derzeit arbeite ich an einem Projekt, bei dem ich 5 kleine 5-Volt-Pumpen steuern muss. Die Pumpen sollen mit meinem Pi Pico ohne PWM gesteuert werden, also nur on/off. Jede Pumpe zieht 200mA. Ich würde sie alle nacheinander einschalten, dass der Akku nicht so sehr belastet wird. Akkus in Reihe liefern also etwa 5V, der Pi hat einen Spannungswandler mit 3,3V vorgeschaltet.
Ich habe viel recherchiert und bin auf den ULN2003-Darlington-Transistor gestoßen, der perfekt für meine Anforderungen zu sein scheint. Allerdings bin ich mir nicht sicher, ob er mit 3,3 Volt oder 5 Volt TTL-Signal betrieben werden kann. Außerdem hat er eine relativ hohe Sättigungsspannung, die nach meinem Verständnis von den 5 Volt abgezogen wird, die dem Motor zur Verfügung stehen sollen. Das ist natürlich ungünstig.
Ich habe auch einen TPIC 2701N gefunden, der wäre super, ist aber nirgends mehr lieferbar.
Gibt es Alternativen mit weniger Verlusten und sicherer 3,3V TTL- Ansteuerung? Ansonsten würde vermutlich nur die Ansteuerung über 5 einzelne Transistoren möglich sein, oder gibt es noch andere Optionen?
Ich wäre sehr dankbar für jede Hilfe und jeden Ratschlag.
Ich habe viel recherchiert und bin auf den ULN2003-Darlington-Transistor
gestoßen, der perfekt für meine Anforderungen zu sein scheint.
Naja, perfekt war er vor 30 Jahren. Funktionieren wird er aber auch heute noch.
Allerdings bin ich mir nicht sicher, ob er mit 3,3 Volt oder 5 Volt
TTL-Signal betrieben werden kann.
Das ist ein simples Array von bipolaren Darlington-Transistoren. Auch mit 3,3V kommst du locker über deren Basis-Schwellspannung.
Und dann kommt's nur noch auf den Strom an, den die Quelle (also der steuernde µC-Pin) zu liefern vermag. Der bestimmt vor allem eins: die Geschwindigkeit, mit der du schalten kannst. Aber auch den Strom, die die Dinger am Ausgang letzlich "sinken" können. Eingangsstrom und Ausgangstrom steht in einem bestimmten Verhältnis, das bestimmt wird duch die Großsignalverstärkung des Darlington-Transistors. Und die steht garantiert im Datenblatt, da bin ich zu 100% sicher.
Gibt es Alternativen mit weniger Verlusten und sicherer 3,3V TTL-
Ansteuerung?
Ja, du kannst spezielle Transistoren, sogenannte MOSFETs verwenden. Das Akronym MOSFET stammt von der englischen Bezeichnung Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor. Bei denen hängt der Spannungsabfall vom R_DS(on) und vom Strom ab.
Wieviel Strom zieht dein Pumpenmotor im Einschaltmoment?
Die Großsignalverstärkung des Darlington-Transistors steht
garantiert im Datenblatt, da bin ich zu 100% sicher.
Im Datenblatt stehe die Verstärkung nur für den ULN2001A (hFE = 1000). Mein Ausgang kann 20mA liefern. Die Verstärkung auf 200mA für die Pumpe ist kein Problem, da bin ich mir relativ sicher.
Ein Logic Level MOSFET, der mit 3,3V sicher schaltet. Z.B. SI2302DS,
IRF7401 und viele andere.
Siehe MOSFET-Übersicht
Danke :) das sieht gut aus, werde ich mal durchlesen. Ein IC wie der ULN mit MOSFET- Technologie wäre das beste, evtl finde ich das dort ja.
Ist mein Verständnis der "Collecor-emitter saturation voltage" richtig? Sie wird mit max 1,3V bei 200mA Ic angegeben. Diese Spannung fällt ab und steht im Laststromkreis nicht mehr für die Pumpe zur Verfügung?
Ist mein Verständnis der "Collecor-emitter saturation voltage" richtig?
Sie wird mit max 1,3V bei 200mA Ic angegeben. Diese Spannung fällt ab
und steht im Laststromkreis nicht mehr für die Pumpe zur Verfügung?
So ist es.
Bei MOSFETs ist das "Äquivalent" Rdson. Muß man halt bloß nach dem Ohmschen Gesetz verrechnen, um den Spannungsdrop zu ermitteln.
Ich ... bin auf den ULN2003-Darlington-Transistor gestoßen
Du hast einen steinalten Zombie ausgegraben. Sieh dir mal die Sättigungsspannung dieses Dings an: da bleiben dank Darlington von deinen 5V mit ein wenig Pech nur noch 3,4V für den Motor.
Deshalb gibt es den ULN2801A. Der funktioniert auch mit 3V Ansteuerung,
wenn man den Widerstand am Eingang passend wählt.
Für 200mA reicht auch der ULN2803. Das hatten wir vor kurzem im erwähnten Beitrag "Re: ULN2803 Widerstand" in epischer Länge ausdiskutiert.
Aber es bleibt dabei: auch der ist eine schlechte Wahl für Batterieanwendungen, weil er dank der Ucesat bei 5V für einen Wirkungsgrad um die 70% sorgt.
Für diese Aufgabe würde ich einen LL-Mosfet genommen werden. Und 5 solcher kleinen SOT23 Fets sind allemal kleiner als ein ULNirgendwas.
Sieh dir mal die Sättigungsspannung dieses Dings an: da bleiben dank
Darlington von deinen 5V mit ein wenig Pech nur noch 3,4V für den Motor.
Sieh es einfach als Sanftanlauf. Solange der Motor sich an die angegebenen 200mA hält, bleiben für ihn typisch 4V und mindestens 3,7V. Bei der Pumpe ist angegeben: "Betriebsspannung: 3 - 5 V".
Bei 5 Pumpen würde mir eher die Kühlung Sorge bereiten. Hier kommt es auf das (unbekannte) Einsatzszenario an. Wenn die Pumpen immer einzeln laufen, wäre das kein Problem.
Da ist das Datenblatt anderer Meinung: "For ULN2803A (each driver for 5V, TTL/CMOS)". Aber das bezieht sich natürlich auf die vollen 500mA.
Noch ist nicht klar, ob sich die angegebene Stromaufnahme von max. 200 mA auf den Lauf der Pumpe oder auf den Anlaufstrom bezieht.
Für diese Aufgabe würde ich einen LL-Mosfet genommen werden. Und 5
solcher kleinen SOT23 Fets sind allemal kleiner als ein ULNirgendwas.
Das ist sicher die bessere Wahl. Die Frage ist, ob bei der Bauelementwahl auf eine SMD-Phobie Rücksicht genommen werden muss ;-)
Bei Verwendung von Einzel-FETs kämen noch Freilaufdioden dazu.
Für diese Aufgabe würde ich einen LL-Mosfet genommen werden. Und 5
solcher kleinen SOT23 Fets sind allemal kleiner als ein ULNirgendwas.
Das wuerde ich genauso sehen. Diese Teile sind einfach zu cool
und gut geworden als das man sie ignorieren kann. Und wenn man das
nicht will dann kann man ja auch moderne Driverbausteine nehmen.
Die ollen ULNs sind genauso modern und zeitgemaess wie ein LM741,
also runter damit von der Platine.
Da ist das Datenblatt anderer Meinung: "For ULN2803A (each driver for
5V, TTL/CMOS)". Aber das bezieht sich natürlich auf die vollen 500mA.
Dort im Link gibt es einen Datenblattauszug, der sich mit dem Thema und 200mA Laststrom genauer befasst. in dem Screenshot sieht man markiert, dass dafür eine Spannung von mindestens 2,4V und einen Strom im Bereich um 1mA braucht.
Die Pumpen sollen mit meinem Pi Pico ohne PWM gesteuert
werden, also nur on/off.
Lege die Schaltausgänge so, daß sie zumindest PWM-fähig sind. PWM ist nämlich die beste Option, um hohe Anlaufströme zu vermeiden.
Bei 200 mA gingen auch kleine Leistungstransistoren wie BC337. Je nach Typ -16, -25, -40 kann man in Verbindung mit dem Basiswiderstand (im 0,470 - 2,2 kOhm Bereich) den Ausgangsstrom begrenzen und damit Stromspitzen vermeiden. Dann ginge auch ein einfaches Einschalten ohne PWM. Die Verlustleistung ist gering.
Alles Geschmackssache.
Basierend auf den Vorschlägen werde ich einen LL MOSFET einsetzen. Ich habe den IRFML8244PBF gefunden, der für meine Zwecke geeignet zu sein scheint.
Da ich den ULN nicht mehr benutze, muss ich noch Freilaufdioden einbauen, da sie meines Wissens nach bei induktiven Lasten notwendig sind. Wäre eine 1N4001 ausreichend bzw. passend?
Um den Stromfluss beim Einschalten des MOSFETs vom Pico zu begrenzen, habe ich erfahren, dass ein kleiner Vorwiderstand von etwa 100 Ohm empfehlenswert ist. Die Schaltzeit ist nicht von großer Bedeutung. Außerdem werde ich einen Pull-Down-Widerstand hinzufügen (100kOhm), um einen undefinierten Zustand zu vermeiden.
Ist diese Konfiguration so stimmig oder gibt es etwas, das verbessert werden muss?
Ich danke euch im Voraus für jede Antwort. Ich bin noch relativ unerfahren in der Schaltungsauslegung und vor allem in der Bauteilauswahl.
Ich würde weder den IRF7401 noch den IRFML8244 nehmen, die haben nämlich eine max. VDS von 20/25 Volt. Ich habe mir schon mal einen IRF7401 mit einem kleinen Motor zerschossen (trotz parallel geschalteter Diode). Gehe mit eher mal auf 80 oder 100 Volt plus schnelle Diode.
Ich habe mir schon mal einen IRF7401 mit einem kleinen Motor
zerschossen (trotz parallel geschalteter Diode).
Meine Vermutung: zu langsam oder undefiniert geschaltet. Damit oder mit einem offenen Gate bekommt man die kleinen SOT23 Dinger ganz leicht kaputt.
Gehe mit eher mal auf 80 oder 100 Volt plus schnelle Diode.
Bei 5V Versorgung? Das ist tatsächlich mal "overrated". Würdest du dann für Netzspannung mit 350V-Zwischenkreis statt der üblichen 600V-Typen auch gleich Bauteile im 6kV-Bereich nehmen?
Um den Stromfluss beim Einschalten des MOSFETs vom Pico zu begrenzen,
habe ich erfahren, dass ein kleiner Vorwiderstand von etwa 100 Ohm
empfehlenswert ist.
1 MOhm ist wohl eher die richtige Größenordnung aber auch dann nicht sehr "geschickt", wenn man damit keinen Spannungsteiler aufbaut.
Wie geschrieben, würde ich eher Bipolartransistoren nehmen. Wenn FET, dann einen günstigen Wald- und Wiesentyp AO3400 bzw. AO3401.
Ich habe mal die Datenblätter von IRLML 6244 und AO3400 angeschaut. Beide sind minimal unterschiedlich (VDS, VGSth, IDS) welche ich davon nehme ist wahrscheinlich egal, beide passen gut oder :)
1 MOhm ist wohl eher die richtige Größenordnung aber auch dann nicht
sehr "geschickt", wenn man damit keinen Spannungsteiler aufbaut.
Du meinst den Rgs Widerstand aus der Skizze oben, richtig? Die Begründung verstehe ich leider nicht. Warum ist das ungeschickt?
Ist der 100 Ohm Gate-Widertand gut?
Wie kann man bei der Auswahl einer passenden Freilaufdiode vorgehen? Auf welche Werte muss man besonders acht geben?
Eigentlich überflüssig. Die Geschichte mit der Strombegrenzung ist eine Urban Legend die irgendjemand mal in die Welt gesetzt hat, der wohl deutlich nach der Einführung von "CMOS" geboren wurde.
Sonst hat man an der Stelle, wenn man es aus EMV-Gründen braucht, einen kleinen Widerstand (~10 Ohm) um parasitäre Schwingungen zu bedämpfen. (Gate-Kapazität und Leiterbahn-Induktivität bilden einen Schwingkreis)
Hat dieser irgendjemand wohl gesehen, und falsche Schlüsse daraus gezogen.
Aber, da du kein PWM machst, und die Schaltgeschwindigkeit ja eher egal ist: Lass die 100 Ohm drinnen, wenn du dann besser schlafen kannst.
Du meinst den Rgs Widerstand aus der Skizze oben, richtig? Die
Begründung verstehe ich leider nicht. Warum ist das ungeschickt?
Ist der 100 Ohm Gate-Widertand gut?
Wenn er gut aussieht, dann ist er gut. Für die Schaltung wird er nicht gebraucht.
Ein hochohmiger Widerstand vor dem Gate bildet mit der Gate-Kapazität einen Tiefpass. Aber "sauber" ist das nun nicht gerade.
Mach einfach irgendetwas, wo Du notfalls PWM nachrüsten kannst.
1 MOhm ist wohl eher die richtige Größenordnung aber auch dann nicht
sehr "geschickt", wenn man damit keinen Spannungsteiler aufbaut.
Ob der Treiber 100kΩ oder 1MΩ zusätzlich treiben muss, ist doch völlig egal und was argumentierst du da mit Spannungsteile 1:1.001 oder 1:1.0001?
Theoretisch kannst du da ein paar mV gewinnen, aber praktisch ist das ziemlich egal.
Ein hochohmiger Widerstand vor dem Gate bildet mit der Gate-Kapazität
einen Tiefpass. Aber "sauber" ist das nun nicht gerade.
Mach einfach irgendetwas, wo Du notfalls PWM nachrüsten kannst.
Und mit PWM eine 1N5817 oder SS14 oder etwas in der Art.
Da ich evtl. doch noch PWM nachrüsten will, werde ich eine 1N5817 wählen. Als MOSFET einen IRLML 6244 oder AO3400. Damit sollte das ganze dann wahrscheinlich funktionieren.
So ein Blödsinn, dann doch besser 10 MegOhm, damit der FET genug Zeit zum Abbrennen hat. Von mir aus mag er auch 1kOhm nehmen, aber mit 100 Ohm ist auch alles richtig gemacht.
Die UGSth interessiert niemanden, es geht um RDS(on), was für diesen
erst ab 4,5V spezifiziert ist.
Der Wert beschreibt einen einzigen Punkt der Kennlinie eines schlechten Exemplares des IRFML8244TRPbF, der für den Werbeblock auf Seite 1 des Datenblattes herausgegriffen wurde und sich auf einen Strom von 4.6A bezieht, sofern die Pulsbreite <400μs ist und das Tastverhältnis unter 2% liegt.
Auf Seite 3 findest du auch typische Ausgangskennlinien für andere U_GS.
Wenn du den IRLML6244 verwendest und deine Schaltung aus
Beitrag "Re: Fünf Pumpen mit PiPico Steuern"
dann klappts. Selbst bei PWM reicht übrigens eine UF4007 als Freilaufdiode dicke aus.
Hallo,
ich habe für solche Zwecke schon mehrfach IRLML0040 eingesetzt, hat prima funktioniert und ist bis 1A (weiter hab ich nicht getestet) völlig kalt geblieben.
So ein Blödsinn, dann doch besser 10 MegOhm, damit der FET genug Zeit
zum Abbrennen hat.
Bei Deinem sprachlichen und technischen Verständnis ist ja noch viel Potential nach oben. Du wirst es daher auch nicht schaffen, den FET unter den genannten Voraussetzungen zum "Abbrennen" zu bringen. Selbst ein linearer Betrieb wird Dir an keiner Fingerspitze eine Brandblase verpassen.
Der 6244 hat Reichelt für 22 cent, dessen Daten passen zu Deiner
Anwendung und 'rein zufällig' liegen diese auch in meinem Vorrat.
Meine AO3400 haben nur 6 Cent/Stk. gekostet: Augen auf beim Bauteilekauf ;-)
Die UGSth interessiert niemanden, es geht um RDS(on), was für diesen
erst ab 4,5V spezifiziert ist.
Der Wert beschreibt einen einzigen Punkt der Kennlinie eines schlechten
Exemplares des IRFML8244TRPbF,
Es gibt im µC-net hinreichend Diskussionen dazu. Und ja, RDS(on) ist ein garantierter Wert über alles Bauteile, der einzige, auf den ich mich im Schaltbetrieb verlassen darf. Für Felix' Anwendung sind solche Bauteile preiswert verfügbar, also muß man keine anderen verwenden, die typisch auch gehen könnten.
ich habe für solche Zwecke schon mehrfach IRLML0040 eingesetzt,
Wenn Du sie zufällig in der Schublade hattest, tue das. Wenn man sie erst bestellen muß, nimmt man andere Typen, die passend garantiert sind - sie wurden mehrfach benannt.
So ein Blödsinn, dann doch besser 10 MegOhm, damit der FET genug Zeit
zum Abbrennen hat.
Bei Deinem sprachlichen und technischen Verständnis ist ja noch viel
Potential nach oben.
Mein technisches Verständnis hat schon für komplexere Aufgaben ausgereicht.
Zu dem sprachlichen Verständnis: Es gehören Zwei dazu, einer der (unklar?) schreibt und einer, der es (miß?)versteht.
Für die beschriebene Aufgabe gibt es keinerlei Notwendigkeit, hochohmiger zu bauen, als Felix es entworfen hat.
Der 6244 hat Reichelt für 22 cent, dessen Daten passen zu Deiner
Anwendung und 'rein zufällig' liegen diese auch in meinem Vorrat.
Meine AO3400 haben nur 6 Cent/Stk. gekostet: Augen auf beim Bauteilekauf
;-)
Bei R* kostet er 16ct, aber es gibt immer Händler, die billiger oder teurer sind. Klar, wenn es geht, nehmen wir günstigere Preise gerne mit, auf der anderen Seite tun 5 Bauteile nicht wirklich in der Kasse weh.
Du wirst es daher auch nicht schaffen, den FET
unter den genannten Voraussetzungen zum "Abbrennen" zu bringen.
Es bleibt dabei, der Fet wird nicht abbrennen. Mit ein wenig technischem Verständnis leuchtet das jedem ein.
Mich stört, daß sich diese "Abbrenngerüchte" dann irgendwann verselbstständigen und an anderer Stelle nachgeplappert werden, so wie die o.g. 100 Ohm für vermeintlich langsame Anstiegszeit oder vor langer Zeit mal der 47 pF Kondensator am Reset-Eingang beim AVR in einer Lachzeitschrift.
