Schalten von 1,8V Spannungsversorgung mit 3,3V Steuerspannung

[Jeff (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe eine wie ich dachte sehr simple Aufgabenstellung, deren Lösung 
ich mir denkbar einfach vorstellte, allerdings nach mittlerweile 
ein-zwei Stunden googeln bin ich eher mehr verwirrt als zu Beginn.

Ich betreibe einen Microcontroller(A), der an 1,8V hängt und ca  8-20 mA 
zieht. Nun möchte ich diese Vcc Leitung über den GPIO Pin eines zweiten 
Microcontrollers(B) mit 3,3V Logic level möglichst schnell (je schneller 
desto besser) schalten, sodass dies 1,8V Vcc Leitung zu (A) unterbrochen 
wird.

Dabei bin ich auf Begriff der Logic Level Transistoren gekommen, die ich 
direkt an den GPIO Pin von (B) hängen kann.

Würde das denn prinzipiell funktionieren?
Ich bin auf den IRF 3708 MOSFET gestoßen, der laut Datenblatt ein 
R_ds(on) von 29mOhm bei 2,8V besitzt.

[Stefan F. (Gast)]

Am naheliegendsten wäre wohl so eine Schaltung mit NPN und PNP oder NPN 
und P-Kanal MOSFET https://i.stack.imgur.com/IhEFT.png

[ArnoR (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Am naheliegendsten wäre wohl so eine Schaltung mit NPN und PNP oder NPN
> und P-Kanal MOSFET https://i.stack.imgur.com/IhEFT.png

Nee, im Gegenteil.

Man braucht nur einen pnp-Transistor, dessen Basis über einen (1k-) 
Widerstand an den 3V3-GPIO-Pin geht. Emitter an die 1V8, in die 
Kollektorleitung dann die Last nach Masse.

[Jim M. (turboj)]

Jeff schrieb:
> Ich bin auf den IRF 3708 MOSFET gestoßen,

Das ist ein N-Channel MOSFET, Du bräuchtest P-Channel.

IRLML6401 würde eher passen.

[ArnoR (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Man braucht nur einen pnp-Transistor, dessen Basis über einen (1k-)
> Widerstand an den 3V3-GPIO-Pin geht. Emitter an die 1V8, in die
> Kollektorleitung dann die Last nach Masse.

Hier noch ein Bildchen dazu. Die Schaltzeiten sind unter 100ns und nur 2 
Bauteile.

[Stefan F. (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Hier noch ein Bildchen dazu. Die Schaltzeiten sind unter 100ns und nur 2
> Bauteile.

Kann man so machen. Wenn der Mikrocontroller keine Spannungsversorgung 
hat, schaltet er den Ausgang allerdings ein. Eventuell ist dieser Effekt 
unerwünscht - ich weiß es nicht.

Bei zwei Transistoren hätte man den Effekt jedenfalls nicht.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Jeff schrieb:
> Ich betreibe einen Microcontroller(A), der an 1,8V hängt und ca  8-20 mA
> zieht.

Kannst du den MC nicht direkt aus dem Portpin speisen? Natürlich vor dem 
1,8V Regler.

[Chris M. (chris_appment)]

Hängt noch mehr an dem 1,8V-Schaltregler?
Wenn nicht kannste ja mal gucken, ob der nen Enable-Pin hat und einfach 
den Schaltregler abschalten.

[Udo S. (urschmitt)]

Vor allem sollte man klären, was noch alles an dem µC hängt. Wenn man 
dem die Versorgungsspannung abschaltet, er aber über Portpins noch auf 
einer Spannung hängt können ggf. seltsame Dinge passieren

[MaWin (Gast)]

Jeff schrieb:
> Dabei bin ich auf Begriff der Logic Level Transistoren gekommen, die ich
> direkt an den GPIO Pin von (B) hängen kann.
>
> Würde das denn prinzipiell funktionieren?

Ja.

> Ich bin auf den IRF 3708 MOSFET gestoßen

Völlig ungeeignet.

Du brauchst einen LogicLevel PMOSFET der bei 28V schaltet.

z.B. FDN338

+1.8V -----+
           |S
GPIO -----|I FDN338
           |
           +--VCC

GND ----------GND

Achte drauf, daß die Kapazität der Abblockkondensatoren hinter dme 
MOSFET nicht zu gross sind, die vor dem MOSFET erheblich grösser, sonst 
gibt es einen Einbruch in der 1.8V Versorgung beim Einschaltetn.

[Jeff (Gast)]

Erstmal danke für die schnellen Antworten.

ArnoR schrieb:
> Man braucht nur einen pnp-Transistor, dessen Basis über einen (1k-)
> Widerstand an den 3V3-GPIO-Pin geht. Emitter an die 1V8, in die
> Kollektorleitung dann die Last nach Masse.

Das werde ich dann wohl aufgrund des einfach zu verstehenden Aufbaus 
definitiv als erstes Ausprobieren.
Darf ich den in der Skizze benannten 2n3906 gleich als Empfehlung 
verstehen?

Stefanus F. schrieb:
> Kann man so machen. Wenn der Mikrocontroller keine Spannungsversorgung
> hat, schaltet er den Ausgang allerdings ein. Eventuell ist dieser Effekt
> unerwünscht - ich weiß es nicht.
>
> Bei zwei Transistoren hätte man den Effekt jedenfalls nicht.

Diese Aussage habe ich leider noch nicht verstanden.

Matthias S. schrieb:
> Kannst du den MC nicht direkt aus dem Portpin speisen? Natürlich vor dem
> 1,8V Regler.

Leider nein, da ich eine möglichst glatte Spannungsversorgung benötige, 
die nur ein externes Signal liefert.

[Stefan F. (Gast)]

>> Wenn der Mikrocontroller keine Spannungsversorgung
>> hat, schaltet er den Ausgang allerdings ein. Eventuell ist dieser Effekt
>> unerwünscht - ich weiß es nicht.
>>
>> Bei zwei Transistoren hätte man den Effekt jedenfalls nicht.

Jeff schrieb:
> Diese Aussage habe ich leider noch nicht verstanden.

Vielleicht wird es so klarer:

 
  VCC=0V                 1,8V
     o                    o
     |                    |
  ___|____                |
 |        |             |/<
 |  µC A  |-----[===]---|
 |________|             |\
     |                    |
     |                 ___|____
     |                |        |
     |                |  µC B  |
     |                |________|
     |                    |
    GND                  GND

Wenn der Mikrocontroller A keine Stromversorgung hat, dann wird der 
Transistor immer eingeschaltet sein, denn seine Ausgangsspannung beträgt 
Null Volt. Diesen Effekt vergessen Leute immer wieder.

Es kann aber auch sein, dass diese Konstellation in deiner Anwendung 
niemals vorkommt. Di bist mit Details ja sehr sparsam geblieben.

[ArnoR (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Wenn der Mikrocontroller A keine Stromversorgung hat, dann wird der
> Transistor immer eingeschaltet sein, denn seine Ausgangsspannung beträgt
> Null Volt.

Durch die Basis des pnp und den Widerstand fließt ein Strom von ~1,2mA, 
den der µC-Ausgang nach Masse ableiten müsste. Für Ua=0V muss dazu der 
untere Mosfet im Ausgang eingeschaltet sein. Wie geht das ohne 
Versorgung?

Der pnp wird dadurch eingeschaltet, daß der Basisstrom über die 
Schutzdiode am GPIO-Pin in die Versorgung Vcc abfließt und dabei den 
Ausgang (auf max. ~1,2V) und die Versorgung (auf max. ~0,6V) anhebt.

[Stefan F. (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Für Ua=0V muss dazu der
> untere Mosfet im Ausgang eingeschaltet sein. Wie geht das ohne
> Versorgung?

Gar nicht, aber du hast die ESD Schutzdioden vergessen. Eine davon wird 
den Strom zum VCC Pin ableiten, der Null Volt hat. Jedenfalls ungefähr.

[ArnoR (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> aber du hast die ESD Schutzdioden vergessen.
...

Lesen ist nicht so deine Stärke, oder? Denn genau das habe ich doch 
geschrieben:

ArnoR schrieb:
> Der pnp wird dadurch eingeschaltet, daß der Basisstrom über die
> Schutzdiode am GPIO-Pin in die Versorgung Vcc abfließt und dabei den
> Ausgang (auf max. ~1,2V) und die Versorgung (auf max. ~0,6V) anhebt.

[Stefan F. (Gast)]

ArnoR schrieb:
> Lesen ist nicht so deine Stärke, oder? Denn genau das habe ich doch
> geschrieben:

Ja, sorry. Bin heute ein bisschen überhitzt.

[HildeK (Gast)]

Jeff schrieb:
> Ich bin auf den IRF 3708 MOSFET gestoßen, der laut Datenblatt ein
> R_ds(on) von 29mOhm bei 2,8V besitzt.

Es geht auch mit diesem nMOSFET, allerdings musst du den mit mindestens 
1.8V+2.8V am Gate ansteuern. Wenn du noch 5V oder mehr in deiner 
Schaltung zur Verfügung hast, lässt sich das lösen.

[Stefan F. (Gast)]

HildeK schrieb:
> Es geht auch mit diesem nMOSFET, allerdings musst du den
> mit mindestens 1.8V+2.8V am Gate ansteuern.

Hast du dabei die Body Diode berücksichtigt?

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Jeff schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Kannst du den MC nicht direkt aus dem Portpin speisen? Natürlich vor dem
>> 1,8V Regler.
>
> Leider nein, da ich eine möglichst glatte Spannungsversorgung benötige,
> die nur ein externes Signal liefert.

Erklär mal - denn wenn du vor dem 1,8V Regler 3,3V einspeist, dann sind 
die 1,8V doch glatt. Ich speise aus einem AVR Port über LC Filter ein 
RFM02 Sendemodul und da ist alles sauber. Du könntest ja mal sagen, was 
für ein Typ MC dein Modell B ist. Ein RPi z.B. kann keine 20mA liefern - 
ein AVR schon.

[HildeK (Gast)]

Stefanus F. schrieb:
> Hast du dabei die Body Diode berücksichtigt?

Ja, die Schaltung wäre ein Sourcefolger, D an die Eingangsspannung. 
Deshalb brauchst du auch 2.8V min. über der Ausgangsspannung (also etwa 
5V am Gate), damit er vollständig durchschaltet.

Wäre mit einem PU am Gate nach +5V oder mehr und einem Transistor, der 
das Gate auf 0V ziehen kann, erledigt.

[TotoMitHarry (Gast)]

Sucht man sich halt einen PNP enhanced Mosfet mit TTL Level..