12V, 5V und 0V auf einer Leitung umschalten

[Chris (Gast)]

Hallo,
Ich habe vor auf ein und der selben Leitung zwischen 12V, 5V und 0V um 
zu schalten, es müssen 200mA Ausgangsstrom gewährleistet werden.
Auf dem Bild im Anhang seht ihr meinen Schaltungsaufbau, bei dem ich nun 
das Problem festgestellt habe, dass wenn ich mit dem µC auf 12V am 
Ausgang schalte die Diode im p-channel Mosfet M9 leitend wird. Dieses 
Problem ist zwar behoben, wenn ich eine Schottky-Diode hinter M9 
schalte, jedoch habe ich dann keine 5V mehr am Ausgang (~4,7V), wenn M9 
leitend wird. Gibt es eine Möglichkeit diese 12V von den 5V anders zu 
trennen?
Ich habe auch schon an eine Variante mit einem Multiplexer gedacht, wo 
ich 3 Eingänge auf einen Ausgang umschalten kann. Jedoch besteht da das 
Problem, dass ich keinen Multiplexer gefunden habe, der 12V 
Eingangsspannung ab kann. Habt ihr da vielleicht einen Tip? Den Strom 
könnte ich ja dann über einen Spannungsfolger bereitstellen.
Relais kommen für mich nicht in Frage.
Vielen Dank schon mal für eure Hilfe!
Gruß Chris

[Chris (Gast)]

Das Logikgatter ist natürlich ein NOR und kein XOR.

[Philipp F. (philipp5054)]

Hallo Chris,
wie wäre es mit einem OP? Und dementsprechender Analog Elektronik davor? 
Bin mir nicht sicher aber 200mA sind ja jetzt nicht unbedingt die Welt!?

Gruß Marc

[Chris (Gast)]

Hi Marc,
danke dir erst einmal für deine schnelle Antwort.
Mit einem OP hab ich es auch schonmal versucht (Schaltung siehe Anhang). 
Jedoch war da das Problem, das ich keine OPs gefunden habe, die 1,4W 
abkönnen, welche aus dem 7V Spannungsabfall und den 200mA entstehen und 
gleichzeitig noch Rail to Rail sind. Damit ich auch wirklich 12V am 
Ausgang zur Verfügung habe.
Gruß Chris

[MaWin (Gast)]

> Das Logikgatter ist natürlich ein NOR und kein XOR.

Dennoch gäbe es beim Umschalten einen Moment, wo beide MOSFETs leiten, 
von 12V nach 0V, also ein shoot thru Kurzschluss auftritt. Die Schaltung 
taugt also sowieso nichts.

Mit bipolaren low sat Transistoren aufgebaut geht das gerade eben so, 
weil die nach Datenblatt oft 7V Ube Reverse aushalten.

Üblich wäre ein Spannungsregler, wei LM317, dessen Ausgangsspannung 
umgeschaltet wird.

Falls du auch Strom annehmen musst und nicht nur liefern musst, ist aber 
ein Leistungs-OpAmp die bessere Wahl, und wenn es ein L272 nicht tut 
weil man nahe an die Rail will eben ein OPA567.

[Timm T. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Üblich wäre ein Spannungsregler, wei LM317, dessen Ausgangsspannung
> umgeschaltet wird.

Der hat bis zu 3V drop.

Freunde Dich mit Variante Schottky-Diode an.

Wenn Du wirklich ohne Spannungsverlust schalten willst, geht das nur mit 
einem Relais. Bis 200mA könnte man auch in Richtung Reed-Relais schauen, 
dann sollte die folgende Schaltung aber keinen großen Lade-C haben.

Den Transistor gegen GND kannst Du wahrscheinlich durch einen Widerstand 
10k oder so ersetzen, oder musst Du da aktiv gegen GND ableiten?

[Uwe (Gast)]

Dead time zwischen dem Umschalten !

[Hans (Gast)]

> Auf dem Bild im Anhang seht ihr meinen Schaltungsaufbau, bei dem ich nun
> das Problem festgestellt habe, dass wenn ich mit dem µC auf 12V am
> Ausgang schalte die Diode im p-channel Mosfet M9 leitend wird. Dieses
> Problem ist zwar behoben, wenn ich eine Schottky-Diode hinter M9
> schalte, jedoch habe ich dann keine 5V mehr am Ausgang (~4,7V), wenn M9
> leitend wird.

Wenn du auf Transitorebene bleichen möchtest, kannst du statt der Diode 
einen weitern MOSFET antiseriell verschalten.

Zum Schalten selbst: erst trennen - dann verbinden.

Ein Leistungs-OPA könnte die einfache Wahl sein.

[Timm T. (Gast)]

Hans schrieb:
> Wenn du auf Transitorebene bleichen möchtest, kannst du statt der Diode
> einen weitern MOSFET antiseriell verschalten.

Der dann wie angesteuert wird? Noch ne Hilfsspannung einführen?

> Ein Leistungs-OPA könnte die einfache Wahl sein.

Es gibt keinen Leistungs-OPV, der Rail-to-Rail macht und nicht 
mindestens 200..400mV dropout bei 200mA hat. Dann kann er auch die 
Schottky-Diode nehmen...

Wenn die 12V Versorgung auch 14 oder 15V liefern können, liesse sich das 
einfach mit nem 317 erschlagen...

[MaWin (Gast)]

> Es gibt keinen Leistungs-OPV, der Rail-to-Rail macht und nicht
> mindestens 200..400mV dropout bei 200mA hat

Also der von mir genannte OPA567 kommt auf 20mV an die Rail bei 200mA,
aber ich hab übersehen daß er nur 5.5V aushält.

[Hans (Gast)]

> Der dann wie angesteuert wird? Noch ne Hilfsspannung einführen?

Wenn du nicht weißt was antiseriell ist(deine bemerkung zeigt das), dann 
kann und will ich dir nicht helfen. Ich fühle mich beim besten Willen 
nicht dazu berufen hier Nachhilfeuntericht zu geben.

Ohne eigenes Denken geht es nun einmal nicht.

[Timm T. (Gast)]

MaWin schrieb:
> Also der von mir genannte OPA567 kommt auf 20mV an die Rail bei 200mA,
> aber ich hab übersehen daß er nur 5.5V aushält.

Stimmt, aber die 5V sind da blöd. Sobald die OPV mehr Spannung können, 
ist schnell Essig mit R2R...

Hans schrieb:
> Wenn du nicht weißt was antiseriell ist

Ich hab schon MOSFETs antiseriell verbaut, da hast Du noch... ;-)

Dann mach doch mal nen Plan, wie Du Dir das vorstellst. NMOS oder PMOS? 
Davor oder dahinter? Wie ansteuern?

[Timm T. (Gast)]

Laut Simu sollte es so gehen.

Man beachte, dass das Gate von M2-M3 gegen +12V vorgespannt sein muss, 
sonst öffnen die beim Anlegen der 12V.

Ist 12V geschalten, sperrt M3 den Strom durch die Body-Diode von M2. Ist 
5V geschalten, überbrückt M3 seine eigene Body-Diode. Sind beide 
geschalten, speist 12V in die 5V ein, da keine Diode wirksam.

Spannungsabfall laut Simu um die 12mV.

Die 100k vielleicht bis auf 10k verringern.