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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schalten mit 3,3V


Autor: mh789 (Gast)
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Hallo!

kurze Vorrede:
Mein Einstieg in die Mikrocontroller-Welt scheint zu klappen. Am Anfang
konnte ich nur programmieren, jetzt weiß ich, dass man kein Lötfett
benutzt, wie man mehrere Chips zusammenschaltet, ich hab einen
passenden Bustreiber gefunden usw. usf. Und das alles mit Hilfe dieses
Forums. Meistens mit Archivbeiträgen. Danke für allen Leuten hier. Ich
habt mir sehr geholfen. Und: Heute hat mein Steckbrett-MP3-Player
(MP3-Chip, MMC, ATmega, 4Mhz) das erste lückenlose Lied gespielt. Ich
bin begeistert!

Nun aber zu meiner Frage:
Ich möchte an meinem Player die MMC-Stromzufuhr (3,3V) mit dem µC
(ebenfalls 3,3V) schalten können. Bei den vielen Transistoren und ICs
stehe ich aber vor einem riesigen Meer an Möglichkeiten. Könnt Ihr mir
einen (bei Reichelt erhältlichen) Bauteilvorschlag machen, wie ich das
Problem am besten lösen kann?

Vielen Dank

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Da die MMC-Karte und uC an der gleichen Spannungen hängen, ist die Sache
ganz klar: Du nimmst einen kleinen P-Kanal-MOSFET. Source an VCC, Drain
zur VCC der Karte, Gate über einen 1kOhm Vorwiderstand an ein Port-Pin.
Über dieses kannst Du dann Low-Aktiv die Karte einschalten. Wähle einen
Rdson des MOSFET von:

RDSON = Max. akzeptabler Spannungsabfall an MOSFET / Stromaufnahme der
Karte

Achte darauf, dass Du einen Logikpegel-MOSFET wählst. Ein guter
Einstieg ist bei International Rectifier, www.irf.com

Ein PNP-Transistor ist auch möglich, z.B. BC558C:
Emitter an VCC, Kollektor zur VCC der Karte, Basis über Vorwiderstand
(1kOhm) an Deinen Port, der widerum Low-Aktiv ist.  Der Vorwiderstand
muss evtl. angepasst werden.
Vorteil der Lösung ist, dass der Transistor vielleicht schon in Deiner
Schublade liegt.
Nachteil ist ein etwas höherer und kaum beeinflussbarer Spannungsabfall
von 0.2V.

Hilfreich wäre die maximale Stromaufnahme der Karte, dann kann man die
Bauteilwerte berechnen.

Autor: mh789 (Gast)
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Danke!

Aus den vielen Zahlen bei irf.com werde ich leider nicht schlau. Bei
angenommenen 60mA (siehe unten) und Karten, die bis zu 2,7 V noch
funktionieren, wäre RDSON = 0,5/0,06 = 8,3. Aber was mache ich mit
dieser Zahl?

Was wäre denn ein gängiger MOSFET (möglichst bei Reichelt erhältlich)?


Die Frage nach der maximalen Stromaufnahme ist so eine Sache. Hat
jemand die MMC- und SD-Spec, in der soetwas steht?

Die Leute von Sandisk haben in ihrer Application Note
(http://www.sandisk.de/Assets/File/OEM/ApplicationN...)
stehen: im Betrieb max. 60 mA. (Ich deute "ma" mal als "mA".)
Allerdings steht da auch:

"What is the absolute maximum (peak) current at either a power-on
cycle or a hot insertion?
The measured maximum peak current (as of 3/99) is 1.9A for 500nSec @
2.7V and 2.1A for 500nSec @ 3.3V. This is a short current induced by
the filter capacitors on the card. These currents exist for an
extremely short time and are likely to improve as the product
matures."

Ob das wirklich kurz ist, weiß ich nicht. Aber 2,1 A ist schon heftig,
oder?

Autor: Roland Praml (pram)
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Wie du schon richtig erkannt hast, brachst du einen Mosfet mit
höchstens RDSON = 0,5/0,06 = 8,3 Ohm

Da du an Source-Gate maximal 3,3 V zusammen bringst, brauchst du einen
der bei dieser Ansteuerspannung unter 8,3 Ohm (besser weniger) bleibt.

und danach musst jetzt suchen.
Auf Anhieb hätte ich mal den gefunden (hab nicht lange gesucht):
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7410.pdf
der hat 9 miliOhm bei 2,5V und kann 13.6A wäre also für deinen
Anwendungsfall mehr als geeignet.

die 2.1 A sind nur beim Einstecken. Wenn du die Karte während den
Betrieb aus und einsteckst, könnte es passieren, dass dir der µC
absemmelt, wenn die Karte den ganzen Strom zieht. Ein Widerstand von
wenigen Ohm in der Plusleitung reduziert dann den Stromstoß.

Der Mosfet wird aber mit 1KOhm Gatewiderstand wohl auch entsprechend
langsam einschalten.

Gruß
Roland

Autor: mh789 (Gast)
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Dieses Forum ist echt klasse! Danke!

Aha! Jetzt hab ich endlich kapiert, was RDSON bedeutet! R = Widerstand,
DS = zwischen Drain und Source, ON = im An-Zustand.

Mit diesen beiden Kenndaten (R_DS(on) und I_d) gibt's ja ganz viele
Varianten! Und auf die vielen anderen Werte brauche ich für meine
Anwendung gar nicht zu achten? Ich bin begeistert, wie einfach die
Elektronik-Welt sein kann!

Ach so, auf den "Logic Level" sollte ich vielleicht noch schauen.
Hmm, der IRF7410 hat eine Gate Threshold Voltage (V_GS(th)) von -0,4
bis -0,9 V. Heißt das, dass bei einer Spannungsdifferenz von 0 bis 0,4
V zwischen G und S, an D "nichts" ankommt? Das wäre aber ein bisschen
zu knapp. Die minimale High-Spannung des AVR ist 2,2 V (bei V_CC=3V).
Das würde ein V_GS von -1,1 V ausmachen. Dort würde der IRF7410 schon
ungefähr 2 A fließen lassen ("Fig. 3"). Sehe ich das richtig? Mensch,
ich lege heute ein Lernkurve an den Tag, das ist ja unglaublich!


Zum Aus- und Einstecken: Ein starker Strom I_DS kann also auch an G
"ziehen" und somit dem µC schaden? Woher hast Du den Wert für den
Gatewiderstand? Den konnte ich im Datenblatt nirgends finden. Oder
heißt das, ich soll zwischen µC und G noch 1 kOhm hängen?

Autor: Roland Praml (pram)
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Hi,
Das mit dem Threshold ist so ungefähr richtig, da aber an dem Port an
dem der Fet hängt nichts anderes hängt (hängen sollte) und somit nicht
belastet wird, sollte der AVR schon 3,3 V High ausgeben.

Achtung: Man hat hier umgekehrte Logik, da der Fet in der Plusleitung
hängt. Wenn du eine "1" an den Pin schreibst, liegen 3,3V am Pin an,
also 0V an G und S -> Fet sperrt
Bei einer 0 leitet er.

Der Gatewiderstand sollte nicht zu groß und nicht zu klein sein. Ein
Fet hat (bauartbedingt) eine sog. Gatekapazität zwischen G und S. Wenn
du jetzt den Widerstand weg lässt, dann fließt beim Umschalten kurz ein
sehr hoher Strom, weil die Kapaziät umgeladen werden muss. Das mag evtl
der Controller nicht. Machst du den Widerstand zu groß, schaltet der
Mosfet langsamer, was je nach Anwendungsfall auch nicht optimal ist.
Wenn der Fet in dem Schaltungszustand ist, fließt kein Strom mehr ins
Gate. Du kannst das Gate dann theoretisch abklemmen.

Gruß
Roland

Autor: Lupin (Gast)
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Hast du dich nun für einen MOSFET entschieden? Ich brauche einen MOSFET
für die gleiche Anwendung... oder doch lieber einen Transistor?

Ich würde gerne noch ein paar Ideen hören :)

Autor: Steffen (Gast)
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BUK 100. Ist ein TOPFET. Müsst ihr aber nochmal genau in die
Datenblätter reinschauen wegen den Pegeln. Den gibst bei Reichelt für
nen 1,50€ glaube ich.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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Autor: Lupin (Gast)
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Den hat CSD für 7 cent im angebot, kann man den auch nehmen?

http://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/54...

Der ist vom gehäuse und vom preis her echt gut.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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Eher nicht. Bei -4,5 V Gatespannung und 25° C hat der bereits ein RDSon
von bis zu 20 Ohm. Da du nur -3,3V hast, wird das noch deutlich höher
ausfallen. In der Mosfet-Übersicht wäre der BSH205 ein guter Kandidat.
Der hat bei einer Gate-Spannung von -2,5 V bereits ein RDSon von nur
0,5 Ohm.

http://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/16...

Autor: mh789 (Gast)
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Also wenn ich mir die Mosfet-Übersicht so anschaue und nach
geeigneten P-Kanal-Mosfets (Warum eigentlich keine N-Kanal?), die bei
Reichelt lieferbar sind, dann bleibt eigentlich nur noch der irf7389.
Mit UGS=3 (Wo steht das im Datenblatt?) aber auch nicht sonderlich
passend. Nach dem Gehäuse brauch ich da überhaupt nicht erst zu
schauen.

Naja wenn's nichts anderes gibt, muss ich wohl mal "auf Anfrage" bei
CSD bestellen, denn nur bei denen gibt's laut Tabelle die beiden
Alternativen BSH205 und FDC604P.

Autor: Lupin (Gast)
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was ist mit IRF 7406 den gibt es auch bei CSD.
http://www.csd-electronics.de/data/pdf/IRF7406.pdf

Autor: Lupin (Gast)
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bei reichelt:

BSS 123 SMD
BSS 138 SMD

Sind die was? Schauen nach dem Datenblatt her gut aus. Sind aber
N-Channel

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Ich kann Dir EINEN! SI4562 abschenken.
Ist zwar gleich noch ein N-Kanal drinne, sollte ja wohl nicht weiter
stören. Vlt hast Du ja noch ne LED zu steuern oderso.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8396...
Du kannst aber auch gern einen IRLML6402 in SOT23 nehmen(den habe ich
allerdings gerade nicht da). Ist dann so ziemlich gebräuchlich und
überall verfügbar.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9905...
Wenn Du Dir die Finger beim Löten brechen willst, kann ich Dir noch
einen SI5475 mit in den Umschlag stecken.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9226...

Gruß
AxelR.

Autor: Lupin (Gast)
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also ich finde die BSS123 und BSS138 dinger um einiges einfacher als
solche komischen typen die man nirgends bekommt. Kann die mal einer
überprüfen? N-Kanal sollte doch kein Problem sein :)

Autor: Roland Praml (pram)
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N-Kanal geht nur bedingt, da hier der Schaltungsaufwand (meist) höher
ist.

Da der Fet in der Plusleitung liegt und ein N-Kanal Fet positiv
angesteuert werden muss, brauchst du eine Spannung die höher ist als an
S. Wenn wir von 3,3V (bzgl GND) ausgehen und du den Fet mit 5 V
ansteuerst (bzw ansteuern kannst) erreichst du somit eine U_GS von
1,7V.
Wenn du wirklich keinen Fet auftreibst, kannst ja immer noch einen
BC557 Transistor nehmen und hoffen dass die 0,2 V Spannungsabfall nicht
zu viel ausmachen.

Gruß
Roland

Autor: Lupin (Gast)
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Ähh... ich wollte jetzt eigentlich nicht die Plusleitung schalten
sondern die masseleitung zur MMC Karte. Ist doch egal ob ich nun Masse
oder 3,0V schalte.

Jedenfalls hätte ich dann eine U_GS von 3.0V (jo meine schaltung läuft
mit 3.0) und laut datenblatt des BSS123 kann der FET dann 550mA
bringen.

Zur Kompensierung der peak ströme kann man vor dem FET noch einen
tantal oder elko setzen (bin mir nicht sicher), der den Einschaltstrom
der MMC Karte ab fängt.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Die Masseleitung würde ich nicht schalten. Das gibt einen haufen
Trödel!

Aber Gut - mach doch.
Wer nicht will, der hat schon. Mer als materielle Hilfe anbieten kann
ich es ja nicht. Da stand eindeutig "ABSCHENKEN"!
Wenn Du 100 oder so brauchen solltest, hätte man sich immernoch einigen
können.

BS123 ts.

Ich habe noch einen Ringkernspeicher in der Virtine. den kannst Du als
MMC Ersatz nehmen. Ist genauso alt.

Und Tschüss

AxelR.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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...ich finde die BSS123 und BSS138 dinger um einiges einfacher als
solche komischen typen die man nirgends...

man muss dann schon mal über seinen Schatten springen und evtl. auch
mal bei Conrad nachsehen. Ich weiss jetzt nicht, ob der lange Link
funktioniert.
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flNl...

einfach IRLML6402 bei Conrad in der Suchmaske eingeben.
Der MOSFET kostet 25Cent. das zu den komischen Typen. Man muss ja nicht
alles bei Conrad kaufen (Mega8 für knapp 10Euro).

Autor: Lupin (Gast)
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Was hast du denn für Probleme? Ich will etwas haben, dass für alle
einfach zu beschaffen ist, vielleicht will irgendwann jemand mein
Projekt nachbauen... ist einfach ein besseres gefühl zu wissen wo man
Nachschub bekommt.

> Das gibt einen haufen Trödel!

Sehr fachmännische Aussage :D

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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schon gut, schon gut.
sorry...

Autor: Lupin (Gast)
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okay, vertragen wir uns, sorry das ich deine FETs runter gemacht habe
;)

Der Tipp mit Conrad war gut, bei Reichelt finde ich nur einen P-Channel
im SOT-23 gehäuse mit zu hohen RDSon.

Du glaubst, dass wenn man Masse schaltet die MMC Karte Masse von den IO
Leitungen bekommen kann, oder? Daran hab ich nicht gedacht :(

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Sie kann genauso ihre 3.3 V von den IO-Leitungen bekommen; es ist auf
jeden Fall unbedingt notwendig die IO-Leitungen hochohmig oder auf
Masse zu schalten bevor die Versorgung der Karte ausgeschaltet wird.

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