der Floating-Pin den MOSFET teilweise einschaltet Dies kann dazu führen, dass viele MOSFETs, die zum digitalen Schalten verwendet werden, ausfallen.
Tut
R2ist ein Pulldown-Widerstand, aber wozu R1?
Cano64
@ Cano64 R1 ist ein Strombegrenzungswiderstand. Ein Mosfet-Gate ist im Grunde genommen ein Kondensator, hat also beim ersten Einschalten einen Widerstand von 0 und zieht unendlich viel Strom - theoretisch natürlich. Dies könnte Treiber (oder MCU-Pins) durchbrennen, wenn die Stromaufnahme zu hoch ist.
Zac Faragher

Antworten:

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Ein guter Grund ist, diesen Widerstand zu haben, um das Gate niedrig zu halten, wenn sich der MCU-Pin in einem hochohmigen Zustand befindet (z. B. während des Zurücksetzens oder nach dem Zurücksetzen, bis der Port initialisiert wird).

(Andernfalls kann es im hochohmigen Zustand als Antenne fungieren und eine Spannung aufnehmen, die es einschaltet.)

Quark
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Oder wenn ein Fehler in der MCU (entweder ein Softwarefehler oder ein Hardware-Bit-Flip-Fehler) den Pin in einen Eingangsmodus schaltet. Unwahrscheinlich, aber möglich!
Abenddämmerung -inaktiv-
@duskwuff: stimme im Grunde zu, aber wenn dies wirklich dein Anliegen ist, solltest du zusätzliche Schutzmechanismen finden, da ein solcher Fehler auch dazu führen kann, dass die MCU den Ausgang hoch dreht, obwohl er niedrig sein sollte. Wahrscheinlich genauso (unwahrscheinlich), aber möglich.
Curd
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@Curd Das ist nicht das Hauptanliegen. Bei niedrigem MCU-Ausgang ist der FET vollständig ausgeschaltet, es fließt kein Strom durch, es wird keine Leistung verbraucht. Bei hohem MCU-Ausgang ist der FET bei niedrigen Rds vollständig eingeschaltet. Der Strom fließt, aber der Spannungsabfall über dem FET ist gering, sodass die Verlustleistung in Schach gehalten wird. Mit einem schwebenden Gate kann sich der FET in seinem linearen Bereich mit einem moderaten Rds befinden. Abhängig von der Last kann dies dazu führen, dass bei einem großen Spannungsabfall ein hoher Strom fließt, der viel mehr Leistung im FET abführt, als die Schaltung ausmacht, und ihn thermisch zerstört.
Marcelm
@marcelem: Ja, der Schutz des MOSFET vor halb eingeschaltetem Einschalten kann ebenfalls ein Problem sein . Ob dies jedoch von größerer Bedeutung ist, als zu vermeiden, dass der MOSFET vollständig eingeschaltet wird, wenn er ausgeschaltet sein soll, hängt stark vom Kontext ab (z. B. ob der Magnet den Start einer Atomrakete steuert ;-). In diesem Fall möchte ich lieber nur den MOSFET zerstören lassen. hoffentlich scheitert offen).
Curd
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Während des normalen Betriebs ist der Widerstand nicht erforderlich.

Möglicherweise möchten Sie jedoch, dass der FET beim Einschalten und Zurücksetzen in einen bekannten Zustand versetzt wird. Andernfalls könnte sich der FET beim Einschalten einschalten, bevor die MCU den Pin ansteuert. Dies kann zu Störungen am Ausgang oder im schlimmsten Fall führen (und dies ist sehr unwahrscheinlich), je nachdem, welche anderen Stromstöße beim Start auftreten. Dies kann dazu führen, dass die Netzteile bräunen und die MCU abstürzen.

Andrew
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Der MOSFET arbeitet nach dem Prinzip des Ladens und Entladens der (effektiven) Kapazität zwischen Gate und Source. Wenn Sie nun den MOSFET aufladen und dann eine hohe Impedanz einführen, bleibt die Ladung erhalten (und dies geschieht häufig bei Leistungs-MOSFETs). Wenn das Gate über einen Widerstand mit Masse verbunden ist, wird sichergestellt, dass die Restladung geerdet ist und der MOSFET nicht leitet. Manchmal kann die Nichtverwendung des Erdungswiderstands zu fehlerhaften Ergebnissen im System führen und auch zu Stromstößen aufgrund von Kurzschlüssen führen.

heisenburg007
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