Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM317 ausschaltbar mit uC und pMOSFET


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von Sebastian S. (calavera)


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Hallo,

habe folgende Schaltung (siehe Anhang) aufgebaut.
LM317 mit Potentiometer als einstellbare Spannungsquelle (1.25V bis ~ 
ca. 4.7V).
Würde nun mit dem IRLML6401 (Logic Level Power pMOSFET) über einen 
Mikrocontrollor (VuC im Bild) die Spannung ein- und ausschalten 
(Inverterschaltung in Verbindung mit BSS123). Leider bricht mir im ON 
Zustand (VuC = 0V) bei höheren Lasten (z.B. Rload = 18Ohm) die Spannung 
ein. Kann das überhaupt so funktionieren oder hab ich etwas 
grundsätzliches falschgemacht?

Vielen Dank für eure Unterstützung!

: Verschoben durch Moderator
von Olaf (Gast)


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Man kann sowas sicher irgendwie ans laufen bringen. Wobei ich mich frage 
wofuer du den unteren Transistor brauchst. Ausserdem musst du beachten 
das der LM317 eine Mindestlast benoetigt.

Aber es gibt auch Spannungregler die einen Enable-Eingang haben.

Olaf

von Achim S. (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Leider bricht mir im ON
> Zustand (VuC = 0V) bei höheren Lasten (z.B. Rload = 18Ohm) die Spannung
> ein.

Hm: wenn du die 18 Ohm an 4,7V hängst bekommst du einen Strom von 260mA.
Der LM317 sieht dann eine Verlustleistung von (15-4,7)V*260mA=2,7W. Hat 
dein LM317 einen ordentlichen Kühlkörper, um diese Wäremleistung 
wegschaffen zu können? Falls nein geht der LM317 in 
Übertemperaturbegrenzung und fährt die Ausgangsspannung nach unten, um 
sein Leben zu retten.

von (prx) A. K. (prx)


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Olaf schrieb:
> Man kann sowas sicher irgendwie ans laufen bringen. Wobei ich mich frage
> wofuer du den unteren Transistor brauchst. Ausserdem musst du beachten
> das der LM317 eine Mindestlast benoetigt.

Die Mindestlast wird üblicherweise vom Referenzteiler abgedeckt.

von Sebastian S. (calavera)


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Die Schaltung soll dazu dienen, unterschiedliche ICs zu Testzwecken zu 
betreiben. Entweger als Logicpin (HI/LO) oder als Versorgungspin (max 
100mA); die Pegel einstellbar im oben genannten Bereich von 1.25 bis 5V.

Getestet habe ich bislang nur mit Vin=7.0V Vout=1.8V -> Pv=0.52W Das 
sollte passen. Ich probiers morgen nochmal ganz ohne LM317 und nehme 
stattdessen einen Konstanter als Spannungsquelle.

Könnte es eher sein, dass ich den pMOSFET in diesem Arbeitspunkt falsch 
betreibe?
Vgs = -1.8V (Vg= 0V, Vs = 1.8V) sollte doch reichen, den Transistor 
durchzuschalten??
Der nMOS ist dazu da, 0V auf den Ausgang zu schalten, wenn die 
Spannungsquelle aus ist (Low Signal).

von MaWin (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Kann das überhaupt so funktionieren

Nein.

Du hast P-Kanal MOSFETs gar nicht verstanden. Du brauchst eine 
Ansteuerspannung von 0V (aus) bezüglich S(outce) und -5V (ein).

Nicht von absolut massebezogen 0V und 5V, das geht gerade mal bei 
N-Kanal MOSFETs deren Siurce zufällig mit GND verbunden ist.

Wenn dein LM317 weniger als 5V liefert heisst das, dass du eine 
bezüglich GND negative Spannung zum Einschalten des P-MOSFETs brauchst, 
bis -5V.

Daher ist es blöd, den Ausgang des LM317 abschalten zu wollen. Tut es 
nicht der Eingang ?
1
 plus plus
2
  |    |
3
 1k    |
4
  |    |S
5
  +---|I P-MOSFET
6
  |    | +-----+
7
  | BS +-|LM317|--+-- out
8
-|I 170  +-----+  !
9
  |S         |     |
10
  +---R2----+-R1--+
11
  |
12
 GND

von Sebastian S. (calavera)


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Danke für deine Hilfe.
Bin mir aber nicht sicher, ob ich das 100%ig verstanden habe.

Ich dachte bei meiner Schaltung wäre der Bezugspunkt Vs=1.8V. Bei Vg = 
0V (EIN) sollte der pMOSFET doch dann durchschalten? Laut Datenblatt ist 
RDS(ON)max=0.125Ohm (@Vgs=-1.8V). Und bei Vg = 5V (Vgs = +3.2V) wäre AUS 
(Datenblatt: max. Vgs = 8.0V)

Wäre unendlich dankbar für einen weiteren Erkärungsversuch :-)

Notfalls wäre eine eingangsseitige Umschaltung (Danke für die Skizze!!), 
wie in deinem Beispiel, auch möglich. Ausgangsseitig würde ich aber 
bevorzugen, da ich als Alternative zum integrierten LM317 mit Jumper 
noch eine externe Versorgung ermöglichen wollte.

Viele Grüße,
Sebastian

von Achim S. (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Ich dachte bei meiner Schaltung wäre der Bezugspunkt Vs=1.8V. Bei Vg =
> 0V (EIN) sollte der pMOSFET doch dann durchschalten? Laut Datenblatt ist
> RDS(ON)max=0.125Ohm (@Vgs=-1.8V). Und bei Vg = 5V (Vgs = +3.2V) wäre AUS
> (Datenblatt: max. Vgs = 8.0V)

ja, das ist richtig gedacht.

Sebastian S. schrieb:
> Wäre unendlich dankbar für einen weiteren Erkärungsversuch :-)

"Die Spannung bricht ein" ist nicht sehr ausführlich. Miss halt bitte 
"im Fehlerfall" mal an Gate, Source und Drain die Spannungen und zeig 
uns die konkreten Messergebnisse. Wahrscheinlich siehst du dann schon 
selbst
- ob der LM317 einbricht
- ob der IRLML6401 sich nicht an seine Spec hält
- ob das Gate aus irgendwelchen Gründen nicht genau bis auf 0V 
runtergeht
- .....

Sebastian S. schrieb:
> Ausgangsseitig würde ich aber
> bevorzugen

Bei den aktuellen 1,8V und 100mA sollte das auch gehen. Für die oben 
genannten 1,25V wird es aber dann endgültig eng.

von MaWin (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Ich dachte bei meiner Schaltung wäre der Bezugspunkt Vs=1.8V

Nein, dein Bezugspunkt ist

Sebastian S. schrieb:
> 1.25V bis ~ ca. 4.7V

Du brauchst also -3.75 bis -0.3V zum Einschalten (bei angenommener UGS 
von -5V)

Sebastian S. schrieb:
> Laut Datenblatt ist RDS(ON)max=0.125Ohm (@Vgs=-1.8V).

Stimmt, ein P-MOSFET mit ziemlich niedriger garantierter 
Durchschaltspannung. Nur bei 1.25V garantiert halt niemand mehr was.

von M. H. (bambel2)


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A. K. schrieb:
> Olaf schrieb:
>> Man kann sowas sicher irgendwie ans laufen bringen. Wobei ich mich frage
>> wofuer du den unteren Transistor brauchst. Ausserdem musst du beachten
>> das der LM317 eine Mindestlast benoetigt.
>
> Die Mindestlast wird üblicherweise vom Referenzteiler abgedeckt.

Laut Datenblatt benötigt der LM317 eine Mindestlast von 3,5 mA bis im 
schlimmsten Fall 10 mA.
Legt man wirklich diesen Spannungsteiler auf 3,5 mA Querstrom aus?
Das erscheint mir sehr viel.

von (prx) A. K. (prx)


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M. H. schrieb:
> Legt man wirklich diesen Spannungsteiler auf 3,5 mA Querstrom aus?
> Das erscheint mir sehr viel.

Typisch für LM317 Schaltungen ist ein oberer Widerstand von 240 Ohm, 
mitunter auch 120 Ohm. Das entspricht einem Laststrom von 5mA und 10mA 
und steht so auch in den Datasheets.

: Bearbeitet durch User
von 3siebzehner (Gast)


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.
>
> Laut Datenblatt benötigt der LM317 eine Mindestlast von 3,5 mA bis im
> schlimmsten Fall 10 mA.
> Legt man wirklich diesen Spannungsteiler auf 3,5 mA Querstrom aus?

Ja. R1=240Ohm ist nach DaBla DER Standardwert. Macht rund 4mA.

> Das erscheint mir sehr viel.
Heute schon. Beachte aber wie alt der 3siebzehner ist.

von Sebastian S. (calavera)


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Schaltung läuft jetzt genau wie im Ursprungsbeitrag beschrieben. Hatte 
noch einen Serienwiderstand von 120Ohm im Gehäuse an der Vout Buchse 
übersehen (siehe Anhang), an dem die Spannung abgefallen ist.
Vielen Dank für eure Hilfe, insbesondere an Achim für die beruhigenden 
Worte :-)

von Nanu (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Falls nein geht der LM317 in
> Übertemperaturbegrenzung und fährt die Ausgangsspannung nach unten, um
> sein Leben zu retten.

ähm woher haste denn diese Info gezogen? aus nem Forum etwa?.. belese 
dich mal zu dem IC genauer, dann verstehste auch den Spannungsabfall 
vielleicht doch..

"..sein Leben zu retten"... ähm; der IC hat eine interne Referenzquelle, 
die bis zu einer speziellen Grenze nur belastungssicher ist. Wird die 
Stromentnahme gegenüber der Mindestlast von etwa 2 Watt (das ist die 
Angabe der Hersteller und auch die DDR-IC-Fabrik in Dresden wusste das 
schon!!-erstaunlich..), regelt der IC nicht wegen der Temperatur, 
sondern wegen des Fehlerstromes herunter! Die Temperatur-Angabe von ca 
160 Grad Celsius , wo der "Arbeitsausfall" des Ics einsetzt, hat damit 
garnichts zu tun.

Man kann ja zum Beispiel den folgenden Versuch (und von den Herstellern 
in den Datenblättern dazu auch zwingend empfohlenene Maßnahme!!)folgen:

 Dem Regler schalte man eine Schottky-Diode vom Ausgangspin zum 
Eingangspin zu, -schon ist das Spannungs-Einbruch-Potiential fast wieder 
ausgeglichen! Die Diode soll hier schützen, sodaß impulsartige 
Spannunsspitzen am Ausgang wegen zu geringer Lastentnahme abgefangen 
werden können, und der Usgangsstrom damit regelbar bleibt / ausgeglichen 
wird! <diese Zusatzdiode führt dann den nicht verwendeten Teil der 
Überspannung vom Ausgang auf den Eingang zurück und sichert so das 
stabile Ausregeln der Ausgangsspannung nach.

Vergleichs-Erklärung eines änlichen Arbeits-Prinzipes am Beispiel des 
"TL432"-IC: Soetwas nutzt man an der Referenz-Diode "TL431" auch! (Nur 
ist hier diese "Stromrückführungs-Diode" bereits integriert). Hier gibts 
dafür dann nur einen "Ausgleichspin, der hier genutzt wird, um die 
Ausgangsspannung bis zu 96 Prozent stabil zu halten.

Im 317 ist diese Funktion der Referenz-Diode integriert und nicht 
umsonst hat speziell dieser IC intern eine 
Lastbegrenzungs-Schutz-Einrichtung für den Ausgang, um mögliche 
Kurzschluss-Impuls-Spitzen, die bei Lastwechsel die Ausgangsspannung 
über den Grenzbereich hinaus, und damit zur Zertörung genau dieser 
internen Baugruppe führen würde, "abzufangen"! Deshalb ist ja dieser 
Regler-IC auch (bis an die Grenze von ca 1,5 A bei entsprechendem 
Kühlkörper!) nur bedingt nutzbar!

Ich persönlich nutze ganz andre Verfahren für oben gewünschte 
Schaltungen! Der 317 ist für mich nicht relevant, weil der viel zu 
empfindlich auf Lastwechsel am Ausgang reagiert und auch "durchschlägt", 
wenn man die Umschaltung nicht entsprechend zusätzlich absichert! Der 
Schaltungsaufwand ist viel zu groß! Es gibt klassische Spezial-ICs, die 
man so beschaltet, die genau die Ausgangsspannung / Strom so einstellen, 
wie man das gerade benötigt. Und erwähnt wurden ja zB die 
4-Pin-Festregler-ICs mit Enable-Eingang (von ST zum Beispeil der LT2945 
oder Samsungs LMT 78ESXXX)

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