Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Maximale Spannung an UND-Gatter-Ausgang


von Electric S. (electricsheep)


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Hallo,
einen UND-Gatter-Ausgang, der in der Luft hängt oder auf Masse gezogen 
wird (74HC03), möchte ich mit einem Pullup-Widerstand auf 12V ziehen 
(Ansteuerung eines Mosfet).
Im Datenblatt des Gatters steht jedoch, dass Vo maximal 7V ist/sein 
darf.
Gilt das nur für Gatter, die die Ausgangspins auf Vcc ziehen, und ich 
kann meine 12V an den Pin hängen? Oder soll ich noch einen Widerstand 
zwischen Pullup und Pin legen?

Vielen Dank schonmal! :)

von Jasch (Gast)


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Electric S. schrieb:
> Hallo,
> einen UND-Gatter-Ausgang, der in der Luft hängt oder auf Masse gezogen
> wird (74HC03), möchte ich mit einem Pullup-Widerstand auf 12V ziehen
> (Ansteuerung eines Mosfet).

Hmm, schau Dir doch mal an wie so eine Ausgangsstufe aufgebaut ist. Da 
ist ein FET nach Vcc und einer nach Masse. Was passiert wenn Du den 
Ausgang auf eine höhere Spannung als Vcc zwingst?

> Im Datenblatt des Gatters steht jedoch, dass Vo maximal 7V ist/sein
> darf.
> Gilt das nur für Gatter, die die Ausgangspins auf Vcc ziehen, und ich
> kann meine 12V an den Pin hängen? Oder soll ich noch einen Widerstand
> zwischen Pullup und Pin legen?

Pullup ist etwas für Eingänge, man kann nicht einfach überall höhere 
Spannungen als Vcc anlegen... ;-) Na gut, es gibt Open Collector.

Ich denke da wird eher ein Transistor oder FET fällig sein. Low-Side. 
Invertiert die Logik wenn ich mich zu später Stunde nicht täusche.

von Electric S. (electricsheep)


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Jasch schrieb:
> Hmm, schau Dir doch mal an wie so eine Ausgangsstufe aufgebaut ist. Da
> ist ein FET nach Vcc und einer nach Masse.
>
> Pullup ist etwas für Eingänge, man kann nicht einfach überall höhere
> Spannungen als Vcc anlegen... ;-) Na gut, es gibt Open Collector.
>
> Ich denke da wird eher ein Transistor oder FET fällig sein. Low-Side.
> Invertiert die Logik wenn ich mich zu später Stunde nicht täusche.

Und genau das ist der große Vorteil beim 74HC03. Er hat schon eine 
invertierte Logik mit Open-Collector-Ausgang, und nur einem 
Low-Side-FET. :)

> Was passiert wenn Du den
> Ausgang auf eine höhere Spannung als Vcc zwingst?

Das weiß ich leider nicht, und möchte ich auch nicht ausprobieren. ;)

von (prx) A. K. (prx)


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Das 74HC03 enthält kein AND Gates, sondern NAND.
Gut: Es hat keine Push-Pull sondern Open-Drain Ausgänge.
Schlecht: Die sind dennoch nur bis 6V verwendbar. Wirklich.

Die Angabe der 6V (7V abs max) ist ernst gemeint und bezieht sich 
natürlich auf den High-Zustand, also offen.

von Electric S. (electricsheep)


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Ok, vielen Dank!
Wikipedia schreibt etwas anderes, aber vielleicht trifft das bei diesem 
Gate nicht zu:
"Because the pull up resistor is external and need not be connected to 
the chip supply voltage, a lower or higher voltage can be used instead. 
Open collector circuits are therefore sometimes used to interface 
different families of devices that have different operating logic 
voltage levels or to control external circuitry that requires a higher 
voltage (e.g., a 12 V relay)."

Kann ich das Gate mit einem Widerstand schützen? Dieser sollte nur klein 
im Vergleich zum Pullup sein, sonst zieht das Gate die Spannung nicht 
runter.

von (prx) A. K. (prx)


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Electric S. schrieb:
> Wikipedia schreibt etwas anderes,

Nicht wirklich, weil "sometimes" nicht mit "immer" übersetzt werden 
darf. Es gibt in der TTL Serie auch ICs mit Open Collector Ausgängen, 
die eine höhere Spannung verkraften, wie beispielsweise 30V beim 7407 
Treiber.

> Kann ich das Gate mit einem Widerstand schützen?

Nein. Gewöhn dich dran: Ohne Treiber- bzw. Pegelwander-Stufe werden mit 
dem 74HC03-Ausgang keine 12V draus.

von Electric S. (electricsheep)


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Ok, sehr schade...

Noch eine Frage, vielleicht löst diese das Problem:
Was passiert, wenn ich bei einem P-Kanal-Mosfet das Gate (Eingang) 
hochohmig schalte? Schaltet er dann an oder aus, oder einfach irgendwie?

von (prx) A. K. (prx)


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Eher "irgendwie".

von Electric S. (electricsheep)


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Ok, danke. :)
Und wenn ich zwischen das NAND-Gatter und den Pullup-Widerstand genügend 
Dioden schalte, damit sich die Spannung reduziert? (Geht das mit 
Z-Dioden?)

von (prx) A. K. (prx)


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Spar dir das Gewürge mit Notlösungen, die nur halb funktionieren, und 
mach eine MOSFET-Treiberstufe rein.

Die Z-Dioden-Variante so hinzudeichseln, dass die Z-Dioden die 
aufgedruckte Spannung liefern und der P-FET sowohl vollständig 
durchschaltet als auch vollständig abschaltet ist nicht trivial.

von Electric S. (electricsheep)


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Ok, vielen Dank! Dann ändere ich nochmal meine Pläne für eine solche 
Treiberstufe. ;)

Optokoppler würden funktionieren?

von (prx) A. K. (prx)


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Ja.

von Werner (Gast)


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Electric S. schrieb:
> Optokoppler würden funktionieren?

Schon, aber warum nimmst du nicht einfach ein 74HC00 und hängst da einen 
N-Kanal MOSFET hinter. Ob das der richtig Weg ist, hängt natürlich davon 
ab, was auf der 12V-Leitung genau dran hängt bzw. passieren soll.

von MaWin (Gast)


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Als Pegelwandler von 5V aus 12V zur Ansteuerung eines MOSFETs
eignet sich:

74LS07/74LS17 mit Pull-Up Widerstand wären geeignet,
aber es gibt dafür echte MOSFET-Treiber wie MC34151,
mit denen schaltet der MOSFET schneller (was nicht
immer nötig ist).

Zwischenlösung sind zwechentfremdete LED-Treiber wie
TLC5928 auch mit 1k Pull Up, damit kann man 16 MOSFETs
bedienen wenn nicht 1 uC Pin  -> 1 MOSFET sein muß.

von Harald W. (wilhelms)


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Electric S. schrieb:
> Hallo,
> einen UND-Gatter-Ausgang, der in der Luft hängt oder auf Masse gezogen
> wird (74HC03), möchte ich mit einem Pullup-Widerstand auf 12V ziehen
> (Ansteuerung eines Mosfet).

Nimm doch einen Treiber aus der 4000-er Serie. Der schafft die
12V problemlos.
Gruss
Harald

von Electric S. (electricsheep)


Angehängte Dateien:

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Ok, jetzt habe ich hoffentlich eine mögliche Lösung gefunden, Schaltplan 
ist angehängt. Macht die Schaltung so Sinn?

Vielen Dank! :)

PS: Was muss ich an die beiden VCC anschließen? Einmal 5V und einmal 
12V, oder beide 12V?

von Falk B. (falk)


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@  Electric S. (electricsheep)

>Ok, jetzt habe ich hoffentlich eine mögliche Lösung gefunden, Schaltplan
>ist angehängt. Macht die Schaltung so Sinn?

Nö. Zeichne einen VOLLSTÄNDIGEN, soliden Stromlaufplan. Und es gibt jede 
Menge MOSFET-Treiber, die man mit 5V Pegel ansteuern kann. Und eine 
H-Brücke ist DEUTLICH mehr als zwei Treiber und vier MOSFETs.

Für den Anfang ist es besser, was Fertiges zu utzen, siehe [[H-Brücken 
Übersicht]].

von Electric S. (electricsheep)


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Vielen Dank! Eine fertige H-Brücke möchte ich nicht nutzen, da die 
meisten für zu wenig Leistung ausgelegt sind.

Falk Brunner schrieb:
> Und es gibt jede
> Menge MOSFET-Treiber, die man mit 5V Pegel ansteuern kann.
Der IR2121 ist schon ok, oder?

Falk Brunner schrieb:
> Und eine
> H-Brücke ist DEUTLICH mehr als zwei Treiber und vier MOSFETs.
Oh, und was noch? Zwei OR-Gatter hab ich noch in den Schaltplan 
eingefügt, angesteuert wird das von einem Mikrocontroller. Nur die 
Beschaltung der Treiber hab ich mal weggelassen.

Morgen zeichne ich einen vollständigen Plan von Hand, das geht deutlich 
schneller. :)

von (prx) A. K. (prx)


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Electric S. schrieb:
> Vielen Dank! Eine fertige H-Brücke möchte ich nicht nutzen, da die
> meisten für zu wenig Leistung ausgelegt sind.

Um wieviel geht es denn?

Ein 100V MOSFET ist bei 12V nicht unbedingt erste Wahl.

von Electric S. (electricsheep)


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A. K. schrieb:
> Um wieviel geht es denn?
>
> Ein 100V MOSFET ist bei 12V nicht unbedingt erste Wahl.

Mhm, ich verwende IRF530 und IRF9540 zur Motoransteuerung.
2A-H-Brücken werden im Betrieb sehr warm, und die Schaltung sollte sehr 
robust sein. :)

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