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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fragen zu Schaltungen mittels MOSFET


Autor: Eduard Steinberg (rfk)
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Hallo, mein aktuelles Projekt ist ein batteriebetriebener und mit einem 
ATmega32 (3,3V) gesteuerter Fernauslöser für meine Kamera. Leider ist 
das Kamerainterface nicht öffentlich spezifiziert, weshalb meine einzige 
Informationsquelle ein zerlegter mechanischer Fernauslöser ist.

Aus der Kamera kommen drei Leitungen: CAM_GND, CAM_FOCUS und 
CAM_SHUTTER. Mit einem Multimeter konnte ich folgende Potenziale messen:

CAM_FOCUS / CAM_GND: ca. 4.6V
CAM_SHUTTER / CAM_GND: 0V
CAM_SHUTTER / CAM_FOCUS: 0V

Die Funktionsweise des Fernauslösers ist einfach, zum Fokussieren wird 
CAM_FOCUS mit CAM_GND kurzgeschlossen, zum Auslösen kommt noch 
CAM_SHUTTER dazu. Im Anhang habe ich mir dazu die Schaltung CAM.png 
mit zwei N-Kanal MOSFETs überlegt, zu der ich noch Fragen habe (ich bin 
kein Elektrotechniker):

1. Kann das überhaupt so funktionieren?
2. Ist es ratsam, einen Widerstand zwischen Gate und Controller-Port zu 
setzen? Falls ja, wie hoch?
3. Da die Kamera teuer ist, möchte ich sie um jeden Preis vor 
irgendwelchen Problemen bewahren. Gibt es daher noch irgendwelche 
Schutzmechanismen?

Weiterhin möchte ich zur Visualisierung der Einstellungen ein 
beleuchtetes LCD (EA DOGM 16x3) anschließen, welches getrennt sowohl 
dimm- (PWM) als auch abschaltbar ist. Display und Beleuchtung werden 
ebenfalls mit 3,3V betrieben, ersteres benötigt laut Datenblatt ca. 
250µA, letzteres bis zu 80mA. Dafür habe ich die Schaltung LCD.png mit 
zwei P-Kanal MOSFETs, zu der ich die gleichen Fragen habe:

1. Funktioniert die Schaltung?
2. Muss ein Widerstand zwischen Gate und Controller-Port? Wie hoch?

Für Anregungen bin ich natürlich offen. Danke vorab!

Autor: MaWin (Gast)
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> 1. Kann das überhaupt so funktionieren?

Nein.
Ein IRF630 schaltet erst bei 10V zuverlässig durch, er ist kein 
LogicLevel MOSFET. Nimm IRF7301 und 15V Z-Dioden die die Anschlüsse 
schützen

> 2. Ist es ratsam, einen Widerstand zwischen Gate und Controller-Port zu
> setzen? Falls ja, wie hoch?

Nein. Angstwiderstand. Remineszenz an bipolare Transistoren.

> > 3. Da die Kamera teuer ist, möchte ich sie um jeden Preis vor
> irgendwelchen Problemen bewahren. Gibt es daher noch irgendwelche
> Schutzmechanismen?

Da du keine Spannung is sie hineingibt, hast du kein Problem.

          Kameraanschlüsse
               |   |
   GND  --|>|--+   +--|<|-- GND
          ZD15 |   |  ZD15
uC Focus -----|I   I|-- uC Shutter
               |   |
               +-+-+
                 |
       GND von uC und Kamera

> 1. Funktioniert die Schaltung?

Nein. Du brauchst LogicLevel PMOSFETs wie IRF7324.
Zwischen VCC und GND des Displays würde ich nich 100nF klemmen.

> 2. Muss ein Widerstand zwischen Gate und Controller-Port? Wie hoch?

Nein. Angstwiderstand. Remineszenz an bipolare Transistoren.

Autor: Eduard Steinberg (rfk)
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Danke für deine Antwort.

MaWin schrieb:
> Nein.
> Ein IRF630 schaltet erst bei 10V zuverlässig durch, er ist kein
> LogicLevel MOSFET. Nimm IRF7301 und 15V Z-Dioden die die Anschlüsse
> schützen

Laut Datenblatt ist der IRF630 doch Logic Level MOSFET (Ugs = 2..4V)?
Aus Interesse, was bringen die die Z-Dioden hier genau? Und warum 15V?

> Nein. Du brauchst LogicLevel PMOSFETs wie IRF7324.

Auch das kann ich nicht nachvollziehen, denn im Datenblatt ist beim 
IRF5305 ebenfalls Ugs = -2..-4V angegeben.

> Zwischen VCC und GND des Displays würde ich nich 100nF klemmen.

Warum? In der Beispielschaltung im Datenblatt des Displays ist davon 
keine Rede.

> Nein. Angstwiderstand. Remineszenz an bipolare Transistoren.

Trotz der Ansteuerung über PWM (bei vermutlich wenigen kHz)?

Autor: MaWin (Gast)
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> Laut Datenblatt ist der IRF630 doch Logic Level MOSFET

Das steht im Datenblatt wo ? Bzw. in welchem Daetnblatt ? Link angeben.

> (Ugs = 2..4V)?

Ugsth ?
Ja, irgendwann zwischen 2 und 4 V fängt der MOSFET an gerade eben aus 
dem Sperrzustand zu kommen und schon glorreiche 250uA durchzulassen.

Dann gäbe es noch Figure 6, saturation characteristics, demnach fliesst 
bei Ansteueung zwischen 4V und 5V einige Ampere, zumindest wenn man mehr 
als 1V zwischen D und S zulässt. Hast du auch gelesen daß dieses 
Diagramm für TYPISCHE MOSFETs gilt ? Typisch heisst, die Abweichung der 
notwendigen Gate-Spannung kann durchaus 1:2 betragen. So wie auch die 
Abweichung der dokumentiertn Ugsth. Du hättest eine Schaltung der 
Konstruktionsart "kann gehen oder auch nicht gehen"

> Aus Interesse, was bringen die die Z-Dioden hier genau? Und warum 15V?

Der MOSFET hält nicht beliebig viel Spannung aus, egal ob nun ein 200V 
oder 20V Typ verlauft wird. Fasst du den Kontakt an (man kennt dfas, 
gerade den Acryl-Pullover ausgezogen und es funkt schon mit 2 Mio Volt) 
kannst du den MOSFET beschädigen. Also leitet die Z-Diode höhere 
Spannungen ab. 15V reicht auch für den simpelsten 20V MOSFET.

> Warum? In der Beispielschaltung im Datenblatt des Displays ist davon
> keine Rede.

Stimmt, die sind im Display sicher schon eingebaut, man wird keinen 
zusätzlich benötigen.

> Trotz der Ansteuerung über PWM (bei vermutlich wenigen kHz)?

Trotz ? Wegen ! Der Widerstand behindert vorsätzlich das umschalten.
Warum sollte man die Schaltimpulse ungenauer übertragen wollen als nötig 
?

Autor: Eduard Steinberg (rfk)
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MaWin schrieb:
> Dann gäbe es noch Figure 6, saturation characteristics, demnach fliesst
> bei Ansteueung zwischen 4V und 5V einige Ampere, zumindest wenn man mehr
> als 1V zwischen D und S zulässt. Hast du auch gelesen daß dieses
> Diagramm für TYPISCHE MOSFETs gilt ? Typisch heisst, die Abweichung der
> notwendigen Gate-Spannung kann durchaus 1:2 betragen. So wie auch die
> Abweichung der dokumentiertn Ugsth. Du hättest eine Schaltung der
> Konstruktionsart "kann gehen oder auch nicht gehen"

Autsch, das habe ich übersehen. Danke für den Hinweis! Deine SMD-MOSFET 
Vorschläge helfen mir leider nicht, da ich die Schaltung auf einer 
Lochrasterplatine aufbauen will.

Als passenden N-Kanal FET konnte ich bei Reichelt den BS108 oder IRLZ34N 
finden. Wären die was? Die Suche nach einem P-Kanal gestaltet sich dabei 
schon schwieriger, der einzige halbwegs akzeptable MOSFET wäre ein 
IRF9540. Da ich laut Datenblatt beim einen nur ca. 250µA (LCD) und beim 
anderen maximal 80mA (LCD Backlight) benötige, könnte der doch passen?

> Der MOSFET hält nicht beliebig viel Spannung aus, egal ob nun ein 200V
> oder 20V Typ verlauft wird. Fasst du den Kontakt an (man kennt dfas,
> gerade den Acryl-Pullover ausgezogen und es funkt schon mit 2 Mio Volt)
> kannst du den MOSFET beschädigen. Also leitet die Z-Diode höhere
> Spannungen ab. 15V reicht auch für den simpelsten 20V MOSFET.

Verstanden, danke.

> Trotz ? Wegen ! Der Widerstand behindert vorsätzlich das umschalten.
> Warum sollte man die Schaltimpulse ungenauer übertragen wollen als nötig
> ?

Ich meine, hier im Forum verschiedene Meinungen gelesen zu haben. Kann 
mich aber auch irren.

Was hältst du von einem 100K Pull-down Widerstand zwischen FET und Port, 
damit sich die parasitäre Gate/Drain Kapazität auch dann entladen kann, 
wenn der Controller-Port hochohmig ist (Reset-Zustand tristate)?

Danke für deine Hilfe.

Autor: Mine Fields (Gast)
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Eduard Steinberg schrieb:
> Ich meine, hier im Forum verschiedene Meinungen gelesen zu haben. Kann
> mich aber auch irren.

Ja, ich habe eine andere Meinung. Man muss doch recht viele 
Rahmenbedingungen beachten, um zu beantworten, ob ein Gatewiderstand 
vielleicht nicht verkehrt ist.

Funktionieren wird es in den allermeisten Fällen ohne.

Eduard Steinberg schrieb:
> Was hältst du von einem 100K Pull-down Widerstand zwischen FET und Port,
> damit sich die parasitäre Gate/Drain Kapazität auch dann entladen kann,
> wenn der Controller-Port hochohmig ist (Reset-Zustand tristate)?

Das ist in jedem Fall eine gute Idee.

Autor: MaWin (Gast)
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> wäre ein IRF9540.

Kein LogicLevel MOSFET. Der ist so steinalt, da wusste man noch nicht 
was LogicLevel überhaupt heisst.

>  BS108 oder IRLZ34N finden. Wären die was?

Geh'n so, leidlich, sind halt auch steinalt, der IRLZ etwas gross, der 
BS108 aus der Reihe "Philips hat auch mal mit geklauten Masken was aus 
Silizium gepresst so wie vorher die DDR, was da nun genau geklaut wurde 
wissen wir nicht, entsprechend mies ist das Datenblatt".

> Ich meine, hier im Forum verschiedene Meinungen gelesen zu haben.

Viele Leute haben Angst.

Die wenigsten einen Grund, wie die Verhinderung schneller Flanken damit 
sie die EMV-Prüfung bestehen, denn so was ist für Hobbyisten irrelevant.

Autor: Eduard Steinberg (rfk)
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MaWin schrieb:
>> wäre ein IRF9540.
>
> Kein LogicLevel MOSFET. Der ist so steinalt, da wusste man noch nicht
> was LogicLevel überhaupt heisst.

Ich bin für Alternativen offen. Es muss doch bei Reichelt einen Logic 
Level P-Kanal MOSFET für Lochrasterplatinen geben? Oder soll ich auch 
hier besser einen BS108 N-Kanal nehmen und damit beim LCD GND (Pin 27) 
und CSB (Pin 38) schalten? Müsste doch auch gehen.

Autor: MaWin (Gast)
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> Müsste doch auch gehen.

Wenn du beachtest, daß dann nicht der Strom nach GND über die aus LOW 
liegenden Datenleitungen abfliessen kann...

Da das Display nur 250uA braucht, kannst du es auch einfach direkt an 
einen PortPin hängen, und den auf HI schalten um das Display mit Strom 
zu verorgen.

Und für's Backlight 4 PortPins patallel.

Autor: Eduard Steinberg (rfk)
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MaWin schrieb:
> Da das Display nur 250uA braucht, kannst du es auch einfach direkt an
> einen PortPin hängen, und den auf HI schalten um das Display mit Strom
> zu verorgen.

Genau so werde ich es machen! Die Beleuchtung schalte ich dann aber 
trotzdem lieber per BS108. Danke!

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