Hallo,
mit einem PIC schalte ich eine Heizung 10W (5V 2A) über einen P-MOSFET.
Das Schalten erfolgt momentan nur 1 Mal pro Sekunde, also eher kein PWM.
Die Schaltung bekommt 5V von einem Labornetzgerät. Wenn die Heizung aus
ist, fließt nur der Strom, den der PIC braucht.
Beim Einschalten der Last geht die Versorgung kurz auf 4V zurück und hat
sich innerhalb einer Mikrosekunde wieder eingeregelt.
Problem: Beim Abschalten der Last geht die Versorgung kurzzeitig bis auf
8.5V hoch und pendelt sich dann mit einer Schwingung von 400kHz wieder
in Richtung 5V ein. Dadurch macht der PIC einen Reset (er überlebt das).
Ich habe zuerst vermutet, dass das Schwingen irgendwie von der Last
kommt. Das war ein gewickelter Hochlastwiderstand. Ersetzt durch einen
nicht-induktiven Hochlastwiderstand => keine Änderung. Auch eine
Schottky-Diode an der Last hat nichts geändert.
Das Schwingen kommt wohl vom Labornetzgerät selbst. Ich habe mehrere
verschiedene Netzteile durchprobiert (alle Peaktech), bei allen tritt
das gleiche Verhalten auf.
Was kann ich tun, um den PIC vor der Überspannung zu schützen?
(Ich weiß, dass der jetzt verwendete MOSFET nicht ideal für die
Ansteuerung mit 5V ist.)
(sorry, der Schaltplan ist doppelt, kriege ich nicht wieder raus...)
Warum P-FET? Ein N-FET wäre weit üblicher...
Warum so wenig Caps? 100nF an 2A mit langen Leitungen, helloooo
Schwingkreis...
Warum keine getrennte Versorgung Last und Chip? Schon ein Widerstand und
eine Z-Diode mit 3V9 oder so würden massiv helfen. Die Taktfrequenz und
die Spannung sind nach DaBla zu setzen, aber das sollte kein Problem
sein.
P-FET, damit ich den Strom durch die Heizung einfacher messen kann (R17
im Schaltplan ist gleichzeitig PTC-Sicherung und Shunt).
Caps: OK, ich werfe mal eine Handvoll rein. Ich war sparsam, weil die
Schaltung klein sein soll.
Getrennte Versorgung: Die Schaltung soll später von einer Autobatterie
versorgt werden, da geht keine Trennung, jedenfalls nicht richtig.
BS schrieb:> Getrennte Versorgung: Die Schaltung soll später von einer Autobatterie> versorgt werden, da geht keine Trennung,
Aber dann hoffentlich mit einer ordentlichen Treiberstufe für den
P-Mosfet.
Den kannst du nämlich nicht mit einem 5V Pegel ausschalten, wenn an
seiner Source die 12-15V Bordnetzspannung anliegen.
Wie du selbst gemerkt hast kommt deine Schwingung wohl von der
schlechten Regelung deines Labornetzteils.
Da kannst du gleich mal üben wie du deine Elektronik von solchen
Störgrößen abschirmst. (Diode + Kondensator (plus Spannungsregelung) für
den PIC.
Treiber für den Mosfet.
Die üblichen zusätzlichen Dinge die man beachten sollte. Siehe
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23BS schrieb:> Caps: OK, ich werfe mal eine Handvoll rein. Ich war sparsam, weil die> Schaltung klein sein soll.
Siehe:
https://www.gutzitiert.de/zitat_autor_albert_einstein_thema_einfach_zitat_23857.html
BS schrieb:> Getrennte Versorgung: Die Schaltung soll später von einer Autobatterie> versorgt werden, da geht keine Trennung, jedenfalls nicht richtig.
Natürlich mußt du das dann erst recht machen. Einen Linearregler oder
kleinen Downwandler für die Versorgung vom PIC.
Welche Spannung verträgt den die Heizung? Kannst du die nicht direkt aus
der Autobatterie versorgen?
BS schrieb:> Die Schaltung soll später von einer Autobatterie> versorgt werden, da geht keine Trennung, jedenfalls nicht richtig.
Na, wenn du da nicht 12V und 5V trennst, dann knallts aber richtig. :)
BS schrieb:> P-FET, damit ich den Strom durch die Heizung einfacher messen kann
Der Widerstand des NFETs "unter" dem Shunt sollte nix ausmachen, drüber
würde er die Messung nicht stören.
Eine Strommessung an einer Polyfuse ist allerdings vollkommen sinnlos,
da es ja ein NTC ist.
Und wie schon erwähnt: ein PFET an 12V mit Ansteuerung von 5V wird
kein'.
Die Heizung verträgt nur 5V und wird auch bei Speisung aus einer
Autobatterie über einen DC/DC-Wandler mit 5V versorgt werden.
Wenn ich dem PIC einen eigenen DC/DC-Wandler spendiere, brauche ich
natürlich einen Treiber für den P-MOSFET.
Strommessung: Eine Polyfuse ist ein PCT.
Ich will nur 3 Fälle unterscheiden: Gar kein Strom durch die Heizung,
Normalbetrieb mit grob 2A und Sicherung ausgelöst wegen Überstrom. Das
sollte sogar mit einer Polyfuse gehen.
BS schrieb:> Das Schwingen kommt wohl vom Labornetzgerät selbst. Ich habe mehrere> verschiedene Netzteile durchprobiert (alle Peaktech), bei allen tritt> das gleiche Verhalten auf.
Dann verwende ein Labornetzgerät, dass diese Bezeichnung auch verdient.
Aber was interessiert dich das Verhalten des Labornetzgerätes, wenn du
sowieso mi DC/DC-Wandler und 12V arbeiten willst?
Da wäre es doch naheliegend, ein 12V-Netzteil zu verwenden und damit auf
den Wandler zu gehen.
Warum willst du überhaupt an 12V eine Heizung für 5V betreiben?
Das hört sich nicht so wirklich geschickt an.
BS schrieb:> Das Schwingen kommt wohl vom Labornetzgerät selbst.
Ja. Es kann auch von den Leitungen kommen.
> Was kann ich tun, um den PIC vor der Überspannung zu schützen?
Ein Netzteil verwenden, dass für dieses Last-Szenario geeignet ist oder
die Versorgungsspannung des Mikrocontrollers vom Lastkreis separieren.
So wie du das da gemacht hast, würde ich es niemals umsetzen. Das
provoziert regelrecht Probleme.
> Die Schaltung soll später von einer Autobatterie versorgt werden
Dann kannst du dem Mikrocontroller ja einen Spannungsregler spendieren
und der Heizung einen anderen (sinnvollerweise ein DC/DC Konverter). Die
Schwingungen sind dann egal.
Aber schalte nicht dein Eingang des DC/DC Konverters mit dem Transistor,
sondern seinen Ausgang. Sonst bekommst du Spaß mit seinen
Eingangs-Kondensatoren.
BS schrieb:> Wenn ich dem PIC einen eigenen DC/DC-Wandler spendiere, brauche ich> natürlich einen Treiber für den P-MOSFET.
Warum schaltet du die Last nicht einfach mit einem N-Kanal MOSFET?
es ist einfach eine schlechte Idee deinen Heizer mit der 5V Spannung des
PICs versorgen zu wollen.
Der PIC sollte seinen eigenen Spannungswandler mit einer Diode vor
dessen Eingangselkos bekommen Labornetzteil auf >7V und deinen Heizer
solltest du dann mit dieser Spannung versorgen, wenn diese dann
kurzzeitig einbrechen weil das Labornetzteil zu schwach ist dann kann es
sich der Spannungsregler aus seinen Elkos nehmen.
Wie stark ist das Netzteil? Wahrscheinlich hat es mit den 2A schon zu
kämpfen
BS schrieb:> Getrennte Versorgung: Die Schaltung soll später von einer Autobatterie> versorgt werden, da geht keine Trennung, jedenfalls nicht richtig.
Wenn du das ganze am Bordnetz eines Autos betreiben willst wirst du ganz
andere Probleme haben als eine Schwingende Versorgung. Wenn dem so ist
mach dich mal schlau, was da so an Störungen und Transienten anfallen.
Warum sollte man das nicht richtig trennen können....
Ein Wandler für den PIC und einer für die Heizung. Dann mal anständige
Filter an die Wandler und ein paar Schutzdioden und deinen PIC
interessiert es herzlich wenig was an der Versorgung passiert.
BS schrieb:> P-FET, damit ich den Strom durch die Heizung einfacher messen kann (R17> im Schaltplan ist gleichzeitig PTC-Sicherung und Shunt).
Das ist so ziemlich die dämlichste Art Strom zu messen. Du misst an
einem wederstand der sich mit der Temperatur ändert. Das heißt deine
Messung ist nicht nur abhängig davon wie groß deine Duty Cycle ist,
sondern auch ob es Sommer oder Winter ist. Mal davon abgesehen macht man
eine Shunt Messung differentiell und dann ist es absolut egal wo der
Shunt sitzt.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Aber schalte nicht dein Eingang des DC/DC Konverters mit dem Transistor,> sondern seinen Ausgang. Sonst bekommst du Spaß mit seinen> Eingangs-Kondensatoren.
Vernünftige DC/DC-Wandler haben einen Enable-Eingang. Soetwas ist doch
wie geschaffen für das Szenario.
Wolfgang schrieb:> Vernünftige DC/DC-Wandler haben einen Enable-Eingang. Soetwas ist doch> wie geschaffen für das Szenario.
Ja das stimmt wohl. Ich hatte dabei diese 1€ Module im Sinn, wo der
Enable Eingang nicht herausgeführt ist. Aber die kann man vielleicht
sogar umbauen.
Es ist immer das Gleiche:
Auf einer jeden Schaltung hat eingangsseitig ein Elko zu sitzen um die
Zuleitungsinduktivität zu kompensieren. Tut man das nicht, passiert
dass, was du beschreibst.
Wenn das ganze in einem Auto eingebaut werden soll (oder irgendwo anders
wo große Verbraucher geschaltet werden, Zündkerzen schnell geschaltet
werden etc.) empfehle ich die Schaltung mit einer TVS Diode und einer
Sicherung in der +Leitung gegen Überspannung zu schützen.
Die Versorgung des Pic kannst Du mit einem LC Filter gegen Störungen
Schützen. (Als L sogenannte EMV Ferrite, die sind extra für solche
Filter gedacht, als C ein Elko ab 100uF). Die Werte von L und C sind
relativ unkritisch.
BS schrieb:> Ich habe zuerst vermutet, dass das Schwingen irgendwie von der Last> kommt.
Hast du mal gemessen, wie stabil dein GND ist? Also einfach mal die
Masseklemme wie gehabt an Masse anklemmen und mit dem Tastkopf an
mehreren anderen Massepunkten deiner Schaltung messen (ja, richtig:
Masse gegen Masse messen). Was siehst du?
Es ist schon gewagt, mit einem Prozessor-Port direkt einen
P-Kanal anzusteuern, denn wenn der Port ein klein wenig weniger Spannung
bringt als VDD beim Abschalten, dann leitet der Mosfet. Oder ist dieser
Port ein "Open Drain/Open Collector"?
Ich hätte da andernfalls noch einen N-Kanal dazugesetzt oder man muß den
Port auf Eingang schalten statt auf High, damit der Pull-Up am Mosfet
das Gate gegen VDD ziehen kann.
Udo S. schrieb:> Da kann man gleich einen geschalteten Stromregler nehmen.
Er will den Strom ja nicht regeln, sondern nur Fehlfunktion erkennen.
Ein geschaltete Stromregler erscheint mir dafür unnötig aufwändig.
Besserwisser schrieb:> wenn der Port ein klein wenig weniger Spannung> bringt als VDD beim Abschalten
Die Ausgänge des Mikrocontrollers liefern annähernd VDD bei HIGH Pegel.
Solange der MOSFET nicht schon bei -100mV einschaltet (was wohl kaum der
Fall sein dürfte), sehe ich da kein Problem.
Wenn man die Stromversorgung der beiden Kreise jedoch trennt, muss man
da doch aufpassen. Aber das ist dem TO ja laut seiner eigenen Bemerkung
weiter oben bewusst. Er würde dann ohnehin einen Treiber einfügen.
Liebe Kolleginnen und Kollegen,
Danke für den Input. Das Thema driftet jetzt weg. Ich habe nie gesagt,
dass das Ganze in einem Fahrzeug oder 12V betrieben werden soll. Es ging
mir nur um den Überschwinger in der Versorgung. Den bekomme ich jetzt
mit einem kleinen Regler für den PIC mit genügend großem Ko weg.
Zusätzlich ein Treiber für den FET, damit der sicher sperrt, auch wenn
seine Versorgung höher als die des PIC ist.
BS schrieb:> Ich habe nie gesagt,> dass das Ganze in einem Fahrzeug oder 12V betrieben werden soll.
Naja, du hast geschrieben, dass sie mit einer Autobatterie versorgt
werden soll. Aber die dann offenbar nicht in einem Auto, sondern
außerhalb.
Bedenke, dass Autobatterien nicht zyklenfest sind. Sie verschleißen sehr
schnell, wenn man sie entlädt. Diese Batterien sind dazu gedacht, immer
voll zu sein. Nur dann halten sie die gewohnten 5 Jahre lang.
