Ganz seltsames Problem mit einem Mosfet direkt an einem PIC 18f14k50

Hallo Matthias,

danke fuer die Rueckmeldung.

Nachgedacht habe ich darueber natuerlich auch schon.
Aber:
Den Millereffekt kann man bei 2Hz m.E. vernachlaessigen.

Mit der Spannung hast Du natuerlich Recht. Daher wird er
auch etwas warm...
Ich werde mal einen anderen Mosfet rein setzen.

Diesen seltsamen Reset-Effekt erklaert das aber nicht.
Vor allem nicht, da das Ding jetzt seit 2h mit einer Glühbirne
mit ca. 1.3 A laeuft und der Reset passiert, wenn ich die
Heizung in_Reihe damit schalte.

Munter bleiben

Wicki

Was für eine Heizung ist das denn? Hat die vielleicht eine große 
Kapazität (nicht die Wärmekapazität ;-)  ) oder Induktivität?

Beides kann zu Pulsströmen über das Gate führen und den Controller aus 
dem Takt oder in den Reset bringen. Daher geht es mit Optokoppler, aber 
nicht direkt mit dem µC.

HI

>(Direkt ohne Gate-Widerstand oder sonstwas)

Warum kein Widerstand?

MfG Spess

Nunja, die Heizung ist eine ganz winzige ohmsche Last.
Die ist weder induktiv noch kapazitiv.

Und warum kein Widerstand?

Naja, warum sollte einer da hin?
Strom in den PIC kann nicht fliessen und aus dem PIC raus
sollte eigentlich auf keiner fliessen - und die Spannung
vom Gate von 5V wieder auf 0 zu ziehen, das sollte bei
einem 2Hz-Takt auch kein Thema sein.

Munter bleiben

Wicki

Was soll dieses: 'Munter bleiben' ?

Deine Heizung hat wahrscheinlich eine erheblich höhere Induktivität als 
die Glühlampe.
Beim Abschalten schwingt die Spannung am Drain stark und koppelt über 
die Miller Cap in den IO Pin ein.
Der IO ist über die parasitären Body Dioden der Endstufen Fets mit VCC 
und GND verbunden.
Entweder ist die VCC Cap. zu klein und löst dadurch den Brown Out Reset 
aus oder der Kram koppelt direkt in das Chip Substrat ein und macht 
intern quatsch.

Du könntest auch den Restet grund bei Neustart auslesen oder mal ein 
paar belastbare Messungen machen.

wicki schrieb:
> Die ist weder induktiv noch kapazitiv.

Das gibt es garnicht.
Es gibt kein reales Bauteil ohne RCL Anteil.

Route 6. schrieb:
> Es soll beleidigen.
> Er hält uns Alle einfach nur für Penner!
Och....

Bleib mal locker....

wicki schrieb:
> Der Mosfet schaltet eine 12Volt-Heizung und ein Thermistor
> liefert dem PIC die Temperatur, die er dann regelt.

Was für eine Heizung?


> Mit einem Optokoppler vor dem Mosfet laeuft das prima. Der
> Koppler schien mir aber ueberfluessig (das ganze wird mit
> ca. 2HZ getaktet - sollte also kein Problem fuer Mosfet oder
> PIC darstellen)

Never change a running system.

Weder die Schaltfrequenz noch der Mosfet müssen das Problem sein. Es 
gibt Störstrahungen, Gegen-EMK, Masseschleifen u.v.a.m.

Das dein Mosfet für die direkte Ansteuerung auch nicht geeignet ist 
wurde schon gesagt.



Route 6. schrieb:
> Es soll ....
> Er hält uns Alle einfach nur für ....

Woher willst du wissen was gemeint ist? Abgesehen von Hellsehern ist 
wohl keiner in der Lage per Ferndiagnose festzustellen wie dieser eine 
Satz so bedeuten könnte. Hellseher halten sich aber zurück weil Sie ja 
sehen können was aus dem eigentlichen Diskussionsthema wird ;-).

Route 6. schrieb:
> Wenn jemand während einer Fachdiskussion die Anderen ständig auffordert:
> "Munter bleiben", und nicht einzuschlafen - dann wirkt das schon sehr
> beleidigend!

Das mag ja sein und wirken wie es will (auf mich zum Beispiel eher 
unerfahren denn vorsätzlich, kann aber falsch sein).

Nicht mal ignorieren" hilft m.E. am besten (auch gegen 
Missverständnisse).

Route 6. schrieb:
> Wenn jemand während einer Fachdiskussion die Anderen ständig
> auffordert:
> "Munter bleiben", und nicht einzuschlafen - dann wirkt das schon sehr
> beleidigend!

Folgendes passiert:
Man liest einen Satz/Bemerkung
Man vergleicht sie automatisch mit allem was man gelernt hat.
Und empfindet dem entsprechend.

Deine (Beleidigt) Reaktion erfolgt also nicht auf die Bemerkung selber, 
sondern auf ehemals gemachten Erfahrungen.

Du darfst den TE nicht für deine alten Erfahrungen verantwortlich 
machen.
Das ist nicht gerecht.

Also nun tut es - bis jetzt.
Ohne Vorwiderstand (wozu auch?)
Und trotz Millereffekt, den ich - auch wenn es einigen hier
nicht behagen mag - fuer unbedeutend halte.

Ich habe den IRF 6040 durch einen IRLU 024N ersetzt.
(da hatte ich mich wohl von der imposanteren Erscheinung verleiten
lassen - statt in die Datenblaetter zu schauen)
Das kleine Bengelchen im TO-251AA wird nichtmal warm.

Der Hinweis auf den schlecht gewaehlten Mosfet-Typ war - gut.
Vielen Dank.

Und "munter bleiben" ist ein
ferundlicher, Norddeutscher Gruss.
Nix weiter.....

Dennoch kann ich mir nicht erklaeren, was den Reset ausloesen konnte.
Falsche Typen hin oder her - Mosfet bleibt Mosfet und sollte
hochohmig sein.
Vermutlich irgendein EMV-Effekt.....


Munter bleiben

Wicki

wicki schrieb:
> Ohne Vorwiderstand (wozu auch?)
> Und trotz Millereffekt, den ich - auch wenn es einigen hier
> nicht behagen mag - fuer unbedeutend halte.

Einen Vorwiderstand:
Um die Umladeströme zu begrenzen.
Damit der  Millereffekt keine Wirkung auf den µC hat.
Um Funkstörungen zu dämpfen.

Da du keine hohen Schaltfrequenzen hast, tut der nicht weh.


> Dennoch kann ich mir nicht erklaeren, was den Reset
> ausloesen konnte.
> Also nun tut es - bis jetzt.
Anderer FET, andere Kapazitäten.
;-) aber der Millereffekt kanns nicht sein! ;-)

Ulrich F. schrieb:
>> Also nun tut es - bis jetzt.
> Anderer FET, andere Kapazitäten.
> ;-) aber der Millereffekt kanns nicht sein! ;-)

Es mag eine theoretische Moeglichkeit geben - aber der Pin des
PIC ist als Ausgang definiert. Ausserdem habe ich mir die
Pegel am Pin/Mosfet mit dem Oszi. angesehen.
Eine Spitze oder Schwingung waere mir aufgefallen (denke ich).
Das sah alles schoen aus. Wie so ein sauberes Rechteck aussehen
muss.
Und es muesste ja schon eine ordentliche Spitze oder Schwingung
sein, um den PIC via Ausgangspin zu resetten.
Normal kann ich da Masse oder 5 Volt draufgeben, ohne dass er
kollabiert.
Das freut ihn zwar nicht, aber er resettet nicht.
Waere mir jedenfalls neu.

Oder sehe ich das falsch?

Und den Brown-out-Status abzufragen ist sinnfrei, wenn
Brown-out inaktiv ist. - oder ?

Matthias S. schrieb:
> wicki schrieb:
>> Ohne Vorwiderstand (wozu auch?)
>
> Ich sach noch - der ist lernresistent.

also sind das alles Deppen, die das hier vor 5 Jahren
geschrieben haben, ja?

Beitrag "MOSFET Schaltfrequenz<0,1Hz=Vorwiderstand?"

munter bleiben

wicki

ps: ich freu mich, dass es jetzt klappt und wenn ich viel Zeit
habe, dann mache ich nochmal einen Versuchsaufbau mit dem 640N
und versuche das Problem zu reproduzieren.
Interessant ists auf jeden Fall.
Denn wenn der PIC beim 640N 10mA liefert, dann sind bei dessen 
Gate-Kapzitaet in 0.001 ms 5V erreicht. Das sollte der PIC locker
packen - denn meine Taktung liegt bei etwa 2Hz.

pps: die 5V fuer den PIC kommen vom USB-Bus

wicki schrieb:
> Normal kann ich da Masse oder 5 Volt draufgeben, ohne dass er
> kollabiert.
Wenn ich mich nicht täusche, spricht das Datenblatt von max. 25mA

Offenbar betreibst du deinen PIC außerhalb der Spezifikation.
Das kann zu undefiniertem Verhalten führen.

Meines bescheidenen Erachtens nach sollte man sich im "sichern" Bereich 
bewegen, um nicht in genau solche Probleme zu stolpern.

Nein, ich moechte "die Schaltung" nicht verkaufen - ich moechte nur
eine kleine Heizung damit regeln.
Und wenn das nicht klappt oder mal ein PIC oder Mosfet gehimmelt wird,
dann waere das nicht schlimm gewesen.
Mich ueberraschte nur die Beharrlichkeit, mit der der PIC immer wieder
resettet hat.

Das hatte ich bei viel uebleren "out-of-specs"-Aufbauten noch nie
erlebt.

wicki schrieb:
> Und den Brown-out-Status abzufragen ist sinnfrei, wenn
> Brown-out inaktiv ist. - oder ?

Es wurde nicht über den Brown-Out-Status geredet, sondern über den 
Reset-Grund.
Meines Erachtens - und ich mache viel mit PICs - ein sehr wertvoller 
Tip.
Besonders, wenn es Dir um den Erkenntnisgewinn geht.
Wenn ...

Jötze schrieb:
> Es wurde nicht über den Brown-Out-Status geredet, sondern über den
> Reset-Grund.
> Meines Erachtens - und ich mache viel mit PICs - ein sehr wertvoller
> Tip.


Ich dachte, den kann man nur sinnvoll abfragen, wenn Brown-Out
aktiv ist.
Bislang hatte ich das noch nie, dass ein PIC ungewollt einen Reset
machte. Daher habe ich mich auch noch nie damit befasst.
Wird dann wohl mal Zeit.

Leider hast Du uns den genauen Aufbau Deines Projekts (Hard- und 
Software) nicht mitgeteilt.
Ebenso gehst Du bei der Suche nach der Ursache, dem Wirkzusammenhang, 
sehr chaotisch und unwissenschaftlich vor. Du machst Annahmen - dies 
aber nicht, um sie zu validieren, sondern um sie per se als wahr 
anzusehen.
Meines Erachtens gab es genügend Hinweise aus dem Forum, denen Du 
nachgehen hättest sollen.
Aber: "... glaube ich nicht ...", "... kann nicht sein ..." etc.

Bei den Resetgründen kannst Du alles, was im RCON-Register steht 
auswerten.
Ich weiss ja nicht, ob Du den Watchdog eingeschaltet hast, was genau an 
Deinem MCLR-Pin hängt, warum BOR ausgeschaltet ist.
Ich weiss aber, dass Du nur mit diesen Tips unglaublich gut nach dem 
Resetgrund forschen kannst.

Und btw.: GENAU Dein Fehlerbild hatte ich mit einem PIC16F84A vor 
bestimmt 15 Jahren bei einer ähnlichen Anwendung im Kfz. Ich bin den 
Ursachen bis zur letzten Unklarheit nachgegangen und habe auf diesem Weg 
eine Menge gelernt. Wie willst Du denn sonst Erfahrungen sammeln, auf 
die es doch ankommt, wie soll Expertise wachsen?

"Die Schaltung läuft jetzt. Warum weiss ich nicht. Egal." höre ich so 
oft - und bin jedesmal wieder echt betroffen.

Matthias S. schrieb:
> je höher die Charge ist, umso mehr Strom braucht er dafür.

Nein, das ist nicht so. Ein leerer Kondensator, egal welcher Größe, 
hat immer einen Anfangswiderstand von 0 Ohm. Damit wäre der Strom 
immer unendlich.

In Wirklichkeit wird aber der Strom nur vom Innenwiderstand der Quelle 
bestimmt. Ist der Kondensator größer, die notwendige Ladung also höher, 
desto länger fließt der durch den Quellwiderstand und die 
Kondensatorformel gegebene Strom.

Jetzt aber mal von der Theorie zur Realität. Der oben gezeigte Auschnitt 
stammt zwar aus dem Datenblatt eines anderen PIC, zeigt aber was 
wirklich vor sich geht. Im typischen Fall (grüne Kurve) ist bei einem 
Strom von ca. 26mA die Augangsspannung auf 0V gesunken. Das ergibt einen 
Quellwiderstand von rund 190 Ohm. Wenn man den Ausgang nicht ganz so 
stark belastet, ist der Widerstand geringer, beträgt aber immer noch 
rund 100 Ohm. Dieser Wert bestimmt den Strom in den Kondensator bzw. das 
Gate des FETs und nicht die Größe des Kondensators.

MfG Klaus

Jötze schrieb:
> Meines Erachtens gab es genügend Hinweise aus dem Forum, denen Du
> nachgehen hättest sollen.

Ich bin_ dem _ersten Hinweis nachgegangen und der hat
Problem beseitigt.
Hab mich auch artig dafuer bedankt.

Und die Idee, den Mosfet ohne Vorwiderstand direkt am PIC zu
betreiben stammt genau von hier - auch wenn sie schon 5 Jahre alt
ist.

Und dem RCON koennte ich wohl auch nicht viel entnehmen:
BOR ist aus, Watchdog gibts keinen und ein "reset" gibt
es nur 1x im Code.

Zunaechst ging es darum, das Ding wieder zum Laufen zu bringen.
Das tut es nun - Die Ursache (und Reproduzierbarkeit) dieses
Effekts ist interessant und was fuer lange Winterabende.
Aber nichts fuer "mal eben zwischendurch".

Schoenen Dank fuer alle konstruktiven Tips - aber nun ist
Feierabend fuer heute. Wenn ich das mal nachvollzogen habe, was
die Ursache ist, dann stell ich das hier rein.

Munter bleiben

Wicki

wicki schrieb:
> BOR ist aus, Watchdog gibts keinen und ein "reset" gibt
> es nur 1x im Code.

Ja dann enable BOR halt mal vorübergehend! Du wüsstest sofort, ob ein 
Brown-Out das Problem ist.

Ebenso der Watchdog: vorübergehend enabled könntest Du am gesetzten 
Reset-Flag sofort erkennen, ob es ein von außen getriggertes Problem im 
Programmablauf gibt (z.B. Verlust von Rücksprungadressen).
Und den reset-Befehl würde ich vorübergehend deaktivieren, damit er 
nicht durch wildlaufenden Code angesprungen werden kann.
Ob der MCLR-Reset aktiviert ist hältst Du ja weiterhin genauso geheim 
wie die Beschaltung des entsprechenden Pins.

Matthias S. schrieb:
> Natürlich brauche ich bei gleicher Aufladezeit und mehr Ladung mehr
> Strom, deswegen habe ich oben den Link auf Coulomb gepostet

Nicht mehr Strom, man braucht länger Strom. Und die Aufladezeit 
bestimmst nicht du (da magst du dir wünschen, was immer du willst), 
sondern die Kondensatorformel gerechnet mit dem Innenwiderstand der 
Quelle.

Du solltest an deiner Vorstellung von einem RC-Glied noch etwas 
arbeiten.

MfG Klaus

wicki schrieb:
> Hallo Matthias,
>
> danke fuer die Rueckmeldung.
>
> Nachgedacht habe ich darueber natuerlich auch schon.
> Aber:
> Den Millereffekt kann man bei 2Hz m.E. vernachlaessigen.

Der Unterrschied zwischen Flankensteilheit und Frequenz ist dir bewusst? 
Ist ja kein Sinus, sondern ein Rechteck mit scharfen Flanken. Genauer: 
Egal ob du 1x oder mit 100kHz schaltest, die Flanken sind gleich!
Und damit ist der Ladestrom in einen leeren Kondensator immer gleich.
Das gilt übrigens auch für Taktleitungen usw: Langsamer Takt ist nicht 
unkritischer, wenn die Slew Rate gleich ist!

Matthias S. schrieb:
> Ich kann den Strom verringern durch eine Verlängerung der Anstiegszeit -
> sprich, indem ich einen RC Tiefpass mit Gatevorwiderstand und
> Gatekapazität bilde.

Richtig. Verringern kann man ihn, aber man bekommt ihn nicht höher, als 
das R es zuläßt. Und du übersiehst, daß das R aus der 
Hintereinanderschaltung des externen Widerstandes und des 
Innenwiderstand des µC besteht. Selbst wenn du den externen zu 0 machst, 
bleibt der Innenwiderstand. Und bei dem von mir gezeigten Bild für den 
PIC16F1825 kann man ersehen, daß er je nach Strom zwischen 100 und 200 
Ohm liegt. Das wird bei anderen Chips ähnlich sein, sie sind ja auch nur 
aus Silizium mit vergleichbaren Strukturen.

Das wiederum bedeutet, daß selbst bei dem kleineren Wert von 100 Ohm und 
5V nie mehr als 50mA fließen können. Und nie heißt zu keinem 
Zeitpunkt, egal wie klein der externe Widerstand ist. Und es bedeutet 
auch, daß man die Ansteuerung nicht schneller machen kann, als es die 
100 Ohm zulassen. Nicht umsonst gibt es FET Treiber mit einem wesentlich 
niedrigeren Innenwiderstand.

MfG Klaus

wicki schrieb:
> Oder sehe ich das falsch?

Ja.

Ich habe sogar den Eindruck, daß du die Sache überhaupt nicht 
überblickst.

Die allermeisten PIC's haben im Gegensaz zu vielen anderen µC recht 
leistungsstarke Pintreiber, die in beiden Richtungen (hi und lo) ganz 
ordentlich Strom ziehen/liefern können. Wenn ich mich recht erinnere, 
war da 25 mA garantiert, realiter ist es drastisch mehr (genau so wie 
die 50 MHz am Counter0-Prescaler, realiter bis 140 MHz).

So - und nun denk mal nach.
Bei so einem FET hat es ja nicht nur die berüchtigte Miller-Kapazität, 
sondern ebenso die ganz simple Kapazität zwischen Gate und Source - und 
die ist typabhängig im Bereich um und bei 1..5 nF oder so.

Was also passiert, wenn diese Kapazität entlsden ist und du einen 
Kurzschluß zwischen ihr und Vcc machst (indem du das Pin auf hi setzt)? 
Jaja, Vcc wird einbrechen, und zwar umso mehr, je weicher die Abblockung 
von Vcc gegen GND ist und/oder die Leitungsführung ungünstig ist.

Was passiert dann? Nun, je nach Typ und Fuses kommt der 
Brownout-Detektor zum Einsatz und fabriziert...... einen Reset. Bingo.

Mit dem Wechsel des FET's hast du also nur zufällig am Symptom 
herumgedoktert, aber nicht die Ursache behandelt. Für zweimaliges 
Einschalten des FET's pro Sekunde braucht er nicht binnen 10 ns 
umgeschaltet zu werden, also schleife in die Gate-Leitung einen 
Schutzwiderstand ein, 470 Ohm sollten ausreichen und mit 2k2 tut er es 
auch noch.

W.S.

W.S. schrieb:
> Die allermeisten PIC's haben im Gegensaz zu vielen anderen µC recht
> leistungsstarke Pintreiber, die in beiden Richtungen (hi und lo) ganz
> ordentlich Strom ziehen/liefern können. Wenn ich mich recht erinnere,
> war da 25 mA garantiert,

Es wird aber nicht garantiert, daß bei 25mA noch ein gültiges High raus 
kommt. Aus dem von mir gezeigten Bild aus dem Datenblatt geht sogar 
hervor, daß bei 25mA nur noch 1V rauskommen. 4V bleiben also am 
Innenwiderstand des Chips liegen (der sich also zu 160 Ohm ergibt). 
Trotzdem steht auf Seite 1 des Datenbattes

> - High current sink/source 25 mA/25 mA

Beim PIC18f14k50 steht im Datenblatt, daß bei einem Strom von 3,5mA die 
Ausgangsspannung bis zu 0,7V einbricht. Daraus kann man einen 
Innenwiderstand von rund 200 Ohm errechnen. Auch da wird ein Strom von 
25mA garantiert.

W.S. schrieb:
> Was also passiert, wenn diese Kapazität entlsden ist und du einen
> Kurzschluß zwischen ihr und Vcc machst (indem du das Pin auf hi setzt)?

Dieser "Kurzschluß" ist also in Wirklichkeit ein Widerstand im Bereich 
100 bis 200 Ohm. Damit können zwar 25mA fließen, aber auch nicht 
wesentlich mehr. Man schaltet also ein paar nF über 100 plus Ohm an den 
Blockkondensator von einigen 100 nF, der genau dafür da ist. Wenn da 
etwas einbricht, stimmt der Block-C nicht.

Dieses Rumreiten auf den Gatewiderständen (nicht nur in diesem Thread) 
hat mit den wirklichen Problemen nichts zu. Manchmal rettet das 
langsamer machen eines FETs durch diese Widerstände eine ansonsten 
schlechte Schaltung. Aber jedes Gewerk hat so seine kleinen 
schmuddeligen Tricks, sei es Bauschaum, Silikon oder eine Tüte delay(). 
Hinterher kann man das dem unkritischen Publikum immernoch als notwendig 
verkaufen.

MfG Klaus

Ich habe jetzt nochmal die gleiche Hardware neu geloetet. Aber diesmal
dem Mosfet eine Fassung verpasst. Und es war tatsaechlich so, dass der
PIC-Reset reproduzierbar war, wenn ich einen IRF 640N reingesteckt habe.
Er kommt dann aber genauso mit einem "1C" im RCON zurueck, als wenn
ich die Spannung abschalte.
Das ganze haengt mit der Stromentnahme ueber den 640N zusammen. Wenn der
Strom unter 1A bleibt, ist alles schoen. Ist er groesser, wird ein Reset
ausgeloest. Aber ich sehe keine Spannungseinbrueche und ueber den jetzt
mal eingebauten IRFI 540N laufen sogar 3 Ampere ohne Probleme.

Klar, der 640N ist die falsche Wahl - aber wieso es zu einem PIC-Reset
kommt, dass will mir immer noch nicht einleuchten.

Nun habe ich aber die Heizung fest montiert (andere Kabelfuehrung) und
nun kann ich den beschriebenen Reset-Effekt nicht mehr ausloesen.
Egal mit welchem Mosfet.
Scheinbar ergab sich aus aus Heizung, Gate-Kapzitaet, Kabellaenge- und
-fuehrung irgendein omminoeser Schwingkreis, der dem PIC eins auf den
Deckel gehauen hat.

Dann habe ich munter weiter probiert, andere Mosfets getestet und 
ploetzlich war nicht nur ein Fehler wieder da (der PIC resettete
allerdings nicht)- der Ausgangspin der PIC war aber offenbar gehimmelt.

Der Mosfet (egal welcher) wurde durchgeschaltet und blieb es auch.
Zumindest konnte er offensichtlich die Ladung des Gate nicht mehr 
abfuehren.

Nun habe ich die Vorstellung vom Mosfet direkt am PIC endgueltig 
verworfen.
Den Optokoppler wieder eingebaut und nun laeuft es und wird es wohl 
wieder
weiter laufen wie vorher.

Von jetzt an werde ich keine Mosfets mehr an PICs anschliessen, ohne
einen Optokoppler dazwischen zu schalten.

merk !

Munter bleiben

Wicki

wicki schrieb:
> der Ausgangspin der PIC war aber offenbar gehimmelt.

Das hätte ein Widerstand am Gate vermutlich wirkungsvoll verhindert, 
auch ohne Optokoppler, der hier meiner Meinung nach völlig Overkill ist.

Gruß

DomeG schrieb:
> Das hätte ein Widerstand am Gate vermutlich wirkungsvoll verhindert,

moeglich - oder auch nicht....

Eine Menge zu dem Effekt haben vermutlich auch die gemeinsamen Massen
der beiden Stromversorgungen beigetragen. Die ja dann auch zugleich
USB-Masse ist.

Wenn das eine Extrem (gar kein Bauteil zwischen PIC und Mosfet) nicht
sicher funktioniert, dann nehme ein eben das andere Extrem.
Und mit dem Optokoppler habe ich auch noch ein breiteres Spektrum
an Mosfets zur Auswahl.



Munter bleiben

Wicki