3V Batterie-Verpolschutz mit N-Kanal MOSFET - Gatewiderstand?

Info Gast #4816096
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Damit beim Batteriewechsel (CR2023, 3V) 1x im Jahr nichts kaputtgehen 
kann, braucht die Schaltung (<1 uA, kurzzeitig <20 mA) einen 
Verpolschutz, z.B.:

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
http://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Schutzschaltungen

Parat ist nur ein N-Kanal MOSFET: BSS131 
(http://de.rs-online.com/webdocs/132f/0900766b8132f054.pdf)

Die geschaltete Masse ist unproblematisch. Aber 20 Ohm R_DS(On) sind für 
4.5 V angegeben, das wären bei 20 mA schon 400 mV. Mit 6 mA Last sind es 
80mV (13 Ohm).

Während ich nach passenden Typen mit kleinerem RDSOn suche: ist ein 
Gate-Widerstand erforderlich? Ich vermute mal nein, da die Kapazität 
klein ist und auch der Schaltstrom.

Hier eine kleine Simulation: 
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+50+5+50%0Af+208+240+208+288+8+1.5+0.04%0Ac+288+192+288+288+0+0.00001+2.6666666666666528%0Av+112+288+112+192+0+0+40+3+0+0+0.5%0Ar+416+192+416+288+0+150%0Aw+128+128+224+128+0%0Aw+224+288+288+288+0%0Aw+224+128+288+128+0%0Aw+352+288+288+288+0%0Aw+416+128+288+128+0%0Aw+352+288+416+288+0%0Ar+240+192+240+240+0+100%0Av+80+192+80+288+0+0+40+3+0+0+0.5%0AS+96+144+96+192+0+0+false+0+2%0Aw+80+288+112+288+0%0AS+224+144+224+192+0+1+false+0+2%0Aw+96+144+96+128+0%0Aw+224+144+224+128+0%0Aw+240+240+208+240+0%0As+96+128+128+128+0+0+false%0Aw+192+288+112+288+0%0Aw+416+192+416+128+0%0Aw+288+192+288+128+0%0Aw+208+192+208+240+0%0Ao+0+64+0+2083+2.5+0.05+0+-1+0%0Ao+4+64+0+2083+5+0.05+1+-1+0%0Ao+3+64+0+2083+5+0.025+2+-1+0%0Ao+16+64+0+2083+5+0.00009765625+3+-1+0%0A
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THOR Gast #4816120
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"Small Signal Transistor". Noch ungeeigneter wären nur HF-FETs mit 
Doppelgate.

Gatewiderstand braucht man im Allgemeinen nicht, die sind normal da die 
EMI durch harte Schaltflanken zu reduzieren. Hast du hier nicht.
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Bernd O. #4816139
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Nimm' doch die zerstörerische Variante ohne Sicherung bzw. mit einem 
niederohmigen Widerstand statt der Sicherung. Die Knopfzelle liefert 
sowieso nicht so viel Strom dass es für die Diode eng werden könnte. 
Wenn die Schaltung nicht allzu empfindlich ist wird ca. -1V keinen 
Schaden anrichten. Alternativ könntest Du auch eine Schottky-Diode mit 
einem Vorwiderstand verwenden, dann wird die Spannung kleiner 
(vielleicht auch einen Blick auf den Leckstrom werfen).

Gruß,
Bernd
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Info Gast #4816226
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THOR schrieb:
> Noch ungeeigneter wären nur HF-FETs mit Doppelgate.

Tja, die Bastelkiste ist kein Zauberhut :-)

Wie wär's mit IRLML6244 (ca. 0,13 €, 
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/DS_IRLML6244-IR.pdf)?
27 mOhm @ 2.5 V, VGS 1.1 V max.

Bernd O. schrieb:
> die zerstörerische Variante

Wenn es anschließend "kaputt" ist, könnte ich mir den "Schutz" ja ganz 
sparen.
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Bernd O. #4816292
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Info schrieb:
> THOR schrieb:
>> Noch ungeeigneter wären nur HF-FETs mit Doppelgate.
>
> Tja, die Bastelkiste ist kein Zauberhut :-)
>
> Wie wär's mit IRLML6244 (ca. 0,13 €,
> http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/DS_IRLML6244-IR.pdf)?
> 27 mOhm @ 2.5 V, VGS 1.1 V max.
>
> Bernd O. schrieb:
>> die zerstörerische Variante
>
> Wenn es anschließend "kaputt" ist, könnte ich mir den "Schutz" ja ganz
> sparen.
Das "zerstörerisch" bezieht sich auf die Sicherung - nicht auf den 
Verbraucher.

Siehe: "Verpolschutz mit Diode und Sicherung" unter:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz

Das ganze nur ohne Sicherung. Kostet bei richtig eingesetzter Batterie 
nur den minimalen Leckstrom der Diode in Sperrrichtung und schützt 
zuverlässig, da die Batterie ohnehin nicht viel Strom liefern kann.

Gruß,
Bernd
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Matthias S. (Firma: matzetronics) #4816331
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Davon abgesehen, das es vermutlich gar keine CR2023 ist (sowas gibt es 
nämlich gar nicht), sondern eine CR2032, muss mir der TE mal bitte 
verraten, wie er es schafft, die beim Einlegen in die Fassung zu 
verpolen.

Selbst wenn man sie falschrum reinzwängt, gibt es gar keinen Kontakt zu 
beiden Polen der Batterie.
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Info Gast #4816379
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Matthias S. schrieb:
> mal bitte verraten

Vorsicht mit deiner Annahme; das ist kein Problem: bei einem einfachen 
Federblechkontakt (für "+", "-" ist ein Pad auf der Leiterplatte) kann 
die Batterie (richtig, da war ein Zahlendreher drin) problemlos verpolt, 
aber auch direkt kurzgeschlosen werden. Also: doch!
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Info Gast #4816382
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Bernd O. schrieb:
> Das "zerstörerisch" bezieht sich auf die Sicherung - nicht auf den
> Verbraucher.

Schon klar, aber aus Sicht des Benutzers funktioniert das Gerät nicht 
mehr. Soll der jetzt einen SMD-Widerstand austauschen? Nicht 
praktikabel.

Bernd O. schrieb:
> Kostet bei richtig eingesetzter Batterie

.. auch den Verlust der Flusspannung und damit die Lebensdauer (sowohl 
verlorene Leistung als auch Spannung).
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Bernd O. #4816577
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Info schrieb:
> Bernd O. schrieb:
>> Kostet bei richtig eingesetzter Batterie
>
> .. auch den Verlust der Flusspannung und damit die Lebensdauer (sowohl
> verlorene Leistung als auch Spannung).
Du hast's nicht verstanden. Wenn die Batterie richtig herum eingelegt 
ist sperrt die Diode, die parallel zur Batterie liegt. Wenn die Batterie 
falsch eingelegt ist leitet die Diode und stellt sicher, dass nicht mehr 
als -0.xV an der Schaltung anliegen.

Da die Spannungsquelle eine Knopfzelle ist ist der Strom kein Problem 
für die Diode.

Gruß,
Bernd
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Manfred Gast #4816579
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Info schrieb:
> Damit beim Batteriewechsel (CR2023, 3V) 1x im Jahr nichts kaputtgehen
> kann, braucht die Schaltung (<1 uA, kurzzeitig <20 mA) einen
> Verpolschutz
Unlösbares Problem! Eine CR2032 liefert im Kurzschluß maximal ein paar 
Dutzend Milliampere. Wenn die Schaltung wirklich so empfindlich ist, 
kommt da eine Schottky-Diode drüber und fertig: Kathode an +, damit 
fließt im Normalbetrieb kein Strom, im Fehlerall ist die Zelle (fast) 
kurzgeschlossen.

Matthias S. schrieb:
> Da müssten die Kontakte aber richtig dämlich angeordnet sein. Nicht
> umsonst ist ja der - Pol nur ein Rundkontakt und + geht rundherum mit
> Kragen.
Extra für Dich knipse ich mal einen Halter, da geht eine 20_irgendwas so 
herum rein, wie man will.
Angehängte Dateien:
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Info Gast #4817719
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Manfred schrieb:
> Halter

Bei dieser Variante gibt's beim Einlegen immer einen Kurzschluss der 
Knopfzelle.

Bei der stehenden Variante gibt's keinen Kurzschluss, aber falschrum 
geht es problemlos.

Bei der weißen SMD-Variante (gegenüberliegende, doppelte Federkontakte) 
ließe sie sich nur mit Gewalt falschherum einlegen. Die Zelle kann man 
am "-"-Kontakt kurzschließen.

Hier mehr Bilder und weitere Varianten:
https://www.google.com/search?q=cr2032+holder&tbm=isch


Die "Kurzschlussdiode" gefällt mir und der Batterie nicht. Da gebe ich 
lieber ein paar Cent mehr für den Mosfet aus. Der Leckstrom wäre aber 
auch entscheidend.
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