Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik nichtinvertierender Transistorschalter


von Max (Gast)


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Hi!

ich möchte die Spannungsversorgung (5V) eines µC schalten. Als Input 
habe ich eine Signalleitung (0V = µC aus / 5V = µC ein), die nicht 
belastet werden soll. Also kann ich sie nicht einfach als Versorgung für 
den µC verwenden.

Mir fällt nur eine Lösung mit zwei Transistorren ein: Einer der als 
High-Side Schalter funktiert (invertierend) und einer der nochmal das 
Signal für dessen Basis invertiert, damit das Gesamtgebilde wieder 
nicht-invertierend ist.

Kann ich das irgendwie mit nur einem Transistor lösen?

von Mani W. (e-doc)


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Max schrieb:
> Kann ich das irgendwie mit nur einem Transistor lösen?

Falls ich Dein Problem richtig verstanden habe, kannst Du über
einen PNP-Transdistor mit Basisvorwiderstand und Null-Volt Potential
den durchschalten und damit +V durchschalten...

von Guest (Gast)


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Mit einem Transistor sehe ich da jetzt auch kein Problem? Ein P-FET 
würde invers funktionieren.

von Max (Gast)


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Wenn ich einen PNP nehme, dann invertiert er ja (Schaltsignal 0V -> µC 
ein):

                    |</ +5V
Schaltsignal  --Rb--|
                    |\ zum µC Vdd

Es soll genau umgekehrt sein.

Also muss ich einen npn nehemen. Aber den kann ich ja nicht als 
high-side schalter verwenden...


Ich habe aber mal gelernt, der Basisstrom darf nicht durch den 
Lastwiderstand fließen:

                    |/ +5V
Schaltsignal  --Rb--|
                    |>\ zum µC Vdd


Und stattdessen den µC fest mit +5V zu verbinden während sein GND 
geschaltet wird ist vermutlich nicht sinnvoll. Damit hatte ich 
jedenfalls schonmal Probleme, da es interne GND Verbindungen im µC 
gibt..

von Matthias L. (Gast)


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Kollektorschaltung.

Npn Transistor:
Basis direkt ohne Widerstand an uC Ausgang.
Collektor an dieselbe Ub wie uC.
Emmitter an Last und Last an Masse.

Das ist nichtinvertierend. Gibt der uC HI aus, ist die Last aktiv.


Edit.
Ich les grad, der uC soll ja die Last sein. Ok.

von Mani W. (e-doc)


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Max schrieb:
> Und stattdessen den µC fest mit +5V zu verbinden während sein GND
> geschaltet wird ist vermutlich nicht sinnvoll

Gnd schalten ist fast immer auch tödlich, so etwas macht man nicht
in der Elektronik!

Auch wenn es in Youtube gezeigt wird, ist das in den wenigsten
Fällen sinnvoll, außer man mach das mit Relais, und das auch nur
in den betreffenden Relaisschaltungen..

Ja, man kann Gnd schalten, wenn man weiß, was dann auch geschieht,
normalerweise vermeidet man das...

: Bearbeitet durch User
von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Max schrieb:
> Ich habe aber mal gelernt, der Basisstrom darf nicht durch den
> Lastwiderstand fließen:
>
>                     |/ +5V
> Schaltsignal  --Rb--|
>                     |>\ zum µC Vdd

Warum nicht? Das wird schon immer so gemacht.
Wenn Dein µC mit dem Spannungsverlust leben kann, kannst Du das so 
machen.

von Guest (Gast)


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GND schalten würde ich auch nicht machen das geht meistens in die Hose. 
Ein NPN high side geht schon ist halt nicht ganz so cool der 
Spannungsabfall wird vermutlich relativ hoch, würde jetzt mal so 0,5-1V 
schätzen.

Was spricht gegen einen integrierten high side switch? Sowas für USB 
beispielsweise.

von Larry (Gast)


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> mit nur einem Transistor lösen?

Gemogelt:
Nimm einen IRLML6402 und klemm einen Single-Inverter 74AHC(T)1G davor.

Das ist ein p-FET und genau als High-Side-Switch gedacht.

von Nop (Gast)


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Mani W. schrieb:

> Gnd schalten ist fast immer auch tödlich, so etwas macht man nicht
> in der Elektronik!

Open/GND-Schalter sind absolut üblich, genau wie N-Ch-Mosfets nach GND.

von Guest (Gast)


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Nop schrieb:
> Open/GND-Schalter sind absolut üblich, genau wie N-Ch-Mosfets nach GND.

Ja, aber du willst nicht deinem µC GND wegnehmen. Im KFZ Bereich ist es 
sogar verboten low side irgendwas zu schalten.

Wenn man von irgendwas Power schalten will macht man das high side damit 
alle GNDs verbunden bleiben. Open-Drain und ähnliches nimmt man für 
Siganle aber nicht für die Versorgung.

von Larry (Gast)


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> Open/GND-Schalter sind absolut üblich, genau wie N-Ch-Mosfets nach GND.

In brummenden Taschenlampen vielleicht.

von Mani W. (e-doc)


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Nop schrieb:
> Open/GND-Schalter sind absolut üblich

Beispiele???

von Max (Gast)


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Sven S. schrieb:
> Warum nicht? Das wird schon immer so gemacht.

Ich dachte, weil dann n icht genau definiert ist, wie groß der 
Basis-Emitterstrom ist, da komplett von der Last abhängig (zumindest, 
wenn ich keinen zusätzlichen Basiswiderstand einbaue).

Guest schrieb:
> Ein NPN high side geht schon ist halt nicht ganz so cool der
> Spannungsabfall wird vermutlich relativ hoch, würde jetzt mal so 0,5-1V
> schätzen.

Warum sollte denn der Spannungsabfall so hoch sein? Ich dachte wenn der 
Collector-Emitterstrom im Rahmen des durch die Stromverstärkung 
vorgegebenen Maximums ist, ist Vce nahezu 0 Ohm und damit praktisch kein 
Spannungsverlust.

Bezüglich GND eines µC schalten: ja, ist mir klar. Den Fehler habe ich 
ganz am Anfang auch mal gemacht.

von Nop (Gast)


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Guest schrieb:

> Ja, aber du willst nicht deinem µC GND wegnehmen.

Solange da nichts an ein Metallgehäuse angeschlossen ist, spielt es 
keine Rolle, wo man einen Stromkreis unterbricht.

> Im KFZ Bereich ist es
> sogar verboten low side irgendwas zu schalten.

Zurecht, weil die Karosserie an GND liegt und daher GND an allen 
möglichen Ecken anliegt, so daß GND-Schaltung im Endprodukt nicht 
unbedingt wie gedacht funktionieren würde.

> Wenn man von irgendwas Power schalten will macht man das high side damit
> alle GNDs verbunden bleiben.

Ein N-Ch-Mosfet als low-side ist durchaus üblich als Lastschalter.

von Nop (Gast)


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Mani W. schrieb:

> Beispiele???

Jeder N-Ch als LS, was eine der Hauptanwendungen dafür ist. So üblich, 
daß es sich sogar in einem Artikel hier auf der Webseite findet:

"Eine typische Anwendung ist z. B. ein Low-Side Schalter: Source an GND, 
Drain an die Last, Ansteuerung des N-Kanal FETs mit 12V gleichbedeutend 
mit 12V ÜBER den Source = GND Potential."

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET

von Mani W. (e-doc)


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Nop schrieb:
> Solange da nichts an ein Metallgehäuse angeschlossen ist, spielt es
> keine Rolle, wo man einen Stromkreis unterbricht.
>
>> Im KFZ Bereich ist es
>> sogar verboten low side irgendwas zu schalten.
>
> Zurecht, weil die Karosserie an GND liegt und daher GND an allen
> möglichen Ecken anliegt, so daß GND-Schaltung im Endprodukt nicht
> unbedingt wie gedacht funktionieren würde.

Sorry!

So einen Blödsinn wie den von Dir dargebrachten hab ich in den
letzen 20 Jahren nicht lesen und hören müssen!

: Bearbeitet durch User
von Nop (Gast)


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... allerdings würde ich auch nicht auf einem Board NUR dem µC seinen 
GND wegnehmen, die komplette Peripherie aber verbunden lassen.

von Nop (Gast)


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Mani W. schrieb:

> So einen Blödsinn wie den von Dir dargebrachten hab ich in den
> letzen 20 Jahren nicht lesen und hören müssen!

Kann ich auch nichts zu, wenn Du nie begriffen hast, wieso man in einem 
Metallauto mit GND überall keinen GND schaltet.

von Mani W. (e-doc)


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Nop schrieb:
> Kann ich auch nichts zu, wenn Du nie begriffen hast, wieso man in einem
> Metallauto mit GND überall keinen GND schaltet.

Ah! Vielleicht habe ich das falsch interpretiert!

Also, keinen Gnd schalten!

Sind wir uns da jetzt einig?

von Nop (Gast)


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Mani W. schrieb:

> Also, keinen Gnd schalten!
>
> Sind wir uns da jetzt einig?

Jedenfalls im Auto und anderen Umgebungen, wo GND an jeder Ecke liegt 
und u.U. über jede Schraube zur Schaltung gelangen kann.

von Mani W. (e-doc)


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Nop schrieb:
> Jedenfalls im Auto und anderen Umgebungen, wo GND an jeder Ecke liegt
> und u.U. über jede Schraube zur Schaltung gelangen kann.

Ja! Ok und sorry für das Mißverständnis!

von Nop (Gast)


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Mani W. schrieb:

> Ja! Ok und sorry für das Mißverständnis!

Hat sich dann ja schnell aufgeklärt, alles gut. :-)

von Alexander S. (alex998)


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Für solche Anwendungen (Highside-Switch, Relaisansteuerung, Gatetreiber) 
benutz ich MCP1416 und 1415; Schmitt-Trigger als Eingang und ne 
Ausgangstufe bis 1,5A, was will man mehr.

von Harald W. (wilhelms)


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Mani W. schrieb:

>> Open/GND-Schalter sind absolut üblich
>
> Beispiele???

Ja, z.B. bei Relaistreibern.
Schaltet man dagegen komplette µCs auf der GND-Seite so holen
die sich oft das GND-Potential über ihre Eingänge und reagieren
dann oft undefiniert.

von foobar (Gast)


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>> Ein NPN high side geht schon ist halt nicht ganz so cool der
>> Spannungsabfall wird vermutlich relativ hoch, würde jetzt mal so 0,5-1V
>> schätzen.
>
> Warum sollte denn der Spannungsabfall so hoch sein? Ich dachte wenn der
> Collector-Emitterstrom im Rahmen des durch die Stromverstärkung
> vorgegebenen Maximums ist, ist Vce nahezu 0 Ohm und damit praktisch kein
> Spannungsverlust.

Der Spannungsabfall kommt durch die zu geringe Basisspannung - am 
Emitter wird immer eine um Ube (die o.g. 0.5-1V) geringere Spannung sein 
als an der Basis (sonst fließt kein Basisstrom).

von Max (Gast)


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klingt völlig logisch. Das war mir aber bislang gar nicht klar...

Danke euch allen für die Hilfe!
Bin wieder einen Schritt weiter.

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