Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mosfet für niedrig Energieverbrauch und Konverter +-


von Marvin (Gast)


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Hallo,
vorab ich bin nicht wirklich tief in der Materie und erhoffe mir daher 
hier Ratschläge :)

Was habe ich vor:
Ich würde gerne einen 16 Fach Funkaktor bauen, der alle Geräte über den 
12V Akku versorgt. Als Funkempfänger kommt der (2) Homematic HM-MOD-Re-8 
zum Einsatz.  Open-Collector-Ausgänge: 20 V/100 mA
Verbraucher verbrauchen zwischen typisch 1A und 10A, max 13-15A.
Keine schnellen Schaltvorgänge (4 pro Tag)
Die Verbraucher sind 99% der Zeit aus.

Meine vorgehensweise / gehoffter Weg:
Der Empfänger wurde an ein Relaisboard angeschlossen, welches bei 
LowPegel das Relais schaltet. Dies funktionierte einwandfrei - jedoch 
verbrauchte jedes Relais alleine schon fast 1W.

Nun habe ich gesehen, dass Mosfets bis zu 15A "locker" wegstecken.
Habe mich also im Internet:
"https://www.amazon.de/CQUANZX-Dual-Hochleistungs-MOSFET-Triggerschalter-Antriebsmodul-PWM-Anpassung-Elektronische-Schaltersteuerplatine/dp/B07VRCXGFY"; 
bestellt. (D4184 Mosfet) .
Leider und darauf hatte ich nicht geachtet sind diese HighPegelaktiv.
Für mich gibt es aber keine Möglichkeit die Logik von dem Homematic 
Empfänger "umzupolen". Selbst wenn, müsste ich mit Pull-Up Widerständen 
arbeiten, welche wiederrum Energie verbrauchen - was ich ja vermeiden 
möchte.

Als nächstes hab ich an Optokoppler gedacht - diese nutzen aber auch 
"einiges" an Energie.

Im Internet bin ich auf PNP oder NPNs gestoßen, kann ich diese einfach 
davor setzen? Dann könnte ich die Module weiter nutzen - allerdings 
hätte ich wieder einen Verbraucher (hab nichts genaues gefunden, wieviel 
brauchen diese wenn diese nur den MOSFET als Last haben?)

Als letzes, was ich gefunden habe, wäre dann einfach P-Channel Mosfets 
zu bestellen. Jedoch hab ich da keinen richtigen gefunden (schon gar 
nicht als Board ausführung). Auch hab ich gelesen, dass P-Channel 
Mosfets das doppelte an Leistung aufnehmen?

Was wäre das beste(und Energiesparendste)? Hab ich etwas übersehen?

Danke im Vorraus

von was (Gast)


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Marvin schrieb:
> 12V Akku

Marvin schrieb:
> Verbraucher verbrauchen zwischen typisch 1A und 10A, max 13-15A.

Also 12-180W

Marvin schrieb:
> jedoch
> verbrauchte jedes Relais alleine schon fast 1W.

Also allerhöchstens zwischen 0,5% und 8% der Gesamtleistung. Und für 
diese Einsparung willst du eine funktionierende Lösung 
auseinanderreißen?

Damit tust du dir keinen Gefallen. Das rechnet sich weder finanziell, 
noch von der Zeit her.

von Jens G. (jensig)


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>Als nächstes hab ich an Optokoppler gedacht - diese nutzen aber auch
>"einiges" an Energie.

Was verstehst Du unter "einiges an Energie"? Den kann man mit paar mA 
antreiben, vor allem, wenn nicht schnell/häufig geschaltet werden muß. 
Verglichen mit deinen Relais sind die weit sparsamer.

>Im Internet bin ich auf PNP oder NPNs gestoßen, kann ich diese einfach
>davor setzen? Dann könnte ich die Module weiter nutzen - allerdings
>hätte ich wieder einen Verbraucher (hab nichts genaues gefunden, wieviel
>brauchen diese wenn diese nur den MOSFET als Last haben?)

Da geht es auch nur um mA. Ein PNP mit Basisvorwiderstand (10k oder so), 
und ein Arbeitswiderstand (wenige kOhm) in die Kollektorleitung (und 
damit parallel zur G-S-Strecke des Mosfet)

>Als letzes, was ich gefunden habe, wäre dann einfach P-Channel Mosfets
>zu bestellen. Jedoch hab ich da keinen richtigen gefunden (schon gar

Auch möglich.

>nicht als Board ausführung). Auch hab ich gelesen, dass P-Channel
>Mosfets das doppelte an Leistung aufnehmen?

Die haben tendenziell höhere Rds_on, und damit höhere Verluste im 
Einschaltzustand. Ob' stört, hängt von der Anwendung ab.

Es gibt noch eine weitere Variante: nimm sowas wie den CD4009, der  hat 
6 Negatoren, die Du vor jeweils einen Mosfet setzen kannst. Brauchst nur 
noch je einen Pullup-R vor jeden CMOS-Eingang (10k oder so), und einen 
Ablock-C pro IC (100nF).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Marvin schrieb:
> Selbst wenn, müsste ich mit Pull-Up Widerständen arbeiten, welche
> wiederrum Energie verbrauchen - was ich ja vermeiden möchte.
> Als nächstes hab ich an Optokoppler gedacht - diese nutzen aber auch
> "einiges" an Energie.
Wieviel Energie braucht denn das ganze Homematic-Geklimper samt 
zugehörigem Rechner? Und vor Allem: du solltest deine Lösungen mal mit 
Zahlen bewerten. Denn "einiges" ist so ja nicht richtig vergleichbar.

> jedoch verbrauchte jedes Relais alleine schon fast 1W.
Einfahcster ansatz: nimm eines, das weniger braucht. Mit dem hier bist 
du da schon mal sofort ohne jegliche Änderung um den Faktor 3 besser:
https://www.conrad.de/de/p/finder-36-11-9-012-4011-printrelais-12-v-dc-10-a-1-wechsler-1-st-503078.html

> jedoch verbrauchte jedes Relais alleine schon fast 1W.
Und das ist nur die Leitung auf der Spulenseite. Wenn dein Relais dann 
noch einen merklichen Kontaktwiderstand hat, dann wird das noch 
deutlich mehr.

> Auch hab ich gelesen, dass P-Channel Mosfets das doppelte an Leistung
> aufnehmen?
Wo hast du das gelesen? Und in welchem Zusammenhang? Und um welche 
absoluten Zahlen ging es da? War "das Doppelte" auch gleichzeitig 
"mehr als die Relais"?
Ich würde hier auf jeden Fall die P-Kanal-Mosfet-Lösung anpeilen, denn 
wenn es dumm läuft, hat dein Relais auch einen Kontaktwiderstand z.B. 
wie das hier bis zu 100 mOhm:
http://www.farnell.com/datasheets/2182030.pdf?_ga=2.136103409.1508875940.1595830700-889680695.1475570528&_gac=1.207284775.1595408134.EAIaIQobChMI4Mfus77g6gIVj-d3Ch0G6Qa5EAAYAyAAEgLU_fD_BwE
Mit dem P-Kanal-FET hier bist du gleich mal um den Faktor 10 besser:
https://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS/IXTP120P065T?qs=cvHLLyFtoE09fNdm%2Fv8mrw%3D%3D
Dazu ein 4k7-Pullup und du bist fertig.

Einen P-Kanal Mosfet würde ich nehmen, weil es eine ungeschickte Idee 
ist, irgendwelchen Verbrauchern die Masse wegzuschalten. Besonders, wenn 
dann diese Masse z.B. über Steckverbindungen wieder irgendwie irgendwo 
verbunden werden könnten.

: Bearbeitet durch Moderator
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Lothar M. schrieb:
> Mit dem P-Kanal-FET hier bist du gleich mal um den Faktor 10 besser:
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS/IXTP120P065T?qs=cvHLLyFtoE09fNdm%2Fv8mrw%3D%3D

Deutlich preiswerter ist z.B. der IRF4905 und der ist nur um 50% 
schlechter im RdsON, nämlich bei etwa 20mOhm. Ich stimme also auch für 
P-Kanal, weil die Ausgänge dafür genau richtig sind - Open Collector und 
20V sind ideal.
https://www.reichelt.de/mosfet-p-kanal-55v-74a-rdson-0-02r-to-220ab-irf-4905-p41606.html

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Marvin schrieb:
> Als letzes, was ich gefunden habe, wäre dann einfach P-Channel Mosfets
> zu bestellen.

Genau.

> Jedoch hab ich da keinen richtigen gefunden

IRF4905

> (schon gar nicht als Board ausführung)

Uff, nee, ein Board für EIN Bauteil ? Die Arduino-be-shielde-mich 
Mentalitat nimmt eindeutig Überhand.
Warum sind Leute heute zu blöd, einen Draht an einen Draht 
anzuschliessen, nachdem es 100 Jahre gut geklappt hat ?

von Marvin (Gast)


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Woha,
danke für die vielen Antworten.

Stimmt ein Board für ein Bauteil ist nicht unbedingt erforderlich, wäre 
halt nur schön wegen Klemmen usw. gewesen. Aber gut das bekomm ich noch 
hin. :)
(Würde das nicht als zu blöd, eher als zu Faul bezeichnen)

CD4009 sieht gut aus, 2 davon und es wurde so funktionieren.

Der Mosfet (P) verbrauchte natürlich deutlich weniger als ein Relais, 
jedoch mehr als ein N.

Das mit dem Kontaktwiderstand bei Relais habe ich noch gar nicht bedacht 
gehabt.

Eine Frage die wäre, ob meine N-Channels + eines der obigen (PNP/NPN, 
Inverter, Opto) dann wieder genau so viel Energie verbrauchen, wie ein 
P-Channel Mosfet. Dann würde ich der einfachhalthaber mit dem Ps gehen.

Einige haben ja hier für die P Channel Lösung gestimmt, ich denke, auch 
wegen des Hinweises das es "klüger" ist, Plus zu schalten anstatt Masse, 
werde ich mit dem P Channel gehen.

Muss es überhaupt ein PullUp sein? Wenn ja wieso so "groß" mit 4K7?
Das wären bei 16 Mosfets direkt ein halber Watt der immer am Akku 
nuckelt.
Oder wäre es nur im AN Zustand so?

Ich scheue mich jetzt nicht davor 10€-20€ in die Hand zu nehmen, mir 
geht es hier primär um das Ergebnis :)


Ich danke jeden hier schonmal für die Mühen. Es ist das erste mal das 
ich etwas mit Mosfet und Mikrocontrollern(wenn man das HM Ding so nennen 
kann) mache und habe mich in den letzen 3 Tagen eingelesen und 
wahrscheinlich viele Halbwahrheiten behalten ;)

von Jens G. (jensig)


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>Muss es überhaupt ein PullUp sein?

Was sonst? Schließlich soll er ja das Gate wieder entladen, wenn 
abgeschaltet wird.

>Wenn ja wieso so "groß" mit 4K7?

Du meinst so "klein", wenn man das auf Deinen nächsten Satz bezieht:

>Das wären bei 16 Mosfets direkt ein halber Watt der immer am Akku
>nuckelt.
>Oder wäre es nur im AN Zustand so?

Ja.

von Marvin (Gast)


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Jens G. schrieb:
>>Muss es überhaupt ein PullUp sein?
>
> Was sonst? Schließlich soll er ja das Gate wieder entladen, wenn
> abgeschaltet wird.
>
>>Wenn ja wieso so "groß" mit 4K7?
>
> Du meinst so "klein", wenn man das auf Deinen nächsten Satz bezieht:
>
>>Das wären bei 16 Mosfets direkt ein halber Watt der immer am Akku
>>nuckelt.
>>Oder wäre es nur im AN Zustand so?
>
> Ja.

Genau.
Ok, leuchtet ein :)
Danke

Eine Frage noch:
Sollte ich 2 Mosfet parallel verdrahten um den Wiederstand zu 
reduzieren?

von Qwertz (Gast)


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Marvin schrieb:
> Sollte ich 2 Mosfet parallel verdrahten um den Wiederstand zu
> reduzieren?

Nein, du nimmst einfach gleich einen passenden Mosfet

von Marvin (Gast)


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Qwertz schrieb:
> Marvin schrieb:
>> Sollte ich 2 Mosfet parallel verdrahten um den Wiederstand zu
>> reduzieren?
>
> Nein, du nimmst einfach gleich einen passenden Mosfet

Zb. den ?
AP6679GI

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