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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistorschalter für Versorgungsspannung


Autor: fuchs (Gast)
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Hallo, ich habe ein Mikrocontroller-hauptboard, an den via Datenstecker 
eine Anzeigeeinheit gesteckt werden soll, die aber aus Stromspargründen 
nicht immer eingeschaltet sein soll. Die 12V-Spannung fürs Anzeigeboard 
soll also unterbrechbar gestaltet werden.

Per Relais kein Ding. Aber per Transistor? Irgendwie habe ich ja kein 
Bezugspotential am Emitter. Kann das so klappen?

1. Bild: Relais
2. Bild: Per Transistor

Autor: fuchs (Gast)
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Kann das klappen?

Autor: Michael (Gast)
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Sofern Ube genügend groß ist warum net. Aber ich könnte mir vorstellen, 
dass das das Problem ist. Wäre ein PNP nicht sinnvoller in diesem Fall? 
Oder gar ein MOS?

Autor: Michael (Gast)
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Hab grad mal schnell was ausgegraben was ich so als Elektronischen 
Schalter verwende. Wo NE555 steht müssten dann deine 12 V sein und bei 
IOWarrior müsste dein MC-Anschluss sein. Dann sollte das ohne Probleme 
gehen.

Autor: yalu (Gast)
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Um mit dem 3,3V- oder 5V-Ausgang des Mikrocontrollers die 12V schalten
zu können, braucht man zwei Transistoren: Einen, um den Logik-Pegel
auf 12V anzuheben, und den eigentlichen Schalttransistor. Im Bild sind
zwei Beispiele, wie es gemacht werden kann. T2 und T4 müssen
entsprechend dem Strombedarf des Anzeigeboards ausgelegt werden.

Autor: fuchs (Gast)
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Danke für die Tips, so werd ichs bauen. Aber mal ne Frage: Wo ist die 
Grenze, ab der ich den Logikpegel mit nem zweiten Transistor anheben 
muss? Wenn ich 5V schalten wollte, müsste ich das nicht?

Autor: fuchs (Gast)
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Hier z.B. (1. Bild "Schalten gegen GND", 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor...)

Warum kann man da anscheinend doch direkt 12V mit 5V AVR schalten?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Bei Spannungen ueber dem Logig (Schaltpegel) muss du die Spannung 
anheben.
Also bei Spannungen ueber 5V.

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Warum kann man da anscheinend doch direkt 12V mit 5V AVR schalten?

Weil du nicht den + Pol schaltest sondern den GND

Autor: fuchs (Gast)
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oki, alles klar :).

Autor: fuchs (Gast)
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Hmm, doch nochmal ne Frage: Ein P-Kanal-Mosfet mit kleinem R_On und 
gleichzeitig günstig (muss nur ca. 0,3A abkönnen) ist recht schwer zu 
finden. Was spricht gegen einen N-kanal?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du mit dem N-Kanal die positive Versorgungsspannung schalten willst 
muss die Gatespannung ueber der Versorgungsspannung liegen. Das heist 
z.B bei einem Logik-Level FET und 12V Versorgung sollte das Gate auf 
rund 17V liegen. Die Spannung am Gate liegt immer um den Betrag 
Gate-Source-Threshold Spannung ueber der Source. Ist wie bei NPN 
Transistoren da ist die Basisspannung immer 0.7V hoeher als die Spannung 
am Emitter.

Gruss Helmi

Autor: yalu (Gast)
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> Hmm, doch nochmal ne Frage: Ein P-Kanal-Mosfet mit kleinem R_On und
> gleichzeitig günstig (muss nur ca. 0,3A abkönnen) ist recht schwer
> zu finden. Was spricht gegen einen N-kanal?

Das RDSon spielt bei 12V und 0,3A praktisch keine Rolle. Selbst bei
1Ohm beträgt der Spannungsabfall gerade einmal 0,3V. Fast alle Typen
haben aber deutlich weniger als 1Ohm. Auch die Spannungsfestigkeit ist
bei 12V kaum ein Auschlusskriterium. Du brauchst also nur bei den
einschlägigen Händlern die Liste durchzugehen und zu schauen, wo der
Preis am niedrigsten ist :)

Was ich bei Kessler auf die Schnelle gefunden habe:

  IRLML5103  SOT-23  0,6Ohm    0,76A  30V  0,14€
  IRLML5203  SOT-23  0,098Ohm  3A     30V  0,15€

Sind die zu teuer? Oder zu groß?

Den IRLML5203 gibt es auch bei CSD für 0,21€.

Autor: bitte!!! (Gast)
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bss84, irlml6402, siehe
Standardbauelemente

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Hallo zusammen.
Ich bin ein Neuling in der Halbleiter-Technik und habe ein änliches 
Problem wie beschrieben, jedoch möchte ich mit 5V 24V schalten (+ Pol). 
Das Problem ist, dass der Transistor mind. 13A aushalten müsste. Gehe 
ich da richtig in der Annahme, dass ich es mit einem Transistor nicht 
erreichen kann, weil der Spannungspegel angehoben werden müsste und 
daher mehrere verwenden? Gibt es vielleicht eine geschicktere Lösung?

Gruß,
Andi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Andreas H. schrieb:
> Gibt es vielleicht eine geschicktere Lösung?

P-Channel Mosfet nehmen.

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Helmut Lenzen schrieb:
> P-Channel Mosfet nehmen.

Komme ich dann mit einem aus?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Andreas H. schrieb:
> Komme ich dann mit einem aus?

Das kommt ganz auf den Type an. Schau mal auf der Seite von IRF und such 
dir was aus.

Autor: Horst H. (horst_h44)
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Beim Schalten von 13A ist eine Potentialtrennung über ein Relais 
durchaus zu empfehlen. Und direkte einfache Ansteuer-ICs für Relais gibt 
es auch, wie z.B. beim iC-Haus auf 
http://www.ichaus.biz/keyword/Relay/Solenoid%20Drivers . Auch gibt es 
dort die deutsches Datenblätter dazu. Die Schaltung kann auch nach der 
Einschaltphase den Strom auf den Haltestrom absenken, und so fast 50% 
Leistung einsparen. Bei Batteriebetrieb besonders zu begrüßen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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@Andreas H.:
Bitte hänge nächstes Mal eine neue Frage nicht an einen alten Thread an,
sondern mach einen neuen Thread auf und verweise per Link auf alte
Threads, die mit dem Thema im Zusammenhang stehen und für potentielle
Beantworter der Frage von Interesse sein könnten. Sonst müssen die Leser
immer erst den aktuellen Einstiegspunkt im Thread finden, um sinnvoll
auf deine Fragen antworten zu können.

Helmut Lenzen schrieb:
> P-Channel Mosfet nehmen.

Das schon, er braucht aber einen zusätzlichen Transistor, um den Mosfet
anzusteuern. Außerdem muss sichergestellt werden, dass das Limit für Ugs
nicht überschritten wird.

In diesem Beispiel könnte man bspw. R6=10k und R5=12k dimensionieren, so
dass bei einer Eingangsspannung von 24V Ugs=10,9V ist:

  Beitrag "Re: Transistorschalter für Versorgungsspannung"

Alternativ könnte man die GND-Leitung mit einem Logic-Level-N-Mosfet
schalten, das würde den Ansteuertransistor einsparen. Das geht aber nur,
wenn an der gleichen Spannungsquelle nicht noch andere Verbraucher
angeschlossen sind, die nicht über GND geschaltet werden und die eine
Verbindung zu dem mit dem N-Mosfet geschalteten Verbraucher haben
(Signalleitungen o.ä.).

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Yalu X. schrieb:
> Bitte hänge nächstes Mal eine neue Frage nicht an einen alten Thread an,
> sondern mach einen neuen Thread auf und verweise per Link auf alte
> Threads, die mit dem Thema im Zusammenhang stehen und für potentielle
> Beantworter der Frage von Interesse sein könnten. Sonst müssen die Leser
> immer erst den aktuellen Einstiegspunkt im Thread finden, um sinnvoll
> auf deine Fragen antworten zu können.

Sorry! Werd mich dran halten.

Horst H. schrieb:
> Beim Schalten von 13A ist eine Potentialtrennung über ein Relais
> durchaus zu empfehlen.

Was spricht denn dagegen, mit einem Optokoppler zu schalten?
Falls es was hilft: Geschaltet sollte mittels eines c167cs.

Yalu X. schrieb:
> In diesem Beispiel könnte man bspw. R6=10k und R5=12k dimensionieren, so
> dass bei einer Eingangsspannung von 24V Ugs=10,9V ist

Warum sollte Ugs=10,9V sein?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Andreas H. schrieb:
> Warum sollte Ugs=10,9V sein?

Bei 5V schalten die meisten P-Mosfets noch nicht richtig durch, bei mehr
als 20V kann der Mosfet kaputtgehen. 10…12V ist meist ein guter Mittel- 
weg.

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Yalu X. schrieb:
> In diesem Beispiel könnte man bspw. R6=10k und R5=12k dimensionieren, so
> dass bei einer Eingangsspannung von 24V Ugs=10,9V ist:

Kann das funktionieren?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Andreas H. schrieb:
> Kann das funktionieren?

Ja. Wie schnell willst du dem FET schalten? Für langsame Schaltvorgänge 
reicht es.

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Ja. Wie schnell willst du dem FET schalten? Für langsame Schaltvorgänge
> reicht es.

Die Schaltgeschwindigkeit ist nicht allzu hoch. 2-4 Hz sind ausreichend. 
Wichtiger ist, dass die Ansprechzeit nach dem Schalten max. 250 ms 
beträgt.

Autor: ML (Gast)
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Ist der FET nicht falschrum?
So würde doch der Strom permanent über die Diode fließen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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ML schrieb:
> Ist der FET nicht falschrum?

Doch, und R3 muss dann auf die andere Seite.

Alternativ kann Versorgung und Verbraucher getauscht werden, dann
passt's auch.


Andreas H. schrieb:
> Wichtiger ist, dass die Ansprechzeit nach dem Schalten max. 250 ms
> beträgt.

Ich habe mal eine etwas modifizierte Schaltung mit einem sehr großen
Mosfet (Rdson=4,5mΩ, Eingangskapazität=9,5nF) simuliert. Die Ansprech-
zeit bleiben immer noch unter 200µs. Wenn es schneller gehen soll, kann
man die Widerstände verkleinern.

In dieser modifizierten Schaltung arbeitet Q1 als Konstantstromquelle
mit etwa 1,1mA, so dass im aktiven Zustand an R1 unabhängig von der
Versorgungsspannung eine Spannung von etwa 9V abfällt. Die Schaltung
funktioniert damit ohne Einschränkungen in einem Versorgungsspannungs-
bereich von 14…30V. Da Q1 nicht in Sättigung gerät, wird das zudem das
Ausschalten noch etwas beschleunigt.

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Besten Dank! Habe es eben simuliert - genau das habe ich gesucht.
Letzte Frage zum Schluss: Welche Vorteile würde mir ein Optokoppler an 
dieser Stelle bringen?

Gruß,
Andi

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Hört sich jetzt hart an, aber vergiß den ganzen Kram

und sieh Dir den BTS555 an.

Ist All-in-Wonder-Type als Relais-Ersatz...

Autor: Andreas H. (andreas_h32)
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Bernd Rüter schrieb:
> Hört sich jetzt hart an, aber vergiß den ganzen Kram
>
> und sieh Dir den BTS555 an.
>
> Ist All-in-Wonder-Type als Relais-Ersatz...

Danke! Ist auch noch recht günstig!

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