Hallo zusammen!
Ich bräuchte mal ein wenig Unterstützung. Ich möchte gerne eine externe
Last schalten, aber habe ein wenig Probleme (mangels Erfahrung) bei der
Dimensionierung des ganzen.
Die zu schaltende Spannung beträgt 30V, die Steuerspannung ist 3,3V von
einem Mikrocontroller. Problematisch bei der Sache ist, dass die
schaltende Elektronik selber nahezu keinen Strom verbauchen darf. Ich
habe mir als Maximum selber jetzt erstmal 100µA gesetzt. Im Anhang habe
ich zwei Varianten angehängt, welche ich mir vorgestellt habe.
Variante A arbeitet mit einem P-Kanal MOSFET als Schalter für die
Versorgungsspannung und einem N-Kanal MOSFET als Steuerschalter. Da die
meisten MOSFETs nur maximal 20V Differenz am Gate vertragen habe ich den
Spannungsteiler eingebaut.
Variante B arbeitet mit einem PNP-Darlington-Transistor als Schalter für
die 30V und einem NPN als Steuerschalter. Den Darlington habe ich
gewählt, damit bei dem geringen Steuerstrom am Ausgang noch einigermaßen
was raus kommt. 100mA sollte der Ausgang schon bringen.
Jetzt habe ich das ganze unter anderem auch mal mit TI TINA simuliert
und stelle fest, dass auch bei ausgeschaltetem Transistor Ströme
fließen, was wahrscheinlich die Leckströme sind. In der Simulation habe
ich erstmal irgendwelche Transistoren genommen, da gibt es bestimmt auch
Unterschiede, aber die Problematik bleibt generell ja erhalten, nur eben
mehr oder weniger.
Jedenfalls reicht dieser Strom bei Schaltung A auf Grund der hohen
Widerstände bereits aus, dass VGS groß genug ist um den FET
aufzusteuern.
Sind beide Varianten Murks, oder gibt es irgendwelche Tricks, wie so
etwas intelligenter gemacht wird?
Ich habe auch bereits fertige High-Side Schalter von z.B. Infineon
gefunden, aber die verbrauchen alle rund 1mA.
Ich wäre euch sehr dankbar über ein wenig Hilfestellung.
Flo
Moin,
beides funktioniert prinzipell. Bei B fehlt ein Emitter-Basiswiderstand,
der den PNP-Transistor sicher sperrt, wenn der NPN nicht leitet. Den PNP
kannst du auch gegen einen Mosfet austauschen; dann aber auf die
maximale Gate-Source Spannung achten.
Flo schrieb:> Ich habe auch bereits fertige High-Side Schalter von z.B. Infineon> gefunden, aber die verbrauchen alle rund 1mA.
Den ziehen die aber aus der zu schaltenden Spannung. Die kann man
einfach mit einem Taster/Schalter nach GND einschalten, ganz ohne extra
Steuerstrom. Ich verwende die gerne, um mit kleinen Schaltern große
Ströme zu schalten, ohne zusätzliche Versorgung. Änliche Teile gibts
auch von LT.
MfG Klaus
Hi Klaus und hi Aufarbeit!
Da sieht man wieder, dass ich eine nicht unwichtige Randinfo vergessen
habe: Meine Schaltung soll ein schleifengespeister Sensor werden, also
4-20mA mit einem Schaltpunkt. Da der Strom von den High-Side-Schaltern
nach GND abfließt, trägt er zum Schleifenstrom bei und kann leider nicht
vernachlässigt werden.
Flo
@ Flo (Gast)
>Da sieht man wieder, dass ich eine nicht unwichtige Randinfo vergessen>habe: Meine Schaltung soll ein schleifengespeister Sensor werden, also>4-20mA mit einem Schaltpunkt. Da der Strom von den High-Side-Schaltern>nach GND abfließt, trägt er zum Schleifenstrom bei und kann leider nicht>vernachlässigt werden.
Das glaube ich nicht so ganz. Wo fließt denn der Laststrom hin? Mach mal
eine Skizze, wie das alles verschaltet werden soll. Denn die 30V sind
sicher NICHT deine 4-20mA Schleife sondern ein 2. Netzteil. Richtig?
Und dann fließt sowohl der Steuerstrom als auch der Laststrom eben
dorthin zurück.
Zu deiner MOSFET-Schaltung. Theoretisch ja, praktisch nein. Denn wenn
man einen MOSFET soo hochohmig ansteuert, schaltet der sehr langsam, was
ggf zu großer Erwärmung führen kann, je nach Laststrom und Frequenz und
wird auch nur schwach offen gehalten, Störungen haben da bisweilen
leichts Spiel. Man braucht etwas mit eher niedrigem Ausgangswiderstand.
Bis 18V kann man einen HEF4104 als Pegelwandler nutzen, der ist rein
aus CMOS aufgebaut und braucht statisch praktisch Null Strom (1uA und
weniger) Bei 30V muss man suchen. Vielleicht findet man was passendes.
Wenn nicht, muss man wenigstens einen diskreten Treiber dahinter
schalten. 1xNPN + Diode reicht. Etwa so. Siehe Anhang. Dadurch ist die
Ansteuerung des MOSFET schonmal um Faktor 100 niederohmiger, bei
gleichem Stromverbrauch!
Man könnte sicher was auf reiner CMOS-Basis bauen, das statisch keinen
Strom braucht, so wie es die 4000er Serie macht. Dazu muss man aber mal
länger nachdenken und suchen.
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