Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verbraucher mit Attiny45 über Mosfet zuschalten


von Flets G. (flets)


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Hallo zusammen,
ich möchte über einen Attiny45v mittels 3V Spannungsversorgung (2x 1,5V
Babybatterie) ein paar LEDs periodisch ansteuern.
Dazu würde ich einen n-Kanal-Mosfet vom Attiny mit Spannung versorgen,
sodass er mir die Last zuschaltet.
Ist das bei dieser niedrigen Spannung problemlos möglich?

von Malte _. (malte) Benutzerseite


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Wenn du die LEDs high-side schalten möchtest, würde ich einen P-Channel 
Mosfet nehmen. In der gezeigten Schaltung werden die LEDs dauernd 
leuchten und nicht schaltbar sein. Ich nutze um größere Lasten high-side 
zu schalten gerne einen IRLML 6402. Die niedrige Spannung ist bei dem 
kein Problem. Ansonsten ins Datenblatt schauen, ab wann der genutzte Typ 
schaltet.

von Stefan F. (Gast)


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Der IRLML0030 ist ein N-Kanal MOSFET, damit kannst du nur den Minus-Pol 
schalten. Um den Plus-Pol zu schalten brauchst du einen P-Kanal MOSFET.

> Ist das bei dieser niedrigen Spannung problemlos möglich?

Wenn du den Minus-Pol schaltest, dann ja. Bist du sicher dass deine LEDs 
für diese Batteriespannung geeignet sind? Die 3V hast du ja nur ganz am 
Anfang, die Spannung wird bis auf 1,8V absinken.

Vergiss nicht die Vorwiderstände für die LEDs!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Flets G. schrieb:
> Dazu würde ich einen n-Kanal-Mosfet vom Attiny mit Spannung versorgen,
> sodass er mir die Last zuschaltet.
Der N-Kanal-Mosfet in deiner Schaltung wird dank der Bulkdiode immer 
leiten.
Stell dir einfach mal vor, du würdest den Mosfet mit den Pins 1,2,3 
wegmachen und nur die klein eingezeichnete Diode zwischen 2 und 3 in 
deine Schaltung einbauen. Diese Diode ist nämlich bei Mosfets immer 
da...

: Bearbeitet durch Moderator
von Flets G. (flets)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Bist du sicher dass deine LEDs
> für diese Batteriespannung geeignet sind? Die 3V hast du ja nur ganz am
> Anfang, die Spannung wird bis auf 1,8V absinken.

Ja, die LEDs sind auf einer Kette und werden standardmäßig mit 2 AA 
Batterien betrieben, deswegen möchte ich die zusätzlich ansteuern können

von Flets G. (flets)


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Lothar M. schrieb:
> Stell dir einfach mal vor, du würdest den Mosfet mit den Pins 1,2,3
> wegmachen und nur die klein eingezeichnete Diode zwischen 2 und 3 in
> deine Schaltung einbauen. Diese Diode ist nämlich bei Mosfets immer
> da...

Das heißt also ich muss 2 und 3 vertauschen?

von Flets G. (flets)


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Malte _. schrieb:
> Ich nutze um größere Lasten high-side
> zu schalten gerne einen IRLML 6402

Ginge stattdessen auch der hier? 
https://www.mouser.at/ProductDetail/78-SI2307BDS-T1-BE3

von Stefan F. (Gast)


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Flets G. schrieb:
> Das heißt also ich muss 2 und 3 vertauschen?

Nein, die du musst mit dem Transistor den Minus-Pol unterbrechen, nicht 
den Plus-Pol. 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf#page=30

Denn 100Ω Widerstand kannst du weg lassen.

von Flets G. (flets)


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So also? Jetzt ist die interne Diode ebenfalls in Sperrrichtung, 
richtig?

von MaWin (Gast)


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Flets G. schrieb:
> Ist das bei dieser niedrigen Spannung problemlos möglich

Nein.

Ein N+Kanal MOSFET der erst bei 4.5B voll dirchschaltet ist dafur 
ungeeignet.

2 Alkali-Zellen haben von 1
3.2V (neu im Laden) bis 1.8V (dem Ende).

Der MOSFET sollte bei 1.8V schalten, ein FDC604 ginge.

Aber welche LED mit 1.8V noch leuchtet...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Flets G. schrieb:
> Das heißt also ich muss 2 und 3 vertauschen?
Mindestens. Dann brauchst du aber eine Gatespannung von ca 10V um den 
Fet einzuschalten...

Flets G. schrieb:
> So also? Jetzt ist die interne Diode ebenfalls in Sperrrichtung,
> richtig?
Ja, du hast das mit der Diode jetzt begriffen. Das hilft dir in den 
allermeisten Fällen auf Anhieb zu sehen, ob der Fet richtig rum drin 
ist.

Allerdings solltest du jetzt noch einen Logic-Level-Mosfet mit einer 
möglichst niedrigen Ugsth auswählen.

von AtzeM (Gast)


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Hallo,

diese Beschaltung des N-channel MosFets sieht schon besser aus...
Kannst vor dem Gate des MosFets noch nen niederohmigen Widerstand 
schalten (~ 47 Ohm), um die GateCharge strommäßig zu Begrenzen.
R1 kann auch gerne etwas hochohmiger sein, um den Querstrom gegen GND im 
Einschaltfall geringer zu halten (~100k). Macht bei Batteriebetrieb 
Sinn.

Kurze Frage: Kann der Schalter SW1 die Last (LED) auch "strommäßig" auch 
vertragen ? Kenne den Typen des Schalters nicht und die Höhe der 
LED-Last.
Denke aber bei Batteriebetrieb sollten dort keine "Amperes" fliessen...

von Stefan F. (Gast)


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Flets G. schrieb:
> So also?

Ja.

Ich schließe mich dem Hinweis an, dass der Transistor nicht für diese 
Geringe Spannung geeignet ist. Mit 3V würde er gut arbeiten, aber du 
hast ja im Extremfall nur 1,8V.

Lies dir mal dieses Kapitel durch, dann weißt warum wir das schreiben 
und worauf du achten musst: 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf#page=9

Ich habe das entscheidende Diagramm aus dem DB des IRLML0030 angehängt. 
Die Kurve stellt nur den typischen Fall dar. Sie kann sich um 0,5V nach 
links verschieben, dann wird es arg knapp!

von AtzeM (Gast)


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Laut Datasheet (Seite 3; IRF) kann der MosFet bei 25°C und Ugs=2,5V als 
Last 1A schalten ... Das sollte gehen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Flets G. schrieb:
> Ja, die LEDs sind auf einer Kette und werden standardmäßig mit 2 AA
> Batterien betrieben, deswegen möchte ich die zusätzlich ansteuern können
Hast du mal probiert, ob da alle leuchten, wenn du an einer Leitung + 
und an der anderen - anlegst? Oder leuchtet nur die Hälfte?
Ich habe hier solche AA-Lichterketten, die werden mit einer H-Brücke 
angesteuert und laufend umgepolt...

von Flets G. (flets)


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Ich habs jetzt endlich begriffen wie diese Diagramme zu lesen sind, ich 
hab nie gecheckt wie jetzt was zu lesen ist obwohl ich bereits so viele 
Erklärungen gelesen habe!

Ok ja mit der +-0,5V Toleranz könnte es knapp werden, aber da ich 
wahrscheinlich noch zusätzlich einen IR-Empfänger einbaue, dessen min. 
Spannung 2,4V beträgt, erübrigt sich der Betrieb <2,4V sowieso, was dann 
für den Transistor keine Rolle mehr spielt.
(Und ja ich weiß dass das ineffizient ist, aber es lässt sich nicht 
anders lösen)

von Flets G. (flets)


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Lothar M. schrieb:
> Hast du mal probiert, ob da alle leuchten, wenn du an einer Leitung +
> und an der anderen - anlegst? Oder leuchtet nur die Hälfte?
> Ich habe hier solche AA-Lichterketten, die werden mit einer H-Brücke
> angesteuert und laufend umgepolt...

Ja, die LEDs sind alle parallel geschalten und die Schaltung besteht nur 
aus Batterie --> Schalter --> LED --> Masse

von Flets G. (flets)


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von Stefan F. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Sie kann sich um 0,5V nach
> links verschieben, dann wird es arg knapp!

Sorry, korrektur: Sie kann sich um 0,5V nach rechts verschieben.

von Stefan F. (Gast)


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Flets G. schrieb:
> erübrigt sich der Betrieb <2,4V sowieso, was dann
> für den Transistor keine Rolle mehr spielt.

Ich glaube du hast es doch noch nicht verstanden. Oder ich habe dich mit 
dem falschen Wort "links" in die Irre geführt.

Schau dir das Bild an. In blau habe die 25°C Kurve um 0,5V verschoben. 
Wie viel Strom kann er bei 2,4V schalten?
.
.
.
.
Gar keinen! (bzw. weniger als 100mA. Der Bereich darunter liegt 
außerhalb des Diagramms)

Nur wenn du Glück hast bekommst du einen typischen Transistor, so dass 
es geht.

Laut Datenblatt kann die Gate-Threshold Spannung bis zu 2,3V betragen. 
Das ist aber leider nicht die Spannung bei der er voll durch schaltet, 
sondern unterhalb der er garantiert (fast) keinen Strom mehr fließen 
lässt. Damit kannst du nichts anfangen.

von AtzeM (Gast)


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Okay. 50 LED's parallel sind natürlich für den Batteriebetrieb kein 
Pappenstil und ökonomisch "Scheisse". Dachte es währen nur wenige LED's 
mit ~ 10-20mA If zu betreiben, aber der TO hat ja nun "endlich" weitere 
Details preisgegeben...

Dazu meine Bemerkungen:
* Batteriebetrieb ist absoluter Wahnsinn und nicht wirtschaftlich !
   Beispiel 50 * 5mA LED Strom -> 250mA
   Beispiel 50 * 2mA LED Strom -> 100mA

   So gut: Jeden Tag neue Batterien einwerfen...

Ich bin jetzt raus...

von Stefan F. (Gast)


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AtzeM schrieb:
> Batteriebetrieb ist absoluter Wahnsinn und nicht wirtschaftlich

Da machen Akkus Sinn.

von AtzeM (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Da machen Akkus Sinn.

...oder ein Netzteil ...

von Flets G. (flets)



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Stimmt war ein Denkfehler...aber ja das macht Sinn, muss ich wohl einen 
anderen Transistor suchen.
Ich hätte noch einen CEG8205A Dual Mosfet zuhause, ist zwar etwas Fehl 
am Platz, aber laut Datenblatt VGS(th) von 0,5 bis 1,2V und bei VGS von 
2V einen Drainstrom von 6A, der ginge doch oder?

von Flets G. (flets)


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Upps jetzt noch die Diagramme...

von Stefan F. (Gast)


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Der CEG8205A passt.

Warum nimmst du nicht einen bipolaren Transistor? Wenn 500mA reichen 
kannst du einen BC337-40 nehmen, der braucht nur 0,7 Volt.

von Flets G. (flets)


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mit einem BJT hab ich ja wieder zusätzlich einen Stromverbraucher

von Stefan F. (Gast)


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Flets G. schrieb:
> mit einem BJT hab ich ja wieder zusätzlich einen Stromverbraucher

Ja, aber nur 1 Prozent mehr als die LEDs eh schon brauchen

von Hannes (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Warum nimmst du nicht einen bipolaren Transistor? Wenn 500mA reichen
> kannst du einen BC337-40 nehmen, der braucht nur 0,7 Volt.

Spielverderber ...

Ich verstehe auch nicht, wieso es die ganzen Bastler immer nach MOSFET 
dürstet.

MOSFETs sind wirklich ganz tolle Bauteile - für bestimmte Zwecke. Für 
andere Zwecke sind aber BJTs die bessere Wahl.

Wer denk, MOSFETs sind die besseren Transistoren, und BJT‘s sind altes 
Geraffel und Schnee von gestern - der liegt komplett daneben. Man sollte 
sich mit beiden Typen zumindest rudimentär auskennen - eben um 
entscheiden zu können, wann man besser mal in „die andere Schublade“ 
greift.

Der „Spielverderber“ oben war natürlich als Scherz gedacht. Von mir ein 
doppeltes „1+“ dafür, dass du mal wieder Bipolar-Transistoren ins rechte 
Licht gerückt hast.

von HildeK (Gast)


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Flets G. schrieb:
> Upps jetzt noch die Diagramme...

Versteife dich nicht so sehr auf die Diagramme, die geben nur typische 
Werte an und den Verlauf z.B. über der Temperatur.

Und die markierte Gate-Threshold-Spannung ist auch kein besonders 
hilfreicher Parameter, eigentlich nur für die Aussage "unterhalb vom 
Minimalwert ist der FET AUS" brauchbar, bzw. innerhalb des angegebenen 
Bereichs muss er nicht mehr als (hier) 250µA fließen lassen.

Viel wichtiger ist die darunter angegebene Zeile mit dem RDS(on). Dort 
steht nämlich bei welcher Gatespannung der FET so gut durchgeschaltete 
ist, dass er nur noch den angegebenen Restwiderstand zwischen D und S 
hat und wie viel Strom man ihm bei der Gatespannung maximal zumuten 
könnte (man sollte schon etwas darunter bleiben).
Ja, ich weiß, Datenblatt lesen ist nicht immer einfach 😀.

von Georg M. (g_m)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Warum nimmst du nicht einen bipolaren Transistor? Wenn 500mA reichen
> kannst du einen BC337-40 nehmen, der braucht nur 0,7 Volt.

Tatsächlich

von HildeK (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Tatsächlich

Tatsächlich sogar weniger, das war der garantierte Maximalwert bei 500mA 
Kollektorstrom. So viel hat der TO sicher nicht, wenn seine LEDs aus 3V 
mit Babyzellen versorgt werden und das auch einige Zeit laufen soll. Und 
dann kommt man realistisch eher in den Bereich 100mV - 200mV ...

von Mark S. (voltwide)


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Wobei unsere BJT-fanbase geflissentlich den zugehörigen Basisstrom von 
50mA übersieht.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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HildeK schrieb:
> Tatsächlich sogar weniger, das war der garantierte Maximalwert bei 500mA
> Kollektorstrom. So viel hat der TO sicher nicht, wenn seine LEDs aus 3V
> mit Babyzellen versorgt werden und das auch einige Zeit laufen soll. Und
> dann kommt man realistisch eher in den Bereich 100mV - 200mV ...

Zum Vergleich:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/TSM210N02CX.pdf

von Stefan F. (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Zum Vergleich: TSM210N02CX

Nice!

von HildeK (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Zum Vergleich:

Ja klar. Äpfel und Birnen. 😀

Man muss schon die Anwendung berücksichtigen. Bei LED-Betrieb mit 
insgesamt knapper Versorgungsspannung wäre es sinnvoll, den Drop am 
Transistor klein zu halten. Das führt zu einem leicht höheren 
Vorwiderstand und damit zu einem etwas konstanteren Strom durch die LED.
Und üblicherweise sind die kleinen LL-FETs in der Lage, wesentlich 
größere Ströme zu schalten.
Andererseits: für größere Versorgungsspannungen ist ein höherer Drop am 
Transistor gar kein Problem, das meiste wird eh am Vorwiderstand 
verbraten. Da wird mein o.g. Argument zwar auch gelten, aber sich 
weniger auswirken. Und ob diesem nun der NPN ein wenig Verlustleistung 
abnimmt, ist doch egal.

Da der TO über den Strom, den er schalten will, nichts sagte, darf er 
selber entscheiden, was für ihn geeigneter ist.

Mark S. schrieb:
> Wobei unsere BJT-fanbase geflissentlich den zugehörigen Basisstrom von
> 50mA übersieht.
Das waren die Messbedingungen. Und wie gesagt, über die Ströme wissen 
wir nichts - nur der Hinweis auf Babyzellen spricht gegen höhere Ströme.
Vielleicht sagt der TO noch was dazu, ich vermute mal eher wenige zehn 
mA und dann kannst du den Basisstrom wieder vergessen.

von Dieter (Gast)


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Es gibt auch Transistoren, da fallen nur 100...150 mV U_CE bei 50mA I_CE 
ab.

von Georg M. (g_m)


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Dieter schrieb:
> Es gibt auch Transistoren, da fallen nur 100...150 mV U_CE bei 50mA I_CE
> ab.

Ja, auch richtig.

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ZXTN25020DZ.pdf

von Manfred (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Zum Vergleich: TSM210N02CX
> Nice!

Gibt bei R* sogar den dazu passenden P-FET TSM260P02, 40mOhm@1,8V
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/TSM260P02CX.pdf

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