TC4424A — Dual-MOSFET-Gatetreiber

Steckbrief aus der Bauteile-Bibliothek. Theorie dazu: Die H-Brücke im Detail.

Ein MOSFET-Gate ist im Grunde ein Kondensator. Um ihn schnell umzuladen, braucht es kurzzeitig Ampere — und genau die kann ein Mikrocontroller-Pin nicht liefern. Der Gatetreiber sitzt dazwischen und macht aus einem schwachen Logiksignal einen kräftigen Stromstoß.

Steckbrief

Funktion	2× MOSFET-Gatetreiber, nicht invertierend
Gehäuse	SO-8 (SMD)
Versorgung	4,5--18 V
Spitzenstrom	±3 A
Schaltzeit	~30 ns bei 1 nF Last
Eingänge	TTL/CMOS-kompatibel
Ruhestrom	wenige hundert µA

Angaben ohne Gewähr — verbindlich ist das Datenblatt.

Warum überhaupt ein Treiber?

Das Gate eines Leistungs-MOSFETs verhält sich wie eine Kapazität von einigen Nanofarad. Entscheidend ist aber nicht die Kapazität, sondern die Gate-Ladung \(Q_G\) aus dem Datenblatt — sie enthält auch den Miller-Anteil, der beim Umschalten zusätzlich umgeladen werden muss.

Der nötige Strom folgt direkt daraus:

Ein Beispiel: \(Q_G = 50\) nC, gewünschte Schaltzeit 50 ns → 1 A. Ein Arduino-Pin liefert davon rund zwei Prozent. Schaltet man das Gate zu langsam, verweilt der MOSFET lange im linearen Bereich, wo hohe Spannung und hoher Strom gleichzeitig anliegen — dort entsteht die Schaltverlustleistung, und dort brennen MOSFETs ab.

Praxisfallen

• Gate-Vorwiderstand einplanen. Ohne Widerstand schwingt die Kombination aus Treiberausgang, Leitungsinduktivität und Gate-Kapazität. Übliche Werte liegen bei 4,7 bis 22 Ω — er dämpft und begrenzt gleichzeitig den Spitzenstrom.
• Der Treiber wird warm. Jede Umladung kostet Energie, und zwar \(E = Q_G \cdot U_{GS}\) pro Schaltvorgang. Bei 100 kHz summiert sich das.
• Stützkondensator direkt an den Treiber. 100 nF Keramik plus einige Mikrofarad, so dicht wie möglich — sonst bricht die Versorgung bei jedem Impuls ein.
• Nicht invertierend. Es gibt mit dem TC4425 eine invertierende und mit dem TC4426 eine gemischte Variante. Die Typennummern unterscheiden sich nur in einer Ziffer.
• Kein High-Side-Treiber. Der TC4424A schaltet gegen seine eigene Masse. Für die obere Hälfte einer Brücke braucht es einen Treiber mit Bootstrap oder galvanischer Trennung — nachzulesen im H-Brücken-Artikel.

Bezugsquellen

• Datenblatt: Microchip TC4423A/4424A/4425A
• Kaufen: blueberrye.io (Werbung) · Mouser

Weiterführendes

• Die H-Brücke im Detail — High-Side, Low-Side und der Weg des Stroms
• MOS-Kapazität — woher die Gate-Kapazität physikalisch kommt
• Spinning-Current-Projekt — hier schaltet der TC4424A die Hall-Pfade
• Bauteile-Bibliothek — alle Steckbriefe

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