Strombegrenzug für schaltbare Versorgungsspannung

Rudolf Gast 20.07.2017 12:19 #5083943

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Szenrio: Mit einem Midi Controller sollen in einer E-Gitarre Pickups 
umgeschaltet werden. Dazu wird in der Gitarre selbst eine 
Slave-Schaltung integriert, betehend aus einem ATTiny und zwei bis drei 
Relais. Diese Slave Schaltung wird über den Ring-Kontakt eines 
Klinkensteckers mit Strom und Daten versorgt. Datenübertragung erfolgt 
über kurze Aussetzer-Impulse der Stromversorgung. Die Slave Schaltung 
puffert ausreichend Energie in Elkos um diese Versorgungslücken 
überbrücken zu können.

Problem: Beim Einstecken eines Mono-Klinkensteckers gibt das natürlich 
einen Kurzschluss mit Rauchzeichen.

Avisierte Lösung: Ich möchte eine Strombegrenzung einbauen, die das 
Gerät Dauerkurzschlussfest macht. Randbedingungen sind dabei:
- wird aus +5V gespeist
- muss 3 Relais versorgen (mindestens 100mA lefern können)
- Spannungsabfall bis ca 4.2V tolerabel (drunter ziehen die Relais nicht 
zuverlässig)
- muss unterbrechbar sein (30µS Impulse)

Anbei eine Prinzipschaltung, wie ich bisher diese Versorgungsspannung 
schalte und moduliere.

Kannst Du mir ein paar Hinweise auf bewährte Grundschaltungen zur Lösung 
dieses Problems geben?

Angehängte Dateien:

LoopBoard.sch.png (3,1 KB)

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Michael B. (laberkopp) 20.07.2017 12:34 #5083978

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Rudolf schrieb:
> Kannst Du mir ein paar Hinweise auf bewährte Grundschaltungen zur Lösung
> dieses Problems geben?

Variante a) Bipolaren Transistor verwenden und mit so wenig Basisstrom 
ansteuern, daß die Stromverstärkung keinen höheren Kollektorstrom 
erlaubt als die Spannungsquelle liefern kann. Problem: Eher ungenau weil 
Stromverstärkung exemplarabhängig ist. Vorher passende Exemplare 
ausmessen, und selbst dann ist man froh, wenn 100mA zuverlässig 
rauskommen und unter 500mA zuverlässig begrenzt wird. 100mA gut und 
200mA schlecht geht kaum (nur Montags, nicht mehr wenn es kalt wird oder 
so), 100mA sicher und 110mA garantiert nicht geht nicht.

b) Strom messen (über einen shunt-Widerstand mit mindestens 0.1V 
Spannungsabfall) und über OpAmp vergleicheen (man hat ja stabile 5V aus 
denen man 4.9V ableiten kann) und der OpAmp regelt dann den Transistor, 
ob MOSFET  oder bipolar, zu. Kann sehr exakt sein, 100mA ok und 101ma 
cut off.

c) Fertige high side Treiber wie ProFET geht hier eher nicht, die sind 
für 12V gebaut.

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Strombegrenzug für schaltbare Versorgungsspannung

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