Hallo! Bei Signalleitungen kommt es ja mal vor, dass durch Einkopplungen ein falsches Signal ankommt... Nun habe ich mir gefragt, ob das auch passieren könnte, wenn das Gate eines MOSFETs über eine lange Leitung zB am uC angeschlossen ist. Ich meine, dass der MOSFET (kurz) leitet, obwohl der uC "0" ausgibt, jedoch Störungen in die Leitung einkoppeln... Ist sowas möglich? Wenn ja, wie kann man das vermeiden? (Außer Leitung kürzen) Wäre es zB. sinnvoll, einen Kondensator von Gate nach Source zu hängen? Danke!
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Guest schrieb: > Wäre es zB. sinnvoll, einen Kondensator von Gate nach Source zu hängen? Den hat ein MOSFET sowieso schon. Und wenn der FET schalten soll, ist das bei einem schwachen Treiber mehr als kontraproduktiv. Steuer den FET anständig niederohmig an und verteil die Schaltung nicht auf die halbe Wohnung ;-)
Guest schrieb: > Wenn ja, wie kann man das vermeiden? (Außer Leitung kürzen) Signalübertragung über differentielles Leitungspaar und passenden Umsetzer/Treiber beim FET.
Guest schrieb: > Nun habe ich mir gefragt, ob das auch passieren könnte, wenn das Gate > eines MOSFETs über eine lange Leitung zB am uC angeschlossen ist. Was ist für dich denn eine lange Leitung?
Hallo! Danke für eure Antworten! Mit lang mein ich 3-5m. Könnt ihr vl so einen differentiellen Umsetzer empfehlen? Danke!
Guest schrieb: > Ist sowas möglich? Ja. Damit eine Spannungsdifferenz am Anfang des Kabels (0V/5V) auch eine Spanungsdifferenz am Ende des Kabels bleibt, sorgt man dafür, daß Störungen beide Leitungen gleichmässig betreffen, durch verdrillen des Kabels. Schlimmer ist die Masseleitung (Source), wenn die Masse beim Sender (uC) ein anderes Potential bekommt als beim Empfänger (MOSFET) und Querströme fliessen, die einen Spannungsabfall produzieren, der nicht auf der Gate-Leitung liegt, denn dann entsteht eine Spannungsdifferenz. Also dafür sorgen, daß keine Masseschleifen entstehen, z.B. in dem die Seite mit dem uC an nichts anderem angeschlossen wist, ausser an dieser Masse und einer zusätzlichen (3-5m lange) Spannungsversorgungsleitung ( die am uC dann möglichst per Spannungsregler nochmal geregelt wird). Ein normaler 0V/10V MOSFET ist natürlich weniger leicht störbar als ein LogicLevel 0V/5V MOSFET, also lohnt es sich, das Ansteuersignal schon auf uC-Seite auf 0V/10 zu bringen. Wird die Leitung zu lang und die Signale zu schnell, kann ein Koax-Kabel mit passendem Terminierungswiderstand vor dem Gate helfen.
Guest schrieb: > Könnt ihr vl so einen differentiellen Umsetzer empfehlen? http://www.mikrocontroller.net/articles/RS-485
Guest schrieb: > Wenn ja, wie kann man das vermeiden? (Außer Leitung kürzen) Man kann verdrillte oder geschirmte Leitungen verwenden. Aber normalerweise trennt man nich zwischen Treiber und Gate, sondern setzt man auch den Treiber an das entfernte Ende des Kabels.
Hallo! Danke für die vielen Antworten! Einen Treiber möchte ich, wenn's geht vermeiden. Und ich würde gerne 5V Mosfets verwenden. (8Stk) Keiner der 8 Mosfets wird aber mit PWM geschalten, sondern nur ab und zu... Ich dachte an ein 12 Adriges, geschirmtes Telekommunikationskabel vom örtlichen Baumarkt. Ob sie verdrillt sind, weiß ich nicht... Die örtliche Trennung brauche ich, weil ich den Zustand der MOSFETs auch gleich mit LEDs anzeigen möchte und auch ein paar Knöpfe zum Steuern gerne hätte... Ich dachte, dass Signalleitungen (also von den Tastern zum uC) kritischer wären, als die Steuerleitungen zu den MOSFETs... Und 2uC's wegen 5m sind mir zu kompliziert... Danke für alle bisherigen und zukünftigen Tipps!
Guest schrieb: > Und ich würde gerne 5V Mosfets verwenden. (8Stk) Du meinst Logic-Level-Mosfets, oder? Was sollen die schalten? Welche Mosfets hast du da im Visier? > Die örtliche Trennung brauche ich Ich würde das Ganze recht niederohmig halten (10k-Pulldown am Mosfet und 100 Ohm Serienwiderstand am uC-Pin) und einen 100nF-Kondensator Und wie kommt die Versorgung zu diesen externen Komponenten? Diese Mosfets können ja nicht irgendwas ohne Potentialbezug schalten. > Ich dachte, dass Signalleitungen (also von den Tastern zum uC) > kritischer wären, als die Steuerleitungen zu den MOSFETs... Der Trick ist, dass du die Masse des Geräts nach aussen zeihst. Und darüber könnten wieder Störungen zurück in deine Schaltung kommen. > Ob sie verdrillt sind, weiß ich nicht... Verdrillt würde nur helfen, wenn jeweils Mass+Signal miteinander verdrillt sind. Wenn irgendwas mit irgendwas anderem verdrillt ist, dann ist das eher kontraproduktiv...
Lothar M. schrieb: > Du meinst Logic-Level-Mosfets, oder? > Was sollen die schalten? > Welche Mosfets hast du da im Visier? Ja, genau. 2-3A Habe ein paar IRF3205 daheim, würde am liebsten gleich die nehmen. Lothar M. schrieb: >> Die örtliche Trennung brauche ich > Ich würde das Ganze recht niederohmig halten (10k-Pulldown am Mosfet und > 100 Ohm Serienwiderstand am uC-Pin) und einen 100nF-Kondensator Den 100nF Kondensator dicht am MOSFET von Gate auf Source, nehme ich an, oder? ---100R----o-----MOSFET | | o----o | | | | 100k 100n | | | | -----------o----o----o-----Masse > Und wie kommt die Versorgung zu diesen externen Komponenten? Diese > Mosfets können ja nicht irgendwas ohne Potentialbezug schalten. Ich würde eine Leistungsplatine bauen, wo die MOSFETs drauf sind. Dort würde ich die Spannung (12V) anschließen. Von dieser Platine würde ich dann mit dem genannten 12-Adrigen geschirmten Kabel zur µC-Platine fahren. 8 Adern für die MOSFET-Gates, 1 Ader für 12V (daraus wird dann beim µC 5V gemacht) Die restlichen 3 Adern würde ich für Masse verwenden. (Parallel, um niederohmig zu sein) Das man aufpassen muss, dass über die Masseleitung kein hoher Stom fließt, weil dann Potenzialunterschiede zustande kommen, ist mir bewusst. Deshalb ja auch die oben genannte Verdrahtung. > Ich dachte, dass Signalleitungen (also von den Tastern zum uC) > kritischer wären, als die Steuerleitungen zu den MOSFETs... Der Trick ist, dass du die Masse des Geräts nach aussen zeihst. Und darüber könnten wieder Störungen zurück in deine Schaltung kommen. Das verstehe ich nicht ganz, wie du das meinst... :(
Wären, wenn ich es so verdrahte, wie in Post am 01.08.2015 17:48 beschrieben, ungewollte Schaltvorgänge zu erwarten? Die Umgebung kann evtl elektromagnetisch gestört sein...
Guest schrieb: > Wären, wenn ich es so verdrahte, wie in Post am 01.08.2015 17:48 > beschrieben, ungewollte Schaltvorgänge zu erwarten? > > Die Umgebung kann evtl elektromagnetisch gestört sein... Das dumme ist, dass so eine Pauschalaussage nicht möglich ist. Denn das hängt auch davon ab, wie stark und wie lang diese Störungen sind, und wie die Störungen in deine Leitung einkoppeln. Hast du z.B. ein Gerät, dass kräftig über die Versorgungsleitung stört und du legst deine Signalleitung parallel zu dieser Versorgungsleitung, hast du natürlich erheblich schlechtere Karten als bei schwachen Störern und großen Abständen. Auch das Erdungssystem kann hier einen großen Einfluss haben auf die Einkoppelmöglichkeiten. Gruß Dietrich
Richtig "störungssicher" wären LWL, da Du aber keine extra Treiber haben willst nimm lieber CAT10 Kabel statt das Baumarktgedöhns.
Hallo! Danke für eure Antworten! CAT10? Ist das wirklich so kritisch? Kann eine Störung wirklich 100nF über einen 100Ohm-Widerstand aufladen? Ein möglicher Einsatzort wäre der Motorraum eines Autos...
> Kann eine Störung wirklich 100nF über einen 100Ohm-Widerstand aufladen?
Sicher doch. Kommt halt auf die Störung an. Ein Blitz in der Nähe wäre
zum Beispiel eine starke Störung.
Ok. Ich meinte eher sowas wie Motoren und sonstige starke Verbraucher, z.B. starke Scheinwerfer mit 10A etc (v.a. beim Einschalten) Und noch eine Frage: Warum wäre es besser einen Treiber zu verwenden und die 5m Kabel zw. Mikrocontroller und Treiber zu legen? Der Treiber reagiert doch auf Signale die er angelegt bekommt. Da braucht die Störung doch viel weniger Energie, als um einen MOSFET und die 100nF Kapazität zu laden... Wie würde man sowas in kommerziellen Produkten realisieren?
Um eine lange Leitung zuverlässig zu machen, musst du die Signale passend zur Leitung formen. Rechteck-Signale sind tabu. Aber wenn du den MOSFET nicht mehr rechteckig ansteuerst, sondern mit einer Spannung, die relativ langsam ansteigt, dann schaltet er auch nicht mehr sprunghaft. In der Phase, wo er allmählich von "aus" zu "an" wechselt, fällt am Transistor eine Menge Verlustleistung an. Ob das tolerierbar ist, hängt ganz von den verwendeten bauteilen, der Last und der Kühlung ab. Ein Treiber zwischen Kabel und MOSFET kann aus den langsam ansteigenden und fallenden Signal-Flanken wieder "saubere" rechteckige Signale machen, so das der Transistor möglichst rasch umschaltet und wenig warm wird.
Hallo! Danke für die Antwort! Um eine lange Leitung zuverlässig zu machen, musst du die Signale passend zur Leitung formen. Rechteck-Signale sind tabu. Aber die Störung kann ja den Treiber auch einschalten, oder? Nebenbei: Die langsamen Signale erzeugt man mit einem RC-Tiefpass, nicht?
Richtig, mit einem Tiefpass filterst du hohe Frequenzen heraus. Das Rechtecksignal wird abgeflacht. Am Empfänger-Ende des Kabel setzt man wiederum einen Tiefpass ein, um hochfrequente Störungen heraus zu filtern. Niederfrequente Störungen sind in der Regel kein Problem, vor allem nicht, wenn das Kabel abgeschirmt ist und das GND Potential entweder gleich ist oder eine Seite Potentialfrei ist. Aber der MOSFET sollte möglichst rechteckig angesteuert werden. Schmitt-Trigger wäre da dein Stichwort. Oder halt die üblichen Leitungstreiber, die neben dem Schmitt trigger noch weitere hilfreiche Komponenten enthalten. Der Tip mit RS485 war schon gut.
Ok, das heißt, wenn ich pro MOSFET einen Treiber nehme und dann noch so ein RS485, dann wäre die Störung recht gut abgefangen. Jedoch würden die Kosten regelrecht explodieren, da 16 RS485 Chips und 8 Treiber notwendig wären. Angenommen, ich würde nun einfach eine geschirmte Leitung nehmen und am Ziel 100nF Kondensatoren parallel zu G-S am (Logic-Level) MOSFET hängen und davor in Serie 100 Ohm in die Leitung und 5m weiter einfach mit dem Mikrocontroller ganz normal schalten. Die Kühlung des MOSFETs und die Schalthäufigkeit würde ich richtig dimensionieren, damit die Schaltzeit von 50us bei 2A kein Problem wäre. Dann würde ich das ganze in den Motorraum eines Autos einbauen. (Keine Sorge, nicht in ein Auto, das auf öffentlichen Straßen gefahren wird :D) Wären dann unerwünschte Schaltvorgänge zu erwarten? (Z.B. wenn der Motor gestartet wird, wenn ein Licht geschalten wird, wenn das Radio auf Vollgas läuft, etc) Danke im Voraus!
> Wären dann unerwünschte Schaltvorgänge zu erwarten?
Nö, ich denke mit den 100nF bist du auf der sicheren Seite.
Das läßt sich pauschal nicht sagen. Hast Du denn die Stromversorgung passend ausgelegt ? Im Kfz gibt's -100 bis +100 Volt Spannungsspitzen von den anderen Einstarhlungne die Du ja fürchtest mal abgesehen. CAT10 Kabel hat den vorteil neben verdrillten Leitungen mehrfach abgeschirmt zu sein um die hohen Frequenzen die Du ja nicht brauchst zu können. Tiefpass ist OK nur mußt Du auch darauf achten das das Signal stark genug bleibt um Deinen Mosfet treiben zu können. Wenn man ja wüßte was es werden soll könnte man eher Tipps geben. Ich persönlich würde zwei µCs nehmen und die via differenziellem Signal kommunizieren lassen. Um passende Stromversorgung kommst Du im Auto nicht rum ! Ich denke also eher das Störungen nicht wegen dem Kabel passieren werden ...
Hallo! Danke für die Antworten! Und den uC vor Ort würden die Einstrahlungen nicht stören, wenn ich ihn in den Motorraum geben würde? Bräuchte ich dann keine 100nF (und auch keinen Treiber)? Die +100V/-100V würde ich mit einer Überspannungsschutzdiode (Surpressordiode) abfangen... Wäre das ok? Könnte man das mit einer trägen Sicherung absichern? Oder würden die Spannungsspitzen (und dadurch der Stromfluss über der Surpressordiode) den auslösen? Wie lang dauern üblicherweise solche Spitzen? Danke im Voraus!
Guest schrieb: > Bräuchte ich dann keine 100nF (und auch keinen Treiber)? Wenn es eine Serienfertigung werden soll kann man tatsächlich überlegen welche Bauteile man sich sparen kann und welche nicht. Bei einer Einzelfertigung lohnt sich der Aufwand der Prüfung/Kontrolle idR nicht welchen Abblockkondensator man sich sparen kann wenn es einem nicht eh sofort ins Auge springt.
Michael K. schrieb: > Guest schrieb: >> Bräuchte ich dann keine 100nF (und auch keinen Treiber)? > > Wenn es eine Serienfertigung werden soll kann man tatsächlich überlegen > welche Bauteile man sich sparen kann und welche nicht. Bei einer > Einzelfertigung lohnt sich der Aufwand der Prüfung/Kontrolle idR nicht > welchen Abblockkondensator man sich sparen kann wenn es einem nicht eh > sofort ins Auge springt. Nein, nein, so meinte ich das nicht... Ich meinte, ob ich dann überhaupt einen Kondensator am MOSFET bzw. einen Treiber bräuchte. Also wenn ich den uC direkt an der Platine hätte, die aber ja im Motorraum vom Auto sein wird, wo ja die Störungen sind. Danke!
Ich glaube, wir sollten erstmal klar Stellen, was du mit "Störungen" meinst.
Eine Möglichkeit, Dein Problem zu lösen, waren Optokoppler. Die gibts auch in 4'er Paketen (DIL16), so dass Du nur zwei davon brauchst. Vorteil dieser Lösung: 1. Die Optokoppler werden niederohmig angesteuert. Es müssen erst einmal 20mA oder 50mA oder so fließen, damit die LED im Optokoppler angeht und der Fototransistor durchschaltet. Stromgesteuerte Schnittstellen sind immer störunempfindlicher als spannungsgesteuerte. Und die LEDs der Optokoppler kannst Du recht gut schützen. 2. Du hast keine Masseschleifen. Denke dran: Wenn ein Strom fließt, fällt eine Spannung ab. Und zwar nicht nur auf der 12V-Seite, sondern auch auf der Masseseite. Das hat zur Folge, dass GND an einem Punkt nicht das gleiche Potential hat wie an einem anderen Punkt. Und hohe Ströme hast Du im Auto häufig. Mit Optokopplern sind die Massen der räumlich voneinander getrennten Schaltungsteile voneinander sauber getrennt, und Du hast dieses Problem nicht mehr. Du hast zu wenig und zu vage geschrieben, was Du GENAU machen willst, daher kann mein Vorschlag passen oder auch nicht passen. Eine Überlegung ist er aber wert. fchk
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