Hallo zusammen,
ich brauche einen N-Kanal Mosfet, um ein paar stromfressende ICs bei
Bedarf ein- und ausschalten zu können. Wichtig ist, dass die
Thresholdspannung deutlich kleiner als 3V ist. Ich möchte einen
Mikrocontroller mit einer Knopfzelle betreiben. Diese wird eine
Nennspannung von 3V aufweisen(CR2032).
Ich habe bei Mouser nur folgendes gefunden:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Rectron/RM3A6N30S2?qs=w%2fv1CP2dgqqVB0fWDbhzAw%3d%3d
Mit dem Filter habe ich nur diesen gefunden. Gibt es noch andere oder
gibt es bei kleineren Thresholdspannung weniger Auswahl?
MfG
Threshold ist das eine, definierter Rds bei bestimmter Gatespannung das
andere. Du schreibst nicht, wie viel "stromfressend" genau ist.
Eigentlich ist die Auswahl mittlerweile so schlecht nicht.
Bist du dir sicher, dass du einen N-Kanal-FET brauchst? Wenn man Vcc
der ICs schalten will, würde man wohl eher P-Kanal nehmen. Da ist
(prinzipbedingt) die Auswahl geringer, aber mehr als 10 A bei 2 V
Gatespannung bekommt man auch da problemlos:
https://www.mouser.de/datasheet/2/427/si4459bdy-1313699.pdf
Jörg W. schrieb:> Threshold ist das eine, definierter Rds bei bestimmter> Gatespannung das> andere. Du schreibst nicht, wie viel "stromfressend" genau ist.> Eigentlich ist die Auswahl mittlerweile so schlecht nicht.>> Bist du dir sicher, dass du einen N-Kanal-FET brauchst? Wenn man Vcc> der ICs schalten will, würde man wohl eher P-Kanal nehmen. Da ist> (prinzipbedingt) die Auswahl geringer, aber mehr als 10 A bei 2 V> Gatespannung bekommt man auch da problemlos:>> https://www.mouser.de/datasheet/2/427/si4459bdy-1313699.pdf
Stromverbrauch wird etwa bei 350mA liegen. Ich will den Mosfet als
Low-Side Schalter einsetzen.
@VR schrieb:> Stromverbrauch wird etwa bei 350mA liegen. Ich will den Mosfet als> Low-Side Schalter einsetzen.
ICs den Gnd zu klauen, ist meist keine gute Idee.
Aber du wirst wohl wissen, warum.
@VR schrieb:> ich brauche einen N-Kanal Mosfet, um ein paar stromfressende ICs bei> Bedarf ein- und ausschalten zu können.
Einem IC die Masse wegzunehmen um es zu schalten ist eine
gaaanz schlechte Idee.
Jörg W. schrieb:> Threshold ist das eine, definierter Rds bei bestimmter Gatespannung das> andere.
Richtig, ich bin einfach davon ausgegangen das der TO schon Ugs meinte
bei dem der Transistor vernünftig schaltet = kleiner Rdson.
> Du schreibst nicht, wie viel "stromfressend" genau ist.> Eigentlich ist die Auswahl mittlerweile so schlecht nicht.
Stimmt auch, wollte ich auch erst nachfragen. Dann dachte ich aber was
sollen „stromfressende“ ICs schon aufnehmen? Deswegen einfach der Tipp
ins blaue mit dem IRLML2502.
Die Auswahl ist wirklich nicht schlecht, es gibt auch welche die mit 1,8
Volt gut schalten.
Wobei der Einwand, der nun auch von mehreren Seiten kommt, besser Vcc zu
schalten wohl berechtigt ist.
@VR schrieb:> Stromverbrauch wird etwa bei 350mA liegen. Ich will den Mosfet als> Low-Side Schalter einsetzen.
Aus einer Knopfzelle?
bist du dir sicher, dass das möglich ist?
Prüf lieber nochmal den Innenwiderstand nach. Je nach Knopfzelle könnte
das nicht mehr möglich sein.
Ein Problem wirst du möglicherweise bekommen:
Wenn du die Pufferkondensatoren der IC hart auf deine Versorgung
schaltest, musst du sicherstellen, dass die nicht zu weit
zusammenbricht.
Also muss da ein Kondensator rein. Ein Kerko mit 10µF kannst z.B. den
Einschaltpeak eines 100nF einigermaßen abfangen. Ein Elko oder Tantal
beispielsweise aber nicht.
Eine weitere Sache:
Wenn du Lowside schaltest, nimmst du dem IC seinen Massebezug. Dessen
Pins gehen effektiv auf HIGH - Grund ist die ESD-Schutzbeschaltung. Das
ist dir klar?
Mein Rat wäre daher: Schalte Highside (also die 3V3 mittels PMOS), das
kann man mit einem IRLML6402 machen. Der geht auch mit 3V, und ist auch
spezifiziert dafür.
@VR schrieb:> möchte einen> Mikrocontroller mit einer Knopfzelle betreiben. Diese wird eine> Nennspannung von 3V aufweisen(CR2032).@VR schrieb:> Stromverbrauch wird etwa bei 350mA liegen.
350mA aus einer CR2032? Und wovon träumst du nachts?
Wenn du die CR2032 mit einem dicken ELko stützt, dann kannst du 350mA
Impulse für ein paar Dutzend µs ziehen. Mehr nicht.
Den Anwendungsfall "ein stromhungriges IC nur bedarfsweise einschalten"
kann ich unter diesen Umständen nicht erkennen. Daß ein L-Side Schalter
dafür i.d.R. die falsche Wahl ist, wurde zwar schon gesagt, kann aber
IMHO gar nicht genug betont werden.
@VR schrieb:> Wichtig ist, dass die> Thresholdspannung deutlich kleiner als 3V ist. Ich möchte einen> Mikrocontroller mit einer Knopfzelle betreiben. Diese wird eine> Nennspannung von 3V aufweisen(CR2032).
Und zwar wirklich DEUTLICH, denn diese 3V Zelle ist erst bei 2V
entladen.
(dazu müsste man aber Datenblätter lesen, urgh
http://data.energizer.com/pdfs/cr2032.pdf )
Und damit ein MOSFET bei einer Gate-Spannugn von 2V etwas sicher
einschalten kann, müsste deine UGS(th), was die Spannung ist, unter der
er sicher SPERRT, unter 1V liegen, denn danach kommt zwischen 1V dun 2V
erst mal der lineare Bereich des MOSFETs mit hohem Spannungsabfall
zwischen D und S bevor er beim doppelten der UGS(th) voll
durchgeschaltet ist.
@VR schrieb:> Stromverbrauch wird etwa bei 350mA liegen.
Aus einer CR2035 ???? Du meinstest sicherlich 350uA...... (warum liest
eigentlich kein Schwein Datenblätter...)
@VR schrieb:> will den Mosfet als Low-Side Schalter einsetzen.
Also ein N-MOSFET. Da hätte die
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.2
N-MOSFET der bei 1.8V immerhin 3.5A durchschaltet: DMG6968U (36mOhm 20V
6.5A ab 4.5V UGS)
N-MOSFET der bei 1.5V immerhin 1.5A durchschaltet: RUQ050N02 (20V 5A ab
2.5V UGS)
N-MOSFET der bei 1.2V immerhin 4.5A durchschaltet: DMN1019 (41 mOhm 12V
SC59 9.3A ab 4.5V UGS)
N-MOSFET der bei 1.2V immerhin 1.3A durchschaltet: Si8424DB (77mOhm 8V
MICRO FOOT 12.2A bei 4.5V UGS)
N-MOSFET der bei 0.9V nur 10mA durchschaltet: RYC002N05/RYE002N05 (50V
200mA ab 1.5V UGS)
oder für P-Kanal bei high side schalten:
P-MOSFET der bei 1.8V immerhin 1.8A durchschaltet FDN304 (100mOhm SOT23
20V 2.4A an 4.5V UGS)
P-MOSFET der bei 1.8V immerhin 4A durchschaltet: FDC604 (60mOhm
SuperSOT-6 20V 5.5A bei 4.5V UGS)
P-MOSFET der bei 1.8V immerhin 1.6A durchschaltet: RQ6C065BC (50mOhm
SOT457 20V 6.5A bei 2.5V UGS)
P-MOSFET der bei 1.5V immerhin 1A durchschaltet FDG332 (20V SC70-6 2.6A
bei 4.5V UGS)
P-MOSFET der bei 1.5V immerhin 1A durchschaltet AO3415A (20V SOT23 4A
bei 4.5V UGS Reichelt)
Axel S. schrieb:> 350mA aus einer CR2032? Und wovon träumst du nachts?
Ja ja...schon gut. Ich habe nicht genauer hingesehen. Das was ich
brauche ist dann wohl eher eine CR2477 mit genug Reserven.
Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern
ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.
https://www.elektroniknet.de/design-elektronik/halbleiter/was-man-wissen-muss-299.html
Was spielt das denn für eine Rolle, wenn die U(th) eh 0V beträgt, dann
sperrt der Mosfet doch so oder so. Dann spielt das doch keine Rolle ob
High-Side oder Low-Side. Oder?
MfG
@VR schrieb:> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.>> https://www.elektroniknet.de/design-elektronik/halbleiter/was-man-wissen-muss-299.html
In dem Beitrag steht ja auch nichts über Dein Problem.
Wenn D bei einer Digitalschaltung die Minusversorgung
schalten willst, musst Du normalerweise gleichzeitig
auch alle Eingänge dieser Schaltung abtrennen. Sonst
wird oft Deine Schaltung über diese Eingänge weiter
versorgt und zieht Strom.
@VR schrieb:> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.
deine IC sind doch mit ihren Eingängen sicher an einem µC
Wie reagirt nun wenn dieser Eingang keinen GND Bezug mehr hat weil du
das GND per low side auschaltest?
Deswegen damit der GND Bezug nicht weggeht für high und low schaltet man
VCC aus, also hi side.
Wenn du in der Seilbahngondel stehst und dich an der Haltestange
festhälts hast du kein Problem wenn das Dach plötzlich abhebt, aber wehe
der Boden ist plötzlich weg, dann brauchst du sehr starke Arme.
@VR schrieb:> Axel S. schrieb:>> 350mA aus einer CR2032? Und wovon träumst du nachts?>> Ja ja...schon gut. Ich habe nicht genauer hingesehen. Das was ich> brauche ist dann wohl eher eine CR2477 mit genug Reserven.
Nein, auch eine CR2477 liefert keine 350mA. Die wurde ja eh in Frage
gestellt. Sind es tatsächlich 350mA?
Wie kommst Du auf die Versorgung mit Knopfzellen und deren möglicher
Belastbarkeit?:
Beispiel DB CR2477:
https://www.renata.com/fileadmin/downloads/productsheets/lithium/3V_lithium/CR2477N_data_sheet_v07.pdf
Du kannst einer CR2477 nicht ca. 3 Stunden lang 350mA entnehmen, nur
weil sie 950mAh Kapazität hat.
Jörg R. schrieb:> Nein, auch eine CR2477 liefert keine 350mA. Die wurde ja eh in Frage> gestellt. Sind es tatsächlich 350mA?
Ja geschätzte 350mA sind es. Das soll ein IoT Projekt werden. Ich wollte
unter anderem folgendes WiFi Modul einsetzen:
https://eckstein-shop.de/AI-Thinker-ESP8266-ESP-12E-Serial-WIFI-Wireless-Remote-Control-Module
Da kommen noch anderes Zeug hinzu und ich wäre bei ungefähr 350mA. Durch
den Mosfet wollte ich halt Bauteile abschalten, damit die Schaltung mir
die Knopfzelle nicht leer saugt. Also nur bei Bedarf wird etwas in der
Schaltung eingeschaltet.
@VR schrieb:> Ja geschätzte 350mA sind es.
Dann musst Du dich von der Versorgung über Knopfzellen verabschiden. Bei
350mA knickt die sofort ein, aufgrund des hohen Innenwiderstands.
Hast Du das DB mal angesehen?
Das geht, aber nur mit High Side Schaltern, einem fetten Puffer Elko
(Stichwort: Gold- oder Supercap), den du mit den maximal 2,5mA, die die
Knopfzelle liefert, auflädst.
Nach etlichen Lademinuten kannst du dann für wenige Sekunden senden,
dann ist für viele Minuten wieder ebbe...
Für Batterieanwendungen wurde Bluetooth LE entworfen. Schau lieber, ob
du nicht damit besser was machst, und dann in der Bluetooth Reichweite
ein WLAN Gateway welches am Stromnetz hängt, anders wird das nix.
@VR schrieb:> Axel S. schrieb:>> 350mA aus einer CR2032? Und wovon träumst du nachts?>> Ja ja...schon gut. Ich habe nicht genauer hingesehen. Das was ich> brauche ist dann wohl eher eine CR2477 mit genug Reserven.
Auch nicht. Schau in ein einschlägiges Datenblatt, z.B.
https://na.industrial.panasonic.com/sites/default/pidsa/files/panasonic-lithium-cr2477-datasheet.pdf
Gibt dir das nicht zu denken, daß die Diagramme beim Entladestrom nicht
mal bis 3mA gehen? Das ist Faktor >100 weniger als deine 350mA.
PS: das von Jörg verlinkte Datenblatt sagt sogar konkret an: "Max.(imum)
Cont.(inuous) Discharge Current 2.5 mA"
> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.
Dein IC wird mit seinen übrigen Anschlüssen ja nicht in der Luft hängen,
sondern wahrscheinlich mit deinem µC verbunden sein. Wenn der µC jetzt
einen Eingang auf L hält, du dem IC aber den Vss Pin hochohmig
schaltest, was glaubst du was dann passiert? Schon mal die
Schutzschaltung eines CMOS-Eingangs in einem einschlägigen Datenblatt
angesehen? Die mit den Dioden nach Vss und Vdd?
> Was spielt das denn für eine Rolle, wenn die U(th) eh 0V beträgt, dann> sperrt der Mosfet doch so oder so. Dann spielt das doch keine Rolle ob> High-Side oder Low-Side. Oder?
Du faselst. U_th ist nie 0V. Und H-Side vs. L-Side unterscheidet sich
schon dadurch, daß man normalerweise (für Batterieanwendungen: immer)
für die H-Side einen p-Kanal MOSFET braucht.
@VR schrieb:> geschätzte 350mA sind es. Das soll ein IoT Projekt werden.
Dann vergiß Lithium-Primärzellen. Ein LiPo Akku könnte passen.
@VR schrieb:> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.
Ganz einfach:
Du machst GND auf.
Das heißt, das Potential von GND bei deinem IC driftet gegen 3,3V.
Problem:
Es gibt immer Dioden zwischen GND und deinem Pin. Dann ist GND aber
plötzlich 3V3. Stell dir vor, alle Leitungen würden über Dioden auf 3V3
gehen.
Du musst alle Leitungen, die zu dem IC gehen, hochohmig oder auf 3V3
schalten. Ein ziemlicher Aufwand, und so nicht immer möglich. GND ist
leichter.
Übrigens ist das Problem andersrum auch existent, wenn auch nicht so
schlimm: Eine UART zum Beispiel darfst du nicht einfach anlassen. TX ist
default aktiv HIGH, damit kann man wunderbar ausgeschaltete ICs braten.
Ich habe schon ganze Platinen versehentlich auf "UART-TX-Versorgung"
laufen lassen.
Hmm, warum läuft der Kram, die Versorgung ist doch aus !?!? ;-)
Deine IoT Last ist ein ESP8266, richtig?
Falls ja: Den kannst du nie und nimmer mit einer Knopfzelle betreiben.
Auch nicht wenn du Spagat im Kopfstand machst.
hinz schrieb:> Jörg R. schrieb:>> Nein, auch eine CR2477 liefert keine 350mA.>> CR123A kann das.
Eine CR123A ist auch recht klein und hat noch etwas mehr Kapazität.
Trotzdem halte ich die Art von Stromversorgung, für das eas der TO
vorhat, nicht für die richtige Lösung. Allerdings gibt es auch keine
Zahlen was wann und wie lange an Strom aufgenommen wird.
Axel S. schrieb:> U_th ist nie 0V.
Noch nie was von Enhancement-MOSFET gehört? Für die paar mA, die man aus
einer Knopfzelle bekommt, könnten die aktuell verfügbaren sogar
ausreichen.
Axel S. schrieb:> PS: das von Jörg verlinkte Datenblatt sagt sogar konkret an: "Max.(imum)> Cont.(inuous) Discharge Current 2.5 mA"
Und der ist bei der CR2477 sogar geringer als bei der CR2032.
@TO
Es wäre ja schön wenn Du dich mal zur Wahl der Stromversorgung äußern
würdest. Angaben über die Art der Belastung wären auch hilfreich. Also
Standby, Dauer und Häufigkeit der Pulsbelastung usw.
qwertzuiopü+ schrieb:> Axel S. schrieb:>> U_th ist nie 0V.>> Noch nie was von Enhancement-MOSFET gehört?qwertzuiopü+ schrieb:> Depletion meinte ich natürlich...
Auch der hat keine U_th von 0V.
Nochmal zur Erinnerung: U_th aka Threshold Voltage ist die Gate-Source
Spannung, bei der der MOSFET gerade noch nicht leitet. Für
Kleinleistungs-MOSFET wird dafür typisch ein Drainstrom von 250µA
hergenommen und für Enhancement-FET wird Gate mit Drain verbunden (U_gs
= U_ds). Letzteres geht für Depletion-FET natürlich nicht.
Einen Depletion-MOSFET zeichnet aus, daß der Drainstrom für U_gs=0V
deutlich größer als 0 ist. So ein FET sperrt erst bei "verkehrt herum"
angelegter Gatespannung, ein n-Kanal Depletion MOSFET also bei einer
negativen Gate-Source Spannung. Entsprechend ist U-th für einen solchen
MOSFET dann negativ.
Axel S. schrieb:> Einen Depletion-MOSFET zeichnet aus, daß der Drainstrom für U_gs=0V> deutlich größer als 0 ist. So ein FET sperrt erst bei "verkehrt herum"> angelegter Gatespannung, ein n-Kanal Depletion MOSFET also bei einer> negativen Gate-Source Spannung. Entsprechend ist U-th für einen solchen> MOSFET dann negativ.
Ja, aber rein physikalisch wäre es nicht unmöglich, eine
Threshold-Spannung auf 0V zu legen, wenn man die Austrittsarbeit vom
Gate-Metall richtig wählt, die Dotierung anpasst, usw.
Wäre natürlich Schwachsinn, weil durch die Herstellungstoleranzen der
MOSFET mal früher, mal später leitet und deswegen bei 0V quasi
undefiniert ist, was ein wenig blöd ist.
Michael B. schrieb:> UGS(th), was die Spannung ist, unter der er sicher SPERRT
Ich möchte das noch einmal wiederholen. Es ist wichtig.
@VR schrieb:> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.> https://www.elektroniknet.de/design-elektronik/halbleiter/was-man-wissen-muss-299.html
Dort ist ja auch sonst nichts an die Last angeschlossen. Auch kein Bus
und keine Datenleitungen. Wenn man es tatsächlich so isoliert
betrachten kann, dann ist es in der Tat egal. Aber zeig doch mal
deinen Schaltplan, dann male ich dir den Strompfad ein, der das
vermeintlich "abgeschaltete" IC über die ESD-Schutzdioden weiterlaufen
lässt.
> Was meint ihr mit, dem IC seinen GND wegzuziehen? Ich habe mich gestern> ein wenig eingelesen und da wurde nicht über Nachteile geschrieben.
Im Datenblatt sind alle Spannungen auf die GND-Pins eines ICs bezogen.
Wenn du die GND-Pins von Masse wegschaltest un nur noch Vcc anliegen
hast, dann "möchten" die GND-Pins auf Vcc "hochgehen". Soweit kein
Problem.
Wenn du nun aber an einem anderen Pin des ICs noch Masse oder einfach
nur einen Low-Pegel anliegen hast, dann liegt dort bezogen auf die
GND-Pins -Vcc an. Und wenn Vcc 3V ist, dann sind die resultierenden -3V
idR. weit ausserhalb der Absolute Maximum Ratings des ICs.
Soweit die "Theorie". In der Praxis wird einfach eine Schutzdiode zu
leiten beginnen und den "GND" des ICs auf einen Pegel von ca. 2,5V
ziehen. Fazit: das IC "läuft" irgendwie weiter, obwohl es abgeschaltet
ist.
Das passiert übrigens auch, wenn du die Vcc abschaltest und an einem
IC-Eingang noch High anliegt.
Faizt: wenn du die Masse wegschaltest, dann musst du alle Eingangspins
des ICs ebenfalls auf Vcc legen. Oder wenn du Vcc wegschaltest, musst du
die Eingangspins auf GND legen.
soso... schrieb:> TX ist default aktiv HIGH, damit kann man wunderbar ausgeschaltete ICs> braten. Ich habe schon ganze Platinen versehentlich auf> "UART-TX-Versorgung" laufen lassen.
Man kann auf diese Art "bewusst" µC betreiben:
Beitrag "Re: Bosch E-Bike Antrieb Geschwindigkeitssensor"https://hackaday.com/2018/01/05/attiny-chip-abused-in-rfid-application/
Diese "parasitäre Versorgung" machen im echten Leben aber nur entweder
solche, die keine oder solche, die viel Ahnung haben... ;-)
