Guten Abend,
ich würde gerne mit Hilfe eines MOSFETs eine variierende Spannung
schalten können. Die Spannung liegt dabei zwischen 2 und 7V und der
Strom beläuft sich auf wenige mA. Der MOSFET soll mithilfe eines
Mikrocontroller Ausgangs (3,3V) angesteuert werden. Ob der Ausgang
invertiert oder nicht ist egal.
Meine Idee wäre die im Bild dargestellte Schaltung zu verwenden. Dabei
würde aber dann doch eine zu hohe Spannung am MC-Ausgang anliegen, oder
ist diese Sorge hier unberechtigt? Was gibt es für Alternativen?
Danke schonmal im Voraus für eure Hilfe.
Über die Schutzdioden fütterst du den µC-Stromkreis mit zusätzlich ca.
370µA (@7V). Wenn die Schaltung weniger Strom aufnimmt kann der
Spannungsregler das nicht mehr ausbügeln.
Abhilfe wäre eine Gate-Ansteuerung mit NPN-Transistor. Dann kann man
aber gleich auf den Mosfet verzichten und direkt einen PNP nehmen.
Sascha_ schrieb:> - Zusätzlichen Widerstand in Serie und 5V Z-Diode an den µC
Bei einer Spannung Vcc, die zwischen 2V und 7V schwanken kann?
Sicher nicht!
> - Mit NPN invertieren.
Eben. Wobei der npn auch ein n-MOSFET sein kann.
Es wird ohnehin schon schwierig genug, einen p-MOSFET zu finden,
der bei -2V U_gs schon definiert durchschaltet.
Danke für euren schnellen Antworten!
Ich habe mich oben etwas missverständlich ausgedrückt: Der
Mikrocontroller hat eine konstante Spannung von 3,3V zur Verfügung. Die
2-7V werden von einem Labornetzteil bereitgestellt und nur langsam und
schrittweise geändert.
Zur Zener-Diode: Da die beiden Massen zusammengeschaltet sind sollte es
mit dem Rückstrom doch keine Probleme geben oder liege ich da falsch? Wo
ich aber das Problem sehe: Wenn ich eine Zener-Diode verwende liegen
doch auch am P-Mosfet konstante 3,3V an, d.h. wenn VCC minus 3,3V über
der Schwellspannung liegt, wäre der Transistor immer durchgeschaltet.
Richtig?
Wahrscheinlich ist der vorgeschaltete npn-Transistor dann wirklich die
einzige Option, wenn mir ein geringer Spannungsverlust der
Eingangsspannung wichtig ist.
Andre schrieb:> Danke für euren schnellen Antworten!>> Ich habe mich oben etwas missverständlich ausgedrückt: Der> Mikrocontroller hat eine konstante Spannung von 3,3V zur Verfügung. Die> 2-7V werden von einem Labornetzteil bereitgestellt und nur langsam und> schrittweise geändert.>> Zur Zener-Diode: Da die beiden Massen zusammengeschaltet sind sollte es> mit dem Rückstrom doch keine Probleme geben oder liege ich da falsch? Wo> ich aber das Problem sehe: Wenn ich eine Zener-Diode verwende liegen> doch auch am P-Mosfet konstante 3,3V an, d.h. wenn VCC minus 3,3V über> der Schwellspannung liegt, wäre der Transistor immer durchgeschaltet.> Richtig?
Allein mit der Zener gehts auch nicht, da muss dann noch ein
Serienwiderstand hin.
Aber die Schaltzeiten sind genauso miserabel wie die Pegel und son NPN
kostet auch fast nix.
Andre schrieb:> Wahrscheinlich ist der vorgeschaltete npn-Transistor dann wirklich die> einzige Option, wenn mir ein geringer Spannungsverlust der> Eingangsspannung wichtig ist.
Erzähl erst einmal, welchen p-MOS du einsetzen willst und wie schnell
das schalten soll.
Wie gesagt, muß der Mosfet schon bei Vcc=Vgs=2V ausreichend leiten.
Andererseits muss er aber auch Vcc=Vgs=7V (oder welche Eingangsspannung
du maximal zulässt) aushalten.
Im Anhang wäre D1, R6 für die Begrenzung Vgs zuständig und können
weggelassen werden, solange du eine Vccmax<8V garantieren kannst.
Meiner Meinung nach ist es einfacher mit bipolaren Transistoren
umzusetzen und die Vcesat von ca. 50mV sollte nicht stören.
@Sascha: Selbst mit vorgeschaltetem Serienwiderstand, sehe ich keine
Möglichkeit in dem Spannungbereich bei 3,3V am MC-Pin -Vgs<0,5V und bei
0V am MC-Pin -Vgs>2V zu bekommen, damit der MOSFET garantiert sperrt,
bzw. leitet.
@hrams: Sorry ich hätte mal wieder mehr Details mitteilen müssen: Also
es geht mir darum mehrere Mikrocontroller über USB an- und abschalten zu
können und dabei die Spannung an diesen im oben genannten Bereich zu
variieren. Es wird maximal alle 2 Sekunden geschaltet, sodass die
Schaltzeiten hier keine Rolle spielen.
Meine Idee war es einen IRF7324 zu verwenden, der eine Threshold Voltage
von max. 1V besitzt und für 2,5V gerated bereits einen sehr geringen Rds
besitzt.
Vcesat von 50mV wären definitiv noch akzeptabel, wobei mir allgemein
wichtiger ist, dass die Fertigungstoleranzen gering sind, sodass an
allen Mikrocontrollern später tatsächlich die gleiche Spannung anliegt.
Im Datenblatt zum BCR35PN habe ich jetzt aber eine Vcesat von 0,3V
gesehen. Wie kommst du auf die 50mV?
Die Schaltung auf der rechten Seite sieht gut aus. Dazu noch eine Frage:
R7 könnte doch genauso weggelassen werden, solange ein definierter
Anfangszustand nicht erforderlich ist, oder?
Andre schrieb:> @Sascha: Selbst mit vorgeschaltetem Serienwiderstand, sehe ich> keine> Möglichkeit in dem Spannungbereich bei 3,3V am MC-Pin -Vgs<0,5V und bei> 0V am MC-Pin -Vgs>2V zu bekommen, damit der MOSFET garantiert sperrt,> bzw. leitet.
Ja, ich war von 5V ausgegangen. Hab die 3,3V im Eingangspost wohl
überlesen.
Andre schrieb:> Die Schaltung auf der rechten Seite sieht gut aus. Dazu noch eine Frage:> R7 könnte doch genauso weggelassen werden, solange ein definierter> Anfangszustand nicht erforderlich ist, oder?
Ja. Allerdings würde ich R7 immer drin lassen. Er schadet mit Sicherheit
nicht und macht die Schaltung betriebssicher. R6 und D1 halte ich für
weit eher verzichtbar, so lange du mit Vcc nicht höher gehst als
U_gs_max des p-MOSFET. R5 halte ich für recht hochohmig, den würde ich
eher mit 10K ansetzen.
hrams schrieb:> Wie gesagt, muß der Mosfet schon bei Vcc=Vgs=2V ausreichend leiten.> Andererseits muss er aber auch Vcc=Vgs=7V (oder welche Eingangsspannung> du maximal zulässt) aushalten.
Ich stolpere bei Durchsicht einer Schaltung gerade ueber den FDN327N
(Fairchild):
2 A, 20 V
RDS(ON) = 70 mOhm @ VGS = 4.5 V
RDS(ON) = 80 mOhm @ VGS = 2.5 V
RDS(ON) = 120 mOhm @ VGS = 1.8 V
Gehaeuse unklar: SuperSOT(TM)-3 steht im Datenblatt.
@Alex Schwenke: Alles klar dann werde ich diese Schaltung wohl so mit
einem IRF7324 verwenden und für R7 und R5 10k Widerstände verwenden.
Evtl. noch einen Einganswiderstand hinter den uc_pin wegen
Gate-Kapazität?
@Peter Danneger: 2,4-5Ohm Ron sind deutlich zu hoch und variabel.
@Manfred: Dann bleib ich beim IRF7324 mit 26mOhm@Vgs=2,5V und ebenfalls
20V max. ;)
Danke an alle, hier wird einem wirklich schnell und gut geholfen! :)
Andre schrieb:> Vcesat von 50mV wären definitiv noch akzeptabel, wobei mir allgemein> wichtiger ist, dass die Fertigungstoleranzen gering sind, sodass an> allen Mikrocontrollern später tatsächlich die gleiche Spannung anliegt.
Aha.
> Im Datenblatt zum BCR35PN habe ich jetzt aber eine Vcesat von 0,3V> gesehen. Wie kommst du auf die 50mV?
Liegt halt an der Definition von "wenige" mA. Mit dem willkürlich
ausgewählten Rb=10k und Ic/Ib=20 wären Ic=3mA@2V-13mA@7V möglich, wobei
Vcesat bei ca. 50-60mV liegt.
War nur ein Beispiel für die Schaltung, für die man natürlich auch
Einzeltransistoren verwenden kann (die BCRxx sind abgekündigt, es gibt
aber andere Hersteller).
schemeit-Projekt.svg
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