Hallo!
Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat
der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass
sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.
Was tun?
Spontan habe ich einfach 100k in Serie zum Gate geschaltet, was jetzt
dafür sorgt, dass die Spannung nur noch um 1V einbricht, um sich dann
nach 500us wieder erholt zu haben. ka... macht man das so?
Falls ja.... wieviel kann ein PMOS ab? Normalerweise schaue ich ins SOA
Diagramm, aber das ist nur im Avalanche Mode brauchbar... oder?
Im Datenblatt des FT232R von FTDI findet sich eine Möglichkeit mit einem
kleinen Kondensator vom PMOS-Ausgang zum Gate und vom Gate ein R zum
Digitalausgang als Softstart. So vielleicht.
Jan schrieb:> Falls ja.... wieviel kann ein PMOS ab? Normalerweise schaue ich ins SOA> Diagramm
Genau, orientiere dich an diesem Diagramm. Es ist primär eine thermische
Frage.
Jan schrieb:> Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat> der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass> sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.
Das klingt sehr nach einem Layoutfehler.
hinz schrieb:> Das klingt sehr nach einem Layoutfehler.
Finde ich nicht. Ein Kondensator hat einen annähernd unendlich hohen
Ladestrom, den die Stromversorgung nicht liefern kann. Also bricht die
Spannung ein.
Bei USB sind (ohne extra Strombegrenzung) maximal 10µF erlaubt.
hinz schrieb:> Stefan ⛄ F. schrieb:>>> Ein Kondensator hat einen annähernd unendlich hohen>> Ladestrom,>> Au weia! Schon mal was von ESR und ESL gehört?
Meinst du das Wörtchen "annährend" ist da irgendwie zufällig
reingefallen?
Jan schrieb:> Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat> der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass> sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.
470µF ist ein süßes Kondensörchen.
Schaltbild? Welche Versorgung?
Atmega abpuffen. Scheinbar nicht gemacht. Also nachrüsten.
Martin S. schrieb:> 470µF ist ein süßes Kondensörchen.
Aber nur, wenn die Spannungsversorgung der Schaltung erheblich stärker
abgepuffert ist. Was in meinen Schaltungen das letzte mal in den 90er
Jahren der Fall war.
Für mich sind 470µF ein dicker Klopper!
100k oder so parallel zum PMOS und den Kondensator damit vorladen lassen
(ggf. NMOS noch hinter dem PMOS gegen GND um damit die Versorgung
"kurztischließen". Irgendwann NMOS ausschalten, vorladen lassen über den
Widerstand und dann halt irgendwann den PMOS "anschalten".
Kann man entweder mit 2 GPIO machen oder noch etwas gebastel und beide
Mosfets mit einem GPIO schalten. Sollte aber eine "totzeit" drin sein um
nicht PMOS an + NMOS an entstehen zu lassen...
Jan schrieb:> Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat> der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass> sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.> Was tun?
Du könntest auf der "Versorgungsseite" vor dem Mosfet einen 1mF Elko
einbauen. Dann bricht die Spannung nur noch auf 5V*1000uF/1470uF = 3,4V
ein.
> Spontan habe ich einfach 100k in Serie zum Gate geschaltet, was jetzt> dafür sorgt, dass die Spannung nur noch um 1V einbricht, um sich dann> nach 500us wieder erholt zu haben. ka... macht man das so?
Wenn dein Mosfet das aushält und der Verbraucher mit seiner langsam
steigenden Versorgung klarkommt, dann kannst du das so machen.
No Y. schrieb:> 100k oder so parallel zum PMOS und den Kondensator damit vorladen lassen> (ggf. NMOS noch hinter dem PMOS gegen GND um damit die Versorgung> "kurztischließen". Irgendwann NMOS ausschalten, vorladen lassen über den> Widerstand und dann halt irgendwann den PMOS "anschalten".
Kannst du dieses aufwändgie Gebastel mal in einem Schaltplan abbilden?
Und hast du bei deinen Betrachtungen beachetet, dann parallel zum 470uF
Kondensator noch die eigetliche Last hängt?
Jan schrieb:> Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat> der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass> sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.
Die Stromversorgung einer Steuereinheit sollte einigermaßen gesichert
sein.
Jan schrieb:> Falls ja.... wieviel kann ein PMOS ab?
Ein SOT23 kann nicht viel, aber je dicker desto belastbarer.
Load Switch Inrush:
https://electronics.stackexchange.com/questions/104060/load-switch-capacitance-constraint
Georg M. schrieb:> Die Stromversorgung einer Steuereinheit sollte einigermaßen gesichert sein.
Man könnte dazu den uC z.B. mit 100uF puffern, und die so gepufferte
uC-Versorgung mit einer Schottkydiode von der zusammenbrechenden
Versorgung entkoppeln.
Jan schrieb:> Spontan habe ich einfach 100k in Serie zum Gate geschaltet, was jetzt> dafür sorgt, dass die Spannung nur noch um 1V einbricht, um sich dann> nach 500us wieder erholt zu haben. ka... macht man das so?
Mit einem zusätzlichen Kondensator kann man noch den Strompeak
reduzieren.
No Y. schrieb:> 100k oder so parallel zum PMOS und den Kondensator damit vorladen lassen> (ggf. NMOS noch hinter dem PMOS gegen GND um damit die Versorgung> "kurztischließen". Irgendwann NMOS ausschalten, vorladen lassen über den> Widerstand und dann halt irgendwann den PMOS "anschalten".> Kann man entweder mit 2 GPIO machen oder noch etwas gebastel und beide> Mosfets mit einem GPIO schalten. Sollte aber eine "totzeit" drin sein um> nicht PMOS an + NMOS an entstehen zu lassen...
Das klingt für mich wie: 5 Maschen links, dann zwei rechts, alle 30 mal
1 Masche fallen lassen und von hinten durch die Brust stechen.
Ein kommentierter Schaltplan wäre wohl aussagekräftiger.
Jan schrieb:> Was tun?
Die Versorungsspannung des ATMega mit 100x mehr Kapazität, also 47000uF,
stützen.
Zu viel ? Dann mach die 470uF kleiner, z.B. 470nF, und setze stattdessen
einen 470uF vor den MOSFET.
Die andere Lösung erfordert, dass man die Schaltung mit ihren 470uF erst
mal abschalten kann, sie also einen Enable-Eingang hat mit dem man ihre
Stromaufnahme zu Beginn auf vernachlassigbare Werte begrenzt:
Dann schaltet man den 470uF über einen Widerstand an die
Atmega-versorgung, wartet bis er sich aufgeladen hat, überbrückt dann
mit dem MOSFET den Widerstand, und schaltet erst dann die Schaltung per
Enable frei.
2x PMOS Transistoren. Den ersten mit Widerstand zum initialen Laden des
470 uF C, dann nach einer Zeit, den zweiten PMOS parallel zum ersten
PMOS+Widerstand schalten.
Jens schrieb:> 2x PMOS Transistoren. Den ersten mit Widerstand zum initialen Laden des> 470 uF C, dann nach einer Zeit, den zweiten PMOS parallel zum ersten> PMOS+Widerstand schalten.
Da parallel zum Kondensator die zu schaltende Last hängt, wird der
Kondensator durch einen Widerstand niemand die volle Betriebsspannung
erreichen können. Wenn du den Widerstand dann mit einem zweiten MOSFET
überbrückst hast du immer noch das ursprüngliche Problem:
(fast-)Kurzschluss auf der Versorgungsspannung.
Noch eine Alternative?:
Ein Hochfahren über kurze Impulse mit nach und nach kürzer werdendem
Abstand.
Vorziehen würde ich aber den bereits mehrfach genannten Weg über die
Entkopplung per Diode.
Ohne zu wissen was das für ein Verbraucher ist und ob man den überhaupt
"sanft" anschalten kann, ist das hier ein Ratespiel.
Am wahrscheinlichsten zum Erfolg führt wohl die µC-Spannung per Diode
und ausreichend großem C zu puffern, damit der das kurzzeitige
Einbrechen der Supplyspannung übersteht.
Einen großen C schalten ist immer fies.
Jan schrieb:> macht man das so?
Da gibt es viele Wege, die alle ihre Vor und Nachteile haben.
Vom einfachen NTC bis beliebig komplex.
Jetzt hast Du den PMOS nur extrem langsam gemacht, ohne jede Messung.
Kann funktionieren, kann aber bei Exemplarstreuungen und Temperaturdrift
aber auch Probleme machen.
Deine Quelle scheint sehr hochohmig zu sein, wenn VCC soweit wegbricht.
Oder die erkennt auf Kurzschluss und schalte kurz ab. (hickup mode)
Eine einfache und ausreichend genaue Strombegrenzung wäre z.B. ein shunt
vor Pmos-S + NPN der G auf S lemmt wenn der U-shunt größer 0,6V.
B: Vin
E: Gate
C: Source
Felix schrieb:> Hier der Auszug aus dem FT232R-Datenblatt.> Die machen das nicht ohne Grund so.
Na ja. Die zusätzliche Zeitkonstante am MOSFET Gate ist 100µs. Das
dürfte für die 470µF des TO etwas kurz sein. Er sagt ja nicht, was für
einen MOSFET er hat. Aber mit 100K und nur C_gs dürfte er schon über
100µs liegen.
Porzellanblume schrieb:> Ein Hochfahren über kurze Impulse mit nach und nach kürzer werdendem> Abstand.
Dann hast du noch mehr Kurzschlüsse, das macht es nicht besser.
wer schrieb:> Am wahrscheinlichsten zum Erfolg führt wohl die µC-Spannung per Diode> und ausreichend großem C zu puffern, damit der das kurzzeitige> Einbrechen der Supplyspannung übersteht.
Damit hilft du aber nur dem Mikrocontroller. Was ist denn mit den
anderen Teilen der Schaltung? Wie sieht deren Stromaufnahme aus und wie
viel Instabilität sind dort akzeptabel? Findet das Netzteil diese
Lastspitzen nett?
Ich halte es für eine ganz schlechte Idee, die Stromversorgung
regelmäßig so stark überlasten zu wollen, dass sie einbricht. Das ist
wie wenn man einen KFZ Motor beim Anfahren jedes mal zum Stottern
bringt. Toll für den Umsatz der Hersteller.
Wenn in deinem Haus jeden Tag mehrmals das Licht flackern würde, wenn
etwas geschaltet wird, würdest du dann nicht auch den Entstördienst
rufen? Willst du das dann auch einfach puffern anstatt die
Problemursache zu beheben?
Stefan ⛄ F. schrieb:> Porzellanblume schrieb:>> Ein Hochfahren über kurze Impulse mit nach und nach kürzer werdendem>> Abstand.>> Dann hast du noch mehr Kurzschlüsse, das macht es nicht besser.
Wenn die Spannungsquelle überhaupt keinen Elko hat, dann Ja. Ansonsten
Nein. Der Ladestrom verteilt sich über die Zeit. Die Impulse müssen kurz
sein. Ab einer bestimmten 'Kürze' kann so sogar die Gatespannung
'stufenlos' eingestellt werden.
hinz schrieb:> Felix schrieb:>> Hier der Auszug aus dem FT232R-Datenblatt. Die machen das nicht>> ohne>> Grund so.>> Und wie ist deine Schaltung, und dein Aufbau?
USB-Anschluss an FT-Wandler, daran werden Boards angeschlossen, die
getestet werden sollen.
Diese Boards haben fast 1000 µF Kapazitäten drauf. Ohne diese Schaltung
gibt es immer wieder Resets und Aussetzer mit dem USB-Treiber, mit der
Schaltung keine Probleme.
Zeitkonstante für die Rampe liegt bei etwa 30ms..50ms von geschlossen
bis offen.
Mosfet muss aber diesen Bereich mit maximalem Leistungsabfall aushalten,
der da durchfahren wird.
Danke für eure Antworten. Am elegantesten
(Bauteilkosten,Ruhestrom,Anzahl Bauteile) klingt für mich jetzt die
Lösung von Karsten B. Netterweise hat er das direkt auch noch simuliert.
@Karsten: Kannst du bitte mal das ltspice File raufladen? Ich würde
damit gerne mal ein wenig rumsimulieren und kenne mich mit dem Programm
zu wenig aus, um sowas mal eben schnell selber zu programmieren.
Im Idealfall packst du noch genau deinen MOSFET in die Simulation und
verpasst dem 470µ Kondensator einen Serienwiderstand, da bei kurzen
Schaltzeiten sonst ganz schnell hunderte Ampere in der Simulation
fließen.
Danke dafür. Ich habe mal versucht, das ganze in eine Formel zu packen.
Wer will schon immer simulieren. Ich komme dabei auf folgende Formel:
Iinrush = (Vin+Vpl)/Rgate*Cload/Cgd
Ist das korrekt so?
Vin = Eingangsspannung am Source.
Vpl = Vplateau des PMOS.
Rgate = Eingebauter Widerstand zum Gate
Cload = Kapazität der Last
Cgd = Eingebauter Kerko zwischen Gate und Drain.
Hmmmm die Lösung hat ein schwerwiegendes Problem....
Wenn man die Spannung einschaltet, steigt sie schnell an. Wenn am Gate
ein µC hängt, ist der erstmal für einige ms High-Z. Das kann man auch
gerne als NC simulieren.
Wie man sieht, funktioniert das ganze dann überhaupt nicht mehr. Nach
100ms pendelt sich das dann wegen R2 dann zwar wieder ein, aber das geht
so trotzdem nicht....
Anyone?
Jan schrieb:> Ich schalte mit einem atmega einen Verbraucher via PMOS ein. Leider hat> der Verbraucher einen Elko mit 470uF eingebaut, was dazu führt, dass> sich mein atmega resettet. Vsupply bricht direkt auf 0V ein.
Keine Pufferung an Vsupply?
Programmieren und Schmarrn zusammenbauen, aber Null Ahnung von
Grundlagen....
Hab ich es übersehen, oder was ist die Last abseits des 470u
Kondensators?
Vergiss das diskrete gebastel. Nimm entweder einen load Switch mit
Strombegrenzung oder ausreichend langsamer slewrate oder einen Low drop
Spannungsregler der die Kapazität verkraftet.
Die großen Jungs z.b. im Elektroauto verwenden eine Vorladung bevor sie
den Leistungsschalter schließen. Das geht natürlich nur, wenn vor dessen
Aktivierung nur ein sehr kleiner Strom vom Verbraucher entnommen wird.
Also kennt keiner von euch eine konkrete Lösung für das geschilderte
Problem und meinem Schaltplan? Also den Schaltplan so abzuändern, dass
er auch bei schnell steigendem Vin funktioniert?
ltspice file anbei :)
Stefan ⛄ F. schrieb:> Auch Karl, ein anderer schrieb:>> Vergiss das diskrete Gebastel, (sondern...)>> Wurde alles bereits mehrfach gesagt, nur noch nicht von jedem.
Zu dir wurde auch schon viel gesagt, nur noch nicht von jedem. Komisch
eigentlich.
Jan schrieb:> Also kennt keiner von euch eine konkrete Lösung für das geschilderte> Problem und meinem Schaltplan? Also den Schaltplan so abzuändern, dass> er auch bei schnell steigendem Vin funktioniert?
Tps22810 o.Ä. 2x2 mm plus Hühnerfutter nach Geschmack.
Einerseits UVLO, dann einstellbare slewrate.
Oder du fragst den, Klugscheißer mit dem Schneemann.
Bevor ich mir einfach die Fertiglösung mit einigen uA Iq auf das Board
werfe, möchte ich gerne n bissl analog rumexperimentieren. Sonst lernt
man ja nichts. :)
Jan schrieb:> Bevor ich mir einfach die Fertiglösung mit einigen uA Iq auf das Board> werfe,
Das meinst du als Kompliment für die ausgeklügelte Schaltung in diesen
load Switch es, oder? Allein dein pullup ans Gate braucht mehr Strom als
das ganze Ding.
>möchte ich gerne n bissl analog rumexperimentieren. Sonst lernt> man ja nichts. :)
Das ist ein Grund.
Du möchtest beim schnellen einschalten Strom ans Gate um den Transistor
zu sperren.
C parallel r2 oder Zeitkonstante r2c1 kleiner machen. Dann wirst du
feststellen, dass das anklemmen bzw. Einlegen einer batterie noch viel
fiesere Sachen macht. Also kommt eine zweite Schaltung die den
Transistor über noch mehr RCs und noch einem Transistor sperrt. Schön
analog brauchst du dann das zehnfache an Strom wie die Ladungspumpe für
den high Side nmos mit der ganzen Intelligenz schon drin. ? Wenigstens
gibt es ltspice.
Oder einfach zusätzlich einen Kondensator auf der Vin-Seite.
Der auf der anderen sorgt für einen recht linearen Anstieg. Nur einer
auf der Vin-Seite sorgt für einen exponentiellen Anstieg soweit ich mich
an meine Versuche erinnern kann.
