Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Versorgung abschalten und trotzdem geringer Spannungsabfall oder Stromverbrauch


von brechpunkt (Gast)


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Hallo,

ich eine Eingangsspannung von 5V und von 3,3V. Die 3,3V sollen einen 
Mikrocontroller versorgen. Während dieser im sleep-mode ist, soll er ein 
paar ICs (welche on-board sind) von de 3,3V trennen um mehr Strom sparen 
zu können.
Die 5V sollen ebenfalls getrennt werden können. Hier ist es aber auch 
ok, wenn die Spannung mal 500mV absinken sollte. Würden bei den 3,3V bis 
zu 500mV absinken, würde der ein oder andere IC unterversorgt sein.

Ist das ok, wenn ich die Spannung wie im Bild mit je einem MOSFET 
schalte oder würdet ihr einen anderen Weg gehen? (Relais möchte ich 
nicht einsetzen)

von brechpunkt (Gast)


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Bild

von brechpunkt (Gast)


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Hat keiner einen Tipp?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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brechpunkt schrieb:
> Ist das ok, wenn ich die Spannung wie im Bild mit je einem MOSFET
> schalte

Im Prinzip ja. Der Knackpunkt sind bei solchen Schaltungen aber die 
Details und genau die fehlen. Mal ein paar Stichpunkte:

- welche MOSFETs genau?
- wie genau angesteuert?
- was ist mit Leitungen zwischen dem dauerversorgten µC und den 
abgeschalteten Teilen der Schaltung?

Und natürlich mußt du dir im Klaren sein, daß kein MOSFET der Welt eine 
Spannung mit 0V Spannungsverlust schalten kann. Ein bisschen Verlust ist 
immer. Also überlege dir erstmal, wieviel Spannungsverlust jeweils 
tolerierbar ist (bei maximalem Strom) damit du danach die MOSFETs 
aussuchen kannst.

von Stefan F. (Gast)


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Wenn du mit MOSFET's nicht vertraut bist, spricht nichts dagegen, 
bipolare Transistoren zu verwenden. Auch damit kann man problemlos 
Spannungsverluste weit unter 500mV erreichen.

von Noch einer (Gast)


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Gibt nur 2 Probleme. P-Mosfet mit geringen Rds und 3 Volt Gatespannung 
sind recht selten. Und dann die 100k zwischen G und S nicht vergessen - 
damit der Mosfet sicher sperrt, bis der MC initialisiert ist.

von Pat W. (frankp)


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Such dir einen MOSFET mit sehr geringen RDSon aus, generell sollte das 
gehen, denk aber dran dass du für die im Bild gegebene Abschaltvariante 
p-Kanal FETs brauchst.

Gruß

von brechpunkt (Gast)


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Danke für die Antworten. Ich habe mal alle Datenblätter meiner ICs 
durchgeschaut. Die kleinste erlaubte Spannung für die 3V3 sind 3V. (Ein 
Paar mV Sicherheitsabstand wären aber sicher auch sinnvoll).

Wäre der IPD90P03P4L-04 als MOSFET ok?
http://www.farnell.com/datasheets/1836586.pdf

Er hat einen Rds von nur 4.1mΩ. Laut Kennlinie könnte ich vielleicht mit 
einer Ausgangsspannung von 3,1V rechnen. Allerdings bin ich mir beim Vgs 
nicht sicher. Im Datenblatt steht für Vgs etwas von +5/-16V, was mich 
ein wenig verwirrt.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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brechpunkt schrieb:
> Danke für die Antworten. Ich habe mal alle Datenblätter meiner ICs
> durchgeschaut. Die kleinste erlaubte Spannung für die 3V3 sind 3V.

OK. Dann sind also 300mV Spannungsverlust akzeptabel. Wenn deine IC 
100mA brauchen, dann dürfte der MOSFET im eingeschalteten Zustand bis 3 
Ohm Drain-Source-Widerstand haben.

> Wäre der IPD90P03P4L-04 als MOSFET ok?
> http://www.farnell.com/datasheets/1836586.pdf
>
> Er hat einen Rds von nur 4.1mΩ.

Bei Ansteuerung mit V_gs=-10V. Da S fest auf +3.3V liegt, müßtest du G 
dafür auf -6.7V bringen. Nicht so richtig praktisch, oder? Wenn wir 
davon ausgehen, daß der µC das Gate des MOSFETs nur auf entweder +3.3V 
oder 0V legen kann, dann brauchst du einen p-Kanal-MOSFET, dessen Rds_on 
für V_gs = -3.3V spezifiziert ist. Und der dann unter dem Grenzwert für 
deinen Verbrauch und 0.3V liegt.

> Im Datenblatt steht für Vgs etwas von +5/-16V, was mich
> ein wenig verwirrt.

Das steht unter "Maximum ratings". Also die Werte bis zu denen der 
Hersteller garantiert, daß der MOSFET diese "Behandlung" ohne bleibende 
Schäden übersteht. Was daran verstehst du nicht?

von brechpunkt (Gast)


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> Das steht unter "Maximum ratings"....Was daran verstehst du nicht?
Sorry, dass das die Maximum-Werte sind hatte ich übersehen.

>> Er hat einen Rds von nur 4.1mΩ.
> ...Bei Ansteuerung mit V_gs=-10V.
Ok, so ist das also gemeint. Ich werde mich nach einem anderen Typen 
umsehen. Um sicher zu gehen, dass ich nicht nochmal falsch liege, würde 
ich den dann gerne hier kurz nennen. Jetzt erst mal eine gute Nacht an 
euch und danke für die bisherige Hilfe :)

von John (Gast)


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brechpunkt schrieb:
> Wäre der IPD90P03P4L-04 als MOSFET ok?

Das ist ein 90A (in Worten: neunzig Ampere) Mosfet.
Wie viel Strom möchtest Du schalten?

von Frank K. (fchk)


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Du könntest auch einfach einen Spannungsregler mit 
Enable/Shutdown-Eingang nehmen und von den 5V speisen lassen.

zB
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22053C.pdf

von Dirk K. (dekoepi)


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Für mich klingt das spontan nach IRLML6402 oder AO3401 
(http://www.aosmd.com/pdfs/datasheet/AO3401.pdf) aus der Grabbelkiste, 
wenn weniger als 4A geschaltet werden sollen. Vgs -1,2 respektive -1,3V, 
schalten bei 3V also wohl ordentlich durch mit akzeptablem Rds(on). 
Fehlt halt, wieviel Last wirklich geschaltet werden soll.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang A. (Gast)


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Pat Wat schrieb:
> Such dir einen MOSFET mit sehr geringen RDSon aus

Wozu soll das notwendig sein?
Wenn da nur 1A fließen, braucht man keinen FET mit 4mΩ Rds_on

von John (Gast)


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von HildeK (Gast)


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Für solche Zwecke liebe ich den IRF7220:
Akzeptables DIP8-Gehäuse, gut mit 3.3V und weniger bedienbar, kleiner 
RDSon (typ. 12mΩ bei 2.5V UGS bzw. 8mΩ bei 4.5V UGS) und 8A...11A IDS, 
je nach Temperatur.
Nachteil: kann nur kleine Spannungen schalten, bis max. 14V, aber das 
ist üblicherweise kein Problem bei den Versorgungsspannungen von 
Digitalelektronik - und in deinem Fall auch nicht.
Über die Spannungsabfälle musst du dir keine Gedanken machen, die liegen 
dann locker in der Toleranz der Regler.

von brechpunkt (Gast)


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Recht herzlichen Dank für eure vielen Tipps.

> Für solche Zwecke liebe ich den IRF7220:
> Akzeptables DIP8-Gehäuse, gut mit 3.3V und weniger bedienbar, kleiner
> RDSon (typ. 12mΩ bei 2.5V UGS bzw. 8mΩ bei 4.5V UGS) und 8A...11A IDS,
> je nach Temperatur.

Der IRF7220 macht echt einen super Eindruck. Der IRF7425 kann sogar bis 
20V schalten (13mΩ bei 2.5V UGS bzw. 8.2mΩ bei 4.5V UGS).
Ich verstehe zwar nicht warum, aber er kostet sogar nur die Hälfte vom 
IRF7220.

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7425.pdf

von brechpunkt (Gast)


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Eine Frage hätte ich noch:
Sollte man eigentlich einen Kondensator VOR den MOSFET setzen, wenn man 
ihn als Schalter verwenden möchte?

von Helge A. (besupreme)


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Das hängt von der Stabilität deiner geregelten Spannung ab und von der 
Flankensteilheit, die läßt sich mit einem Gatewiderstend beeinflussen. 
Jedenfalls sollte dein Controller weiterlaufen, wenn du einschaltest ;)

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