Hallo! Ich finde bei Google widersprüchliche Angaben über die Ausgangsspannung der GPIOs eines Raspberry Pi Zeros. Manche sagen 5V, einige 3,3V. Versorgt wird der Pi über 5V. Ist die Ausgangsspannung evtl. einstellbar auf 3,3 oder 5V? Grüße, PL
Pythagoraslover schrieb: > Ich finde bei Google widersprüchliche Angaben über die Ausgangsspannung > der GPIOs eines Raspberry Pi Zeros. Warum guckst du nicht in den Schaltplan? Der Prozessor wird mit 3.3V versorgt - woher sollten dann 5V an den GPIOs kommen? https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/rpi_SCH_Zero_1p3_reduced.pdf
OK, dann noch eine Frage: Direkt am GPIO hängt ein IRF540N Mosfet (mit 150 Ohm Gatevorwiderstand). Der müsste bei 3,3V ja eigentlich aufgehen oder? Leider wird bei einer Last am Ausgang (12V/2A) Uds nicht null, sondern bleibt bei ca. 4V, und an der Last fallen somit nur 8V statt 12 ab. Hab ich den falschen MOSFET genommen? An sich ist er hier im Forum mit Ugs(th)=3V angegeben (https://www.mikrocontroller.net/part/IRF540).
Pythagoraslover schrieb: > Der müsste bei 3,3V ja eigentlich aufgehen > oder? Sagt wer? Im Datenblatt ist davon nichts zu sehen und das hat oft Recht.
Pythagoraslover schrieb: > OK, dann noch eine Frage: Direkt am GPIO hängt ein IRF540N Mosfet (mit > 150 Ohm Gatevorwiderstand). Der müsste bei 3,3V ja eigentlich aufgehen > oder? Oder.
p.s. Bei der Gate-Source Schwellspannung fängt der FET an zu leiten. Von richtig leitende ist der dann noch weit, weit entfernt. Guck dir mal die Ausgangskennlinie (Fig.1 um Datenblatt) an.
Die Gate Threshold Voltage liegt laut Datenblatt irgendwo zwischen 2V und 4V. Das Diagramm Figure 3 zeigt, wie viel Volt du an das Gate anlegen musst, um einen gewissen Laststrom schalten zu können. 3V liegen außerhalb des Diagramms. Der transistor ins ungeeignet. Ich möchte dazu noch etwas sagen: In diesem Fall begnnt das Diagramm erst bei 4V (der maximalen Threshold Voltage). In den meisten anderen Datenblättern beginnen diese Diagramme mit dem mittleren Wert (das wäre hier 3V). Wenn das Diagramm nicht mit dem max. Wert beginnt, muss man die Kurve Gedanklich horizontal nach rechts verschieben, so dass sie mit der maximalen Threshold Spannung beginnt. Nur dann kann man dort halbwegs verlässliche Werte ablesen.
Ich bin nur interessierter Laie. Könnt ihr auch sagen warum? Bzw. welche Spannung nötig ist? In der MOSFET-Übersicht dieses Forums steht Ugs(th)=3V. Im Datenblatt steht Ugs(th)Min=2V/Max=4V. Oder ist das der komplett falche Wert?
Ugs(th) schwankt fertigungsbedingt sehr stark. Verschiedene Exemplare desselben Types können in der Tat von 2V-4V streuen. Der Wert ist aber wenig praxisrelevant und die erhebliche Streuung soll Dir nur sagen, dass Du nicht auf Kante nähen kannst, um sicheren Betrieb zu gewährleisten (es sei denn, Du misst das Exemplar explizit durch). Also: Vgs immer satt im Bereich des sicheren Leitens einstellen. Dein Transistortyp ist auf jeden Fall nicht geeignet. Ein IRF3708 schaltet bei 3,3V schon sehr niederohmig durch. Der hing hier auch schon direkt am Raspi. Sollte man aber nicht machen, wenn man ordentliche Leistung schalten möchte. Bei einem Kurzschluss etc. reisst es sonst den Raspi mit ins jenseits. Am besten über Optokoppler arbeiten. Dann kann es knallen und der Raspi lebt weiter :-)
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Pythagoraslover schrieb: > Ich bin nur interessierter Laie. Könnt ihr auch sagen warum? Bzw. > welche Spannung nötig ist? Kein Transistor ist ideal, es gibt immer Abweichungen von den Soll-Werten. Deswegen verspricht das Datenblatt nur wenige konkrete Zahlen, sondern eher Bereiche von-bis. Wenn du beim Bäcker Brötchen kaufst, kannst du dich zum Beispiel darauf verlassen, dass sie nicht kleiner als 10cm und nicht größer als 15cm sind, denn solche extremen Ausreißer würde der Bäcker aussortieren. So ist das auch bei den Transistoren. Nun steht im Datenblatt, dass die Threshold Spannung zwischen 2V und 4V liegt. Wenn dein Transistor 4V benötigt, ist er völlig in Ordnung (da im Rahmen der Spezifikation), aber für deinen Anwendungsfall ungeeignet. Jetzt kommt noch dazu, dass der Laststrom, den der Transistor schalten kann, von der Steuerspannung abhängt. Je höher die Steuerspannung ist, umso mehr Laststrom kann er schalten. Genau das stellt Figure 3 dar. Deine Last hat 2 Ampere und wir gehen mal von Zimmertemperatur aus. Du kannst an Figure 3 ablesen, dass die Steuerspannung in diesem Fall etwas höher als 4 Volt sein muss. Du hast aber nur 3,3V (im Idealfall). Deswegen schaltet der Transistor nur halb durch und wird heiß.
"Threshold voltage, Vth, is defined as the minimum gate electrode bias required to strongly invert the surface under the poly and form a conducting channel between the source and the drain regions. Vth is usually measured at a drain-source current of 250mA. Common values are 2-4V for high voltage devices with thicker gate oxides, and 1-2V for lower voltage, logic-compatible devices with thinner gate oxides." (Aus den MOSFET Basics von Infineon)
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Danke Stefanus F., das hat mir sehr geholfen! Mit 5V wäre ich also dabei? Kann ich mit dieser Schaltung die 5V sicher ans Gate schalten?
Pythagoraslover schrieb: > Mit 5V wäre ich also dabei? Nein. > Kann ich mit dieser Schaltung die 5V sicher ans Gate schalten? Nein. Das ist ein Emitterfolger, und 5V reichen eh nicht.
Das macht man anders. Siehe http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf Kapitel 2.2 und 3.4.4
hinz schrieb: > 5V reichen eh nicht Wieso nicht? Laut Fig.3 im Datenblatt können bei 25°C über 10A mit Ugs=5V geschaltet werden!?
Stefanus F. schrieb: > http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf Hübsch. Ergänzung dazu: THT p-MOSFET für 3V: Microchip/Supertex LP0701
Pythagoraslover schrieb: > hinz schrieb: >> 5V reichen eh nicht > > Wieso nicht? Laut Fig.3 im Datenblatt können bei 25°C über 10A mit > Ugs=5V geschaltet werden!? Die Toeranzen schon wieder verdrängt?
Wolfgang schrieb: > p.s. > Bei der Gate-Source Schwellspannung fängt der FET an zu leiten. Von > richtig leitende ist der dann noch weit, weit entfernt. Guck dir mal die > Ausgangskennlinie (Fig.1 um Datenblatt) an. Kann mir jemand sagen wieso dieser Wert immer als Hauptmerkmal von Mosfets in Tabellen auftaucht? Hatte damit auch lange zu kämpfen um zu begreifen dass dieser Wert schlicht nutzlos ist, um zu entscheiden ob der Mosfet in einer digitalen Schaltung (also wo beim Ausschalten praktisch 0V angelegt wird) brauchbar ist, oder nicht und offensichtlich bin ich da bei weitem nicht der einzige Anfänger der sich davon verwirren ließ. Immer auf den Graphen zu schauen ist das Gegenteil von übersichtlich. Weshalb nennt man nicht einen standardisierten Wert "Xv" welcher beschreibt welche Spannung am gate notwendig ist, damit sagen wir mal, die Hälfte der Nenn-Stromstomtärke bei der Hälfte der Nennspannung, ohne Zusatzkühlung durch den Mosfet geschaltet werden kann? Von mir aus auch hier ein Xvmin und Xvmax. Das wäre immer noch sehr gut zum Vergleichen geeignet... Man würde auf dem ersten Blick sehen ob man das Bauteil mit dem vorliegenden uC ansprechen kann, oder nicht.
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Pythagoraslover schrieb: > Mit 5V wäre ich also dabei? Pythagoraslover schrieb: > Laut Fig.3 im Datenblatt können bei 25°C über 10A mit > Ugs=5V geschaltet werden!? Es kann gehen. Die Kurve geht von typischen Werten bei 25°C aus, dein vorhandenes Exemplar kann das erfüllen, muss es aber nicht. Wenn du es in Serie fertigen willst, ist das zu unsicher. Für ein Einzelexemplar würde ich es mal bei 5V ausmessen. Die Chancen für 2A stehen nicht ganz schlecht. Es hängt auch davon ab, wie viel Drop du an Drain-Source zulassen willst. > Kann ich mit dieser Schaltung die 5V sicher ans Gate schalten? Nein, wie schon gesagt ist es ein Emitterfolger. Der hätte dann gerade mal 2.7V am Ausgang - noch weniger! Wenn du aber den Widerstand (1k, keine 56k) auf die Kollektorseite bringst und dort das Gate anschließt, dann erreichst du die 5V. Allerdings ist die Logik dann invertiert, was aber bei der Programmierung des IOs leicht korrigiert werden kann.
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Danke für Eure Antworten, jetzt bin ich um einiges schlauer! Würde dann die angehängte Schaltung (jetzt als Emitterschaltung) funktionieren?
Pythagoraslover schrieb: > Danke für Eure Antworten, jetzt bin ich um einiges schlauer! > Würde dann die angehängte Schaltung (jetzt als Emitterschaltung) > funktionieren? Ja, wobei der Basiswiderstand auch deutlich größer sein darf, 10kOhm sind kein Problem.
Jetzt steuerst du dein Gate mit 12V an. Prüfe, ob der MOSFET 12V verträgt.
Stefanus F. schrieb: > Jetzt steuerst du dein Gate mit 12V an. Prüfe, ob der MOSFET 12V > verträgt. Beim IRF540 keine Frage.
Stefanus F. schrieb: > So ist das auch bei den Transistoren. Nun steht im Datenblatt, dass die > Threshold Spannung zwischen 2V und 4V liegt. Wenn dein Transistor 4V > benötigt, ist er völlig in Ordnung (da im Rahmen der Spezifikation), > aber für deinen Anwendungsfall ungeeignet. Nochmal: Die Threshold Spannung hat nichts mit der für anständiges Durchschalten erforderlichen GS-Spannung zu tun. Dafür gibt es die Ausgangskennline mit U_GS als Parameter.
Alex G. schrieb: > Immer auf den Graphen zu schauen ist das Gegenteil von übersichtlich. > Weshalb nennt man nicht einen standardisierten Wert Weil das von dem zu steuernden Strom abhängt. Es ist wenig sinnvoll, für FETs in verschiedenen Leistungsklassen eine Kennzahl für den selben Arbeitspunkt anzugeben.
Wolfgang schrieb: > Stefanus F. schrieb: >> So ist das auch bei den Transistoren. Nun steht im Datenblatt, dass die >> Threshold Spannung zwischen 2V und 4V liegt. Wenn dein Transistor 4V >> benötigt, ist er völlig in Ordnung (da im Rahmen der Spezifikation), >> aber für deinen Anwendungsfall ungeeignet. > > Nochmal: Die Threshold Spannung hat nichts mit der für anständiges > Durchschalten erforderlichen GS-Spannung zu tun. > Dafür gibt es die Ausgangskennline mit U_GS als Parameter. Wenn du mich vollständig zitiert hättest, wäre Dir aufgefallen, dass ich genau den selben Hinweis direkt im nächsten Satz geschrieben hatte.
nimm einen Optokoppler maximal 3mA aus dem PI GPIO und gibt dem Gate seine 12V, pulldown am Gate nicht vergessen wenn der Opto aus ist!
hinz schrieb: > Pythagoraslover schrieb: >> Danke für Eure Antworten, jetzt bin ich um einiges schlauer! >> Würde dann die angehängte Schaltung (jetzt als Emitterschaltung) >> funktionieren? > > Ja, wobei der Basiswiderstand auch deutlich größer sein darf, 10kOhm > sind kein Problem. Genau. @Pythagoraslover Bei 12V-Betrieb kann der 1k R am Kollektor auch etwas größer sein. So fließen im aktiven Zustand 12mA, die Hälfte oder ein Drittel tun es auch. 1k an 12V sind schon ≈150mW. Es wird ja keine PWM gemacht. Wenn du dir die 12mA leisten kannst, dann lass es so. Dein FET schaltet so jedenfalls perfekt!
Hallo, nachdem die üblichen "Schlaumeier" sich ausgetobt haben, rate ich dir dringend, dich in einem der hervorragenden RasPi-Foren umzuschaun. Da findest du alles was das Herz begehrt und noch mehr... Gruß Rainer
Rainer V. schrieb: > Hallo, nachdem die üblichen "Schlaumeier" sich ausgetobt haben du auch? Rainer V. schrieb: > rate ich > dir dringend, dich in einem der hervorragenden RasPi-Foren umzuschaun wo ist der Link? welche hervorragenden RasPi-Foren kennst du? also ich habe hier einige hilfreiche Beiträge gelesen, deiner zählt nicht dazu nur rumgemaule, kein Tipp für den TO
Joachim B. schrieb: > Rainer V. schrieb: >> Hallo, nachdem die üblichen "Schlaumeier" sich ausgetobt haben Sag ich doch...der TO hat sich seit drei Tagen nicht mehr gemeldet und ein Schlaumeier findet auch RasPi-Foren...wenn nicht er! Der TO sicher. Gruß Zippel
Hier nochmal was vom TO ;-) Ihr habt mir alle sehr geholfen, dieses Forum ist trotz des rauen Umgangstons meistens sehr hilfreich
hinz schrieb: > Vth is usually measured > at a drain-source current of 250mA. Wenn das nicht mal ein Dreckfuhler ist. Im verlinkten DB des IRF540 steht 250µA, ebenso bei den meisten aktuellen wie IRLR2905 und sogar bei einem 240+ A Typen wie dem IRLS3034-7PPbF. Lediglich beim uralten BUZ10 sind es 1mA, und bei Brocken mit etlichen 100W Verlustleistung, wie dem IXFB70N60Q2, findet man auch mal 8 mA. Vermutlich sind diese Stromangaben i.W. den Meßmöglichkeiten der Testautomaten geschuldet. Jedenfalls sollte man die Spannungsangabe bei U_GS(th) eher als Abschaltkriterium ansehen, unterhalb derer der Transistor auf jeden Fall sperrt.
Pythagoraslover schrieb: > Hier nochmal was vom TO ;-) Ihr habt mir alle sehr geholfen wie hast du es gelöst? wäre ja nicht uninteressant für andere, merke Forum ist nehmen & geben! Pythagoraslover schrieb: > dieses > Forum ist trotz des rauen Umgangstons meistens sehr hilfreich auch DU bist Forum!
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nachtmix schrieb: > hinz schrieb: >> Vth is usually measured >> at a drain-source current of 250mA. > > Wenn das nicht mal ein Dreckfuhler ist. Kein Druckfehler, siehe Bild. Dass Copy&Paste so einen Mist bauen kann vermutet man nicht, und deshalb ist es mir auch nicht aufgefallen.
hinz schrieb: > Dass Copy&Paste so einen Mist bauen kann vermutet man nicht Das kommt immer auf den Zeichensatz drauf an und ob beide Programme (Quelle und Ziel) die Übergabe über die Zwischenablage ggf. zeichensatzübergreifend unterstützen.
Wolfgang schrieb: > hinz schrieb: >> Dass Copy&Paste so einen Mist bauen kann vermutet man nicht > > Das kommt immer auf den Zeichensatz drauf an und ob beide Programme > (Quelle und Ziel) die Übergabe über die Zwischenablage ggf. > zeichensatzübergreifend unterstützen. Hab ich jetzt gelernt.
Da war vermutlich noch die (automatische) OCR dazwischen beim Kopieren.
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