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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Relaisansteuerung mit MOSFET


Autor: Tobias (Gast)
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Hallo

ich habe folgendes Problem...

ich möchte Relais schalten mit MOSFETs ... angesteuert werden die FETs 
von einem I²C Expander (PCF8575) ... dieser kann leider nur wenig High 
treiben, deshalb kann ich die Schaltung rechts (REL2) nicht 
verwenden.... Die Schaltung links (REL1) sollte ja therotisch 
funktionieren...

wenn PCF8575 GND ist am Ausgang --> REL an
wenn PCF high (+5V) ist am Ausgang --> REL aus

... das funktioniert aber nicht.... das Relais ist stetig an


was mache ich falsch?

Danke für hilfe

Gruß... Tobias

Autor: Esko (Gast)
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> angesteuert werden die FETs von einem I²C Expander (PCF8575)
> dieser kann leider nur wenig High treiben

Da dürfte das Problem liegen.
Wie hoch ist denn die Ausgangsspannung und Wann schalten die 
Transistoren durch?
Das sollte man in den entsprechenden Datenblättern finden.

Wofür ist der 100k Widerstand jeweils?
Hat der IC Tristate Ausgänge?

Autor: Bernd G. (Gast)
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Zitat NXP: "... needs a strong pull-up.". Jedenfalls der 8574.

Autor: Esko (Gast)
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> Zitat NXP: "... needs a strong pull-up.". Jedenfalls der 8574.

Dann dürfte da das Problem liegen.
Im rechten Bild ist ein Pull-Down.

Autor: Tobias (Gast)
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Pull-Up am I²C sind 10k an SCL und SDA... das ist nicht das Problem... 
der Expander macht alles wie er es soll.. hab ich versucht mit Oszi und 
PICKit... aber das Relais geht nicht aus..

Der 100k links zwischen Source und Gate soll dafür da sein um den FET 
"auszuschalten" wenn kein GND vom PCF kommt.

Autor: Bernd G. (Gast)
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Pull-Up am Ausgang ist gemeint, nicht an SDA/SCL!

Autor: Tobias (Gast)
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also das ganze Problem ist, das vom PCF +5V kommen... würde der den 
Ausgang offen legen würde es gehen... ich werde noch nen NPN vor den 
MOSFET klatschen glaub ich...

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Wie wäre es mit nem PNP?

Autor: Matt (Gast)
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Was gegen den mehrfach erwähnten Pullup auf 5V am Ausgang spricht, habe 
ich immer noch nicht verstanden. Dann würde REL2 auch mit npn statt FET 
funktionieren und die Kiste würde 20 cent billiger..

Autor: yalu (Gast)
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> ich möchte Relais schalten mit MOSFETs ... angesteuert werden die
> FETs von einem I²C Expander (PCF8575) ... dieser kann leider nur
> wenig High treiben, deshalb kann ich die Schaltung rechts (REL2)
> nicht verwenden.... Die Schaltung links (REL1) sollte ja therotisch
> funktionieren...

Dass die linke Schaltung nicht funktiniert, ist offensichtlich, da der
High-Pegel am Ausgang des PCF8575 nur 5V und nicht 12V ist, was aber
erforderlich wäre, um den MOSFET zu sperren.

Aber warum sollte die rechte Schaltung nicht funktionieren? Der
schwache High-Pegel des PCF führt doch höchstens dazu, dass der MOSFET
etwas langsamer einschaltet, was aber bei einer Relaisansteuerung
keine große Rolle spielt. Hast du diese Schaltung mal ausprobiert?

Autor: yalu (Gast)
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Selbst das Einschalten des N-Kanal-MOSFETs dauert nicht lange, da der
PCF für einen halben SCL-Zyklus einen kurzen "transient pull-up
current" von mindestens 0,5mA liefert, was bei der geringen
Gate-Kapazität des MOSFETs von 50pF völlig ausreichend sein dürfte.

Autor: Falk Brunner (falk)
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[[Port-Expander PCF8574]]
Relais mit Logik ansteuern

Der 8575 ist der grosse Bruder vom 8574. Man schaue auf Seite 8 des 
Dateblattes. Bei HIGH bringt der IC nur ca. 100uA.

u=I*r = 100uA * 100k = 10V

OK, reicht. ABER am Ausgang kommen max. 5V raus. Reicht für einen 
kleinen BSS123, ist ausserdem ein Logic Level MOSFET. Die rechte Seite 
sollte funktionieren. Die 100K sind aber überflüssig, weil so oder so 
der Ausgang nicht floated.

Autor: Tobias (Gast)
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ich komm einfach nicht dahinter.. ich steh grad aufm schlauch... ich 
muss mit low -pegel ansteuern da ich mit dem PCF nur 1mA High treiben 
kann... davon abgesehn sinds insgesamt 16 Relais die angesteuert werden. 
Hat einer ne idee...

hatte nun einen BC817 vor das Gate gehängt (Collector auf GND und 
Emitter an Gate von MOSFET).. hat im Multisim funktioniert aber auf PCB 
wills nich.. die Pegel sind schei** ... naja... Danke wenn einer helfen 
kann.

Autor: Bernd G. (Gast)
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> ... das funktioniert aber nicht.... das Relais ist stetig an

Bist du sicher, dass du auch wirklich einen Schreibbefehl zum PCF 
schickst?

Autor: yalu (Gast)
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> hatte nun einen BC817 vor das Gate gehängt (Collector auf GND und
> Emitter an Gate von MOSFET).. hat im Multisim funktioniert aber auf
> PCB

Ist das ein Schreibfehler, oder willst du den BC817 tatsächlich invers
betreiben? Wo hast du den Widerstand jetzt angeschlossen?

Wenn du den BC817 in Emitterschaltung betreiben willst, muss der
Emitter an GND, der Kollektor an das Gate und vom Kollektor ein
Widerstand an +12V. Der Widerstand vom Gate an GND muss weg.

Trotzdem bietet diese Schaltung meiner Meinung nach keine wesentlichen
Vorteile gegenüber der Variante mit dem N-Kanal-MOSFET (s. auch meine
vorigen Beiträge). Im Gegenteil: Du brauchst dafür mehr Bauteile, und
der dauerhaft fließende Basisstrom des BC817 ist höher als der
Gatestrom des MOSFETs, belastet also den Ausgang des PCF stärker, wenn
auch nicht zu stark.

Wenn du zu lange Schaltzeiten beim Einschalten des N-Kanal-MOSFETs
befürchtest, kannst du auch einen externen Pullup-Widerstand vom
Ausgang des PCF nach 5V legen, um den High-Strom zu erhöhen.

Autor: Tobias (Gast)
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hajo... ich versuch grad ein wenig mit Multisim... Ergebnis poste ich 
nachher hier mal... ich bräuchte quasi nen FET o.ä. mit dem ich mit 
Logik-Pegel +12V schalten kann... hab hier zwar schon einiges gefunden 
aber das is alles nicht so das wahre oder.

Autor: Tobias (Gast)
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also ich hab mit Multisim bissel gespielt und gleich mal PCB gefräst 
dann... es funktioniert jetzt... Schaltung im Anhang.... ist daran was 
auszusetzen? auf jeden Fall funktioniert das nun so wie gewollt.

Gruß

Tobi

Autor: Tobias (Gast)
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R32 ist 10k .. keine 100k!!!

Autor: yalu (Gast)
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Jetzt hast du halt das vemeintliche High-Stromproblem umgedreht. Der
der High-Strom am Gate ist zwar riesig (bis zu 100mA), dafür der
Low-Strom nur maximal 500µA (wegen dem 10k-Winderstand), d.h. der
MOSFET schaltet schnell ein und etwas langsamer aus.

Würdest du T1, R33 und R32 weglassen, ginge das Ausschalten schnell
und das Einschalten etwas langsamer.

Wobei, wie ich schon oben geschrieben habe, dieses "etwas langsamer"
bei einer Relais-Ansteuerung, bei der vielleicht einmal pro Sekunde
umgeschaltet wird, keine Rolle spielt. Die meiste Zeit ist der MOSFET
entweder leitend oder gesperrt, und während dieser Zeit fließt kein
Gatestrom, der irgendetwas an der Ansteuerschaltung belasten könnte.

Nicht dass der falsche Eindruck entsteht: Deine Schaltung ist so schon
in Ordnung, nur eben unnötig kompliziert.

Autor: Daniel V. (volte)
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yalu wrote:
> Die meiste Zeit ist der MOSFET
> entweder leitend oder gesperrt

Was soll er denn sonst sein :)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Daniel V. (volte)

>> Die meiste Zeit ist der MOSFET
>> entweder leitend oder gesperrt

>Was soll er denn sonst sein :)

Halbleitend, ist ja schliesslich ein Halbleiter . . .

SCNR
Falk

Autor: yalu (Gast)
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>>> Die meiste Zeit ist der MOSFET
>>> entweder leitend oder gesperrt
>
>> Was soll er denn sonst sein :)
>
> Halbleitend, ist ja schliesslich ein Halbleiter . . .

Ja, genau. Ich würde "halbleitend" in diesem Fall aber eher
auseinanderschreiben.

Halb leitend ist der MOSFET für kurze Zeit während des Umschaltens.
Vielleicht hätte ich statt "leitend" besser "voll durchgesteuert"
geschrieben. Da es sich hier aber um eine Schaltanwendung handelt,
habe ich gedacht, dass das kürzere "leitend" in diesem Fall als
Synonym für das längere "voll durchgesteuert" akzeptiert wird.
Nicht? :)

Autor: HildeK (Gast)
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>Würdest du T1, R33 und R32 weglassen, ginge das Ausschalten schnell
>und das Einschalten etwas langsamer.

>Nicht dass der falsche Eindruck entsteht: Deine Schaltung ist so schon
>in Ordnung, nur eben unnötig kompliziert.

Genau so ist es, so wie yalu es schrieb!

Nimm deine allererste Schaltung, die rechte, und schließe an REL2 deinen 
Expander direkt oder von mir aus über 100 Ohm an. Lass R32 auf 100k. 
Fertig. Gut. Alles andere kostet nur Geld - ohne weiteren Nutzen.
Mit 100µA Strom schaltet ein Logic-Level-Leistungs-FET mit einigen nF 
Gatekapazität im Bereich einiger 100µs ein!
Der BSS mit nur 50pF und (wegen R32) nur 50µA Strom ist in wenigen µs 
durchgeschaltet.

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