Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP32 mit P-Channel Mosfet als Schalter


von Danny M. (dannyyy)



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Hallo,

Vorweg, ich bin Elektronikanfänger, daher bitte etwas Nachsicht walten 
lassen ;)

Die erste Frage bezieht sich auf die Schaltung in den ersten beiden 
Screenshots. Dies ist zwar nur eine Simulation mit iCircuit, aber das 
Verhalten habe ich 1:1 auch wenn ich diese Schaltung nachbaue. Benutzte 
Komponente:
- Gleiche Stromquelle für Gate und Source-Drain (3.3V)
- rote LED (2V / 10mA)
- IRFU 9024 P-Channel Mosfet

Wieso ist Vsd bei 2.4V resp. es liegt an der LED ca. 0.9V an? Der Mosfet 
sollte doch bei Vgs = 0V komplett sperren oder nicht? In der realen 
Schaltung leuchtet die LED auch im gesperrten Zustand ganz leicht (nur 
bei absoluter Dunkelheit zu sehen). Wie kann ich das verhindern?

In der realen Schaltung möchte ich gerne die Sensoren vom ESP32 
entkoppeln. Zum einen, weil die GPIO Pinks nur begrenzt belastbar sind 
(einige sprechen von 12mA andere von 40mA), zum anderen möchte ich den 
ESP32 zwischen den Messungen in den DeepSleep Modus versetzen und die 
Sensoren von der Stromversorgung trenne, um die Batterielaufzeit zu 
erhöhen. Die Stromversorgung während der Entwicklung geschieht über den 
5V USB Anschluss (der Verbaute Spannungsregler nach 3.3V ist gemäss 
Aussagen nicht der effizienteste), daher will ich auch keine Powerbank 
nutzen. Da der ESP32 (Lolin32) einen Lipo-Anschluss bereitstellt, nutze 
ich einen 18650 Li-Ion Akku mit Schutzelektronik.

Ist die Schaltung so in etwa realisierbar und praktikabel? Grundsätzlich 
funktioniert sie. Aber bin der Meinung, dass kleine Änderungen zu einem 
robusteren und sicheren Projekt führen. Aber dazu benötige ich ein paar 
Inputs und Gedankenanstösse. Der verwendete IRFU 9024 ist mal da, weil 
ich keinen anderen Mosfet habe, der mit Logic-Level umgehen könnte, aber 
sicherlich nicht der optimalste. Was würdet ihr empfehlen?

Vielen Dank und Gruss
Danny

von HildeK (Gast)


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Danny M. schrieb:
> Wieso ist Vsd bei 2.4V resp. es liegt an der LED ca. 0.9V an? Der Mosfet
> sollte doch bei Vgs = 0V komplett sperren oder nicht?

Tut er doch, es fließen noch 23nA. Und eine LED ist kein Widerstand, 
selbst bei dem geringen Reststrom hat sie eben noch 0.9V 
Spannungsabfall.
Mach mal einen hochohmigen Widerstand parallel zur LED, z.B. 100k.

Zur realen Schaltung: wenn es tatsächlich der IRFU 9024 ist, dann ist 
das die maximal schlechte Wahl, wenn man ihn mit 3.3V betreiben möchte.
Der muss dann, je nach Exemplar nicht mal unbedingt 250µA fließen 
lassen. Nominal sollte er im EIN-Zustand ≥10V U_GS bekommen und nicht 
nur 3.3V.
Dass in der Simulation trotzdem 10mA fließen spricht nicht für deren 
Qualität!

Es gibt doch LL-pMOSFETs in der Klasse, z.B. den IRLML 2244 (bei 
Reichelt 17ct).

> Ist die Schaltung so in etwa realisierbar und praktikabel?
Ja, richtig, vom Prinzip her - nur der falsche MOSFET.

> Der verwendete IRFU 9024 ist mal da, weil
> ich keinen anderen Mosfet habe, der mit Logic-Level umgehen könnte,
Wie gesagt: 10V U_GS ist nicht LogicLevel! Der richtige MOSFET muss eine 
Wertangabe für den RDS_on bei einer Spannung <3.3V haben.

von Danny M. (dannyyy)


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>
> Es gibt doch LL-pMOSFETs in der Klasse, z.B. den IRLML 2244 (bei
> Reichelt 17ct).
>

Danke für den konkreten Vorschlag. Als SMD (SOT-23) gibt es einige 
LL-pMOSFETs. Gibt es gebräuchliche THT (TO-220)? Wenn ich das ganze auf 
einer Platine verlöte, ist SOT-23 okay, aber für Prototyping gefallen 
mir die TO-220 besser, die lassen sich direkt auf das Breadboard 
stecken.

Leider ist die Auswahl in der Schweiz auf wenige Anbieter begrenzt, wenn 
man nicht Wochen auf die Ware warten will oder Unsummen für die 
Versandkosten. Wenn du oder ein anderer Leser bessere Alternativen als 
Distrelec oder auch Conrad (zum Abholen) kennt, bitte melden.

Gruss Danny

von HildeK (Gast)


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Danny M. schrieb:
> Als SMD (SOT-23) gibt es einige
> LL-pMOSFETs. Gibt es gebräuchliche THT (TO-220)?

Du wirst verstehen, dass ich keinen totalen Überblick über die 
Halbleiterwelt habe. Mein Vorschlag kam daher, weil ich den erst 
kürzlich selber eingesetzt habe. Letztlich wirst du die Recherche selber 
durchführen müssen; es ist manchmal aufwändig, das muss ich zugeben. 
Aber die einschlägigen Hersteller haben meist eine sehr gute Webseite, 
auf der man eingrenzen kann.
Da aber LL-FETs eher jung sind und THT eher älter ist, kann die 
Schnittmenge schon etwas mager ausfallen ...
Was hindert dich, an einen SOT-23 fürs Steckbrett Drähtchen anzulöten?

Zu den Anbietern:
- ich kenne die Möglichkeiten für die Schweizer nicht
- Reichelt hatte ich genannt, auch dor sind mir oft die Versandkosten 
ein Dorn im Auge und ich weiß nicht, ob sie in die Schweiz liefern
- immer mal wieder wird hier im Marktforum eine Sammelbestellung bei z.B 
Mouser organisiert, um bez. Mindestbestellmenge und Versandkosten Geld 
zu sparen. Schau dir das ggf. mal an.

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