Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino mit weitem Einstellbereich (Teil 2)

Um eine geregelte und einstellbare Spannung mit einem deutlich größeren Ein- und Ausgangsspannungsbereich zu schaffen, sind in diesem Kapitel noch einige weitere Hardwarekomponenten in der Schaltung zu ergänzen. Nochmals zusammengefasst, die Erkenntnisse aus dem 1. Teil:

  1. Ab etwa 4V negativer Spannungsdifferenz zwischen Source und Gate fängt der Leistungs-MOSFET an zu leiten. 10V ist die typische Schaltspannung
  2. Die maximale Gate-Sourcespannung  Ugs darf 20V nicht überschreiten

Zu 1.: Wir steuern das Gate des MOSFET jetzt nicht mehr direkt über den Arduino Digital Pin 6, sondern fügen in die bereits vorhandene Hardware einen weiteren NPN Transistor in Open-Kollektor-Schaltung ein. Der Vorteil ist nun, dass die Schaltung simpel dimensioniert werden kann und uns unabhängig vom Steuerpegel des Arduino wie auch der Versorgungsspannung des MOSFET machen. Die Basis kann jetzt bequem über 0V und 5V (3,3V) vom Arduino gesteuert werden, während die Spannung am Kollektoranschluß jetzt davon völlig unabhängig und variabel sein kann.

Zu 2.: Wir begrenzen die Gate-Sourcespannung einfach, in dem eine 10V Zenerdiode parallel zum 100kOhm Widerstand geschaltet wird. Der Zenereffekt tritt ein, sobald 10V Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode überschritten werden, sprich die Zenerdiode fängt dann an zu leiten. Der 10kOhm Wiederstand am Kollektor des NPN Transistors darf keinesfalls unterschlagen werden, da dieser den Zenerdiodenstrom auf ungefährliche Werte limitiert, bei angenommenen 40V Spannungsdifferenz und 10kOhm sind das 4mA. (I=U/R = 40V/10.000Ohm = 4mA)

So viel jetzt zur Theorie. Nun folgt der praktische Aufbau im nächsten Update dieses Kapitels. Und seid ihr auch schon gespannt? Wir werden gleich sehen was passiert.

5 Kommentare zu „Digitale Spannungsregelung mit MOSFET und Arduino mit weitem Einstellbereich (Teil 2)

    1. Hallo Helmut,
      eine gute Frage. Im Moment bin ich sowohl beruflich als auch durch einige andere Projekte in Vorbereitung auf die MakerFaire im Sommer schon mehr als gut ausgelastet. Der Testaufbau aus den beiden ersten Versuchen steht aber immer noch parat. Aus jetziger Sicht realistische Chancen, dass es im April hiermit wieder weitergeht.
      Bitte noch etwas Geduld.
      Gruß olaf

      1. Hallo Olaf,
        vielen Dank für Deine rasche Antwort.
        Ich bin ein blutiger Anfänger auf dem Gebiet Elektronik, aber ich habe trotzdem versucht aus Deiner Beschreibuing ,den ,Fotos und meinen spärlichen theoretischen Kenntnissen einen Schaltplan zu erstellen,was mir aber nicht zu 100% gelang. Daher meine Bitte, vieleicht wäre es Dir möglich eine Handskizze des Schaltbildes hochzuladen-ich wäre Dir dafür sehr dankbar.
        Mit herzlichen Grüßen
        Helmut

      2. Hallo Helmut,
        vielleicht kannst Du mir kurz umschreiben, was Du eigentlich vorhast. Einen Schaltregler mit einem Microcontroller aufzubauen ist nicht unbedingt eine Trivialangelegenheit. Eventuell gibt es ja auch deutlich einfachere Lösungen für Dich. Natürlich kann ich heute abend auch einmal nach dem Schaltbild schauen, das ist nun wirklich kein Geheimnis. Könnte sogar sein, dass ich bereits einen Eagleplan dazu erstellt habe.
        Gruß Olaf

  1. Hallo Helmut,
    gerade eher zufällig bemerkt, dass ich den Beitrag zum 3. Teil im Rohentwurf bereits erstellt hatte. Hier findest Du nun auch die Eagledateil mit dem Schaltbild.
    Gruß Olaf

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