Mischspannung in der High-Side schalten

[Stefan W. (Gast)]

Hallo zusammen,

ich möchte in einer Anwendung im Industriebereich einen Signalpfad in 
einem Gerät in der High-Side ein und ausschalten können. Die Leitung ist 
durch folgende Eigenschaften charakterisiert:

-im ersten Modus führt diese einen Strom von 3Adc bei glatten Spannungen 
zwischen 0 und 24Vdc
-im zweiten Modus werden auf dieser Leitung Datensignale übertragen mit 
15kHz und Pegeln von 0V Low-Pegel und 12V für High-Pegel.

Die Umschaltung welches Signal auf der Leitung anliegt erfolgt innerhalb 
der Quelle. Ich muss nun an anderer Stelle diese Leitung "Schließen" und 
"Öffnen" können und suche dafür eine Lösung. Der "Schalter" muss nicht 
schnell schalten. Es geht nur um "Ausgang frei" und Ausgang "gesperrt".

Was ich mir selbst schon überlegt habe:

-mechanisches Relais -> würde gut passen, da potentialfrei, aber es 
könnte Probleme mit einer möglichen ATEX Zulassung geben

-N-Kanal MOSFET oder P-KANAL MOSFET: Wenn es günstig bleiben soll, ohne 
eine galvanisch getrennte Hilfsspannungsquelle welche die Gate-Source 
Spannung erzeugt, bleiben nur Ladungspumpen um die Ansteuerspannung zu 
erzeugen. Dann ergibt sich nur das Problem des springenden Potentials 
wenn die Datensignale kommen. Da bin ich mir nicht sicher, ob das 
funktionieren würde. Im Signalbetrieb habe ich ja eine zu schaltende 
Spannung welche ständig zwischen 0V und 12V wechselt und der Schalter 
muss auf dieser Spannung "mitreiten" und auch noch geschlossen bleiben.

Ich hoffe ich konnte mein Anliegen genau genug beschreiben. Vielleicht 
fällt euch ja noch ein anderer Weg ein. Vielen Dank vorab.

Grüße

Stefan

[Joe F. (easylife)]

Wenn du die Spec. insoweit ändern könntest, dass im ersten Modus eine 
Spannung von 18-24V anliegt (nicht 0-24), würde es einfach werden.

Ein p-ch MosFet würde dann deinen 3A Pfad schalten (und zwar automatisch 
ohne Steuersigna).
Die Gate-Beschaltung muss so aussehen, dass er bei bis zu 12V (+x) nicht 
durchschaltet (Spannungsteiler, evtl. Zenerdiode).

Dem Signalpfad wird es vermutlich egal sein, wenn er auch bei >12V "an" 
ist.
Du kannst ja einfach einen Serienwiderstand + Zenerdiode an die Leitung 
hängen, und dann ist dein Signalausgang immer auf die Spannung der 
Zenerdiode begrenzt.

[Stefan W. (Gast)]

Hallo easylife,

danke für deine Antwort. Also der "elektronische Schalter" soll ja auch 
die Datensignale durchlassen können. Dein Lösungsvorschlag würde ja 
quasi den Energietransport auf der Leitung mit 18-24V @3A durchlassen 
aber die Datenpulse mit 12V Amplitude sperren. Was ich suche ist im 
Grunde ein Relaisersatz: Schalten von DC und AC mit DC-Offset zwischen 0 
und 24Vdc.

[Falk B. (falk)]

Man nehme ein Photomos-Relais.

[Stefan W. (Gast)]

Hallo!

Ja das wäre tatsächlich wohl die beste Lösung. Mal schauen ob ich etwas 
finde, das 3A schalten kann und dabei auch noch preislich interessant 
ist.

[Joe F. (easylife)]

Stefan W. schrieb:
> Dein Lösungsvorschlag würde ja
> quasi den Energietransport auf der Leitung mit 18-24V @3A durchlassen
> aber die Datenpulse mit 12V Amplitude sperren.

Nein, die Datenleitung hängt quasi dauerhaft am Eingang, wird aber 
einfach mittels Zenerdiode auf 12V begrenzt.
Im "Power-Modus" hast du auf der Datenleitung dann eben ein Dauer-High, 
das sollte aber ja nicht weiter stören...

Ich habe noch ein viel bessere Lösung gefunden: LTC4365.

Bezahlbar, integrierte Gate-Spannungsversorgung für günstige und 
effiziente N-Ch Mosfets, schaltet diese schnell (und damit thermisch 
sicher) ein und aus selbst bei langsam ansteigender Eingangsspannung.
Wenn man möchte, kann man auch gleich die Over-Voltage Protection 
nutzen.
Eigentlich will man genau all dies haben im industriellen Umfeld.

[Stefan W. (Gast)]

Joe F. schrieb:
> Ich habe noch ein viel bessere Lösung gefunden: LTC4365.

Hallo easylife,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Deine Schaltung arbeitet 
grundsätzlich als Signalweiche für Power und Daten. In meiner Anwendung 
hängen an dieser Leitung jedoch leider bis zu 3 Slaves, daher müssen die 
Daten auch den "Hauptschalter" passieren können. Damit alle Teilnehmer 
jeweils Zugriff auf "Power" und "Daten" erhalten.