Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik High-Side Switch für 3,3V LCD


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von Andreas J. (ajbln)


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Nabend Zusammen,

kann bitte mal jemand prüfen, ob die Schaltung und Bauteile ok sind?

LCD_ON    = TTL 3.3V
LCD_SPI:8 = LED für Display, 3.3V, ~200 mA

Dimmen wäre nicht zwingend nötig, ich will nur die LED vom LCD 
ausschalten.

von Schaltungsprüfer (Gast)


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Ich kann nix entdecken was nicht funktionieren würde. Falls das lcd_on 
von einem Microcontroller stammt und du den Ausgang auf Open drain 
konfigurierst, kannst du noch den NPN einsparen.

von Falk B. (falk)


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Andreas J. schrieb:
> kann bitte mal jemand prüfen, ob die Schaltung und Bauteile ok sind?

Viel zu kompliziert. Ein einfacher PNP-Transistor + Basiswiderstand 
reicht.

von Anja (Gast)


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Hallo,

da fehlt doch bestimmt noch ein Widerstand für die Strombegrenzung der 
LED

Gruß Anja

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Der 10k im Kollektorkreis ist überflüssig. Stattdessen einfach 
Drahtbrücke - erhöht die Ugs beim Durchschalten.

von Andreas J. (ajbln)


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Vielen Dank erst einmal für die schnellen Antworten!

Schaltungsprüfer schrieb:
> ...Falls das lcd_on
> von einem Microcontroller stammt und du den Ausgang auf Open drain
> konfigurierst, kannst du noch den NPN einsparen.
Hatte ich auch erst überlegt. Nur hat der ESP32 so viele multi purpose 
Pins, dass ich darauf achten müsste, ob genau dieser dann jetzt auf 
input steht nach dem Reset. Und der ESP32 bootet relativ lang, bis er im 
Arduino Core angekommen ist.
Und auf der anderen Seite habe ich keinen Druck, Bauteile zu sparen. Das 
wird hier eher so ein wiederverwendbares Open-Hardware-Projekt, erstes 
Ziel Beitrag "Saunasteuerung", dann aber auch 
z.B. die Steuerung für meine Galden Lötanlage...

Falk B. schrieb:
> Viel zu kompliziert. Ein einfacher PNP-Transistor + Basiswiderstand
> reicht.
Die Idee ist es, unterschiedliche LCDs unterstützen zu wollen.
Ein Transistor müsste man auf ein spezielles Display abstimmen (glaube 
ich).
Hier konkret haben mich die (max.) 0,7V vom Transitor (will mit 3,3V die 
3,3V vom Display schalten) und die 200mA von abgebracht.
Geht bestimmt alles, aber da scheitere ich an der Dimensionierung. 
Elektronik war leider immer nur ein Hobby von mir, mich hat es dann auf 
die dunkle Seite der Macht verschlagen (Informatik) ;-)
Mit einem MOSFET habe ich da einfach mehr Reserven (auch wenn es 
vielleicht Overkill ist)...

Anja schrieb:
> da fehlt doch bestimmt noch ein Widerstand für die Strombegrenzung der
> LED
Hat mein konkretes LCD zwar bereits eingebaut, aber trotzdem werde ich 
einen Platz für einen Vorwiderstand einbauen.
Danke für den Hinweis!

Matthias S. schrieb:
> Der 10k im Kollektorkreis ist überflüssig. Stattdessen einfach
> Drahtbrücke - erhöht die Ugs beim Durchschalten.
Habe ich nur aus irgendeiner Standardschaltung für einen High-Side 
Switch übernommen.
Gelesen habe ich irgendwo, dass man damit die "Aufladezeit" für den 
Mosfet steuert. Wenn man dimmen will, verringert man ihn. Aber auf 0 
habe ich noch nicht gehört.
Wozu ist der Widerstand überhaupt da? Fliest da irgendwie Strom zurück 
beim Abschalten?

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


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Andreas J. schrieb:
> Wozu ist der Widerstand überhaupt da? Fliest da irgendwie Strom zurück
> beim Abschalten?

Nö, da fliesst nichts zurück. Er bildet lediglich einen Spannungsteiler 
und bewirkt so, das nicht mehr Ucesat am Gate anliegt, sondern nur noch 
~Ucesat /1,1 . Ist also sinnlos. Lass ihn weg und steuere das Gate so 
weit wie möglich durch.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Andreas J. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Viel zu kompliziert. Ein einfacher PNP-Transistor + Basiswiderstand
>> reicht.

> Hier konkret haben mich die (max.) 0,7V vom Transitor (will mit 3,3V die
> 3,3V vom Display schalten) und die 200mA von abgebracht.

Welche 0,7V? Das ist die Basis-Emitter Spannung. Die ist aber egal. Was 
zählt ist die Kollektor-Emitter Sättigungsspannung, die liegt bei 200mA 
und je nach Transistor bei vielleicht 0,1-0,5V.

> Mit einem MOSFET habe ich da einfach mehr Reserven (auch wenn es
> vielleicht Overkill ist)...

Nö, aber du braucht bei 3,3V vom IO-Pin und 3,3V als Lastspannung keinen 
zusätzlichen NPN. Man kann das Gate direkt per IO ansteuern!

von Andreas J. (ajbln)


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Schaltungsprüfer schrieb:
> Falls das lcd_on
> von einem Microcontroller stammt und du den Ausgang auf Open drain
> konfigurierst, kannst du noch den NPN einsparen.

Falk B. schrieb:
> Nö, aber du braucht bei 3,3V vom IO-Pin und 3,3V als Lastspannung keinen
> zusätzlichen NPN. Man kann das Gate direkt per IO ansteuern!

Ich habe mal einen Schaltplan angehängt.
Das, was Schaltungsprüfer oben geschrieben hat, habe ich nämlich auch 
gelesen. Und wegen Reset wollte ich tristate vermeiden. Und mir auch die 
Option wegen PWM offen halten (also dimmen).

Wenn ich das aber richtig verstehe, dann müsste die Schaltung im Bild 
doch auch mit Pin auf Output funktionieren. Der Pullup zieht die 
Spannung auf 3.3V, das Gate sieht 3.3V-3.3V = 0v, sperrt also. Bei Pegel 
low sieht er 0-3.3V, also die nötige negative Spannung und schaltet 
durch.
Richtig?

Also negative Logik (1=aus, 0=an).

Und Open Drain (INPUT=aus, OUTPUT:0=an) braucht man nur, wenn man noch 
auf den Pullup verzichten will, richtig?

: Bearbeitet durch User
von Andreas J. (ajbln)


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Quatsch, bei tristate floatet ja der Pin. Dann bräuchte man zwingend 
einen Pullup. Also der Pullup ist eh Pflicht.

von HildeK (Gast)


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Andreas J. schrieb:
> Wenn ich das aber richtig verstehe, dann müsste die Schaltung im Bild
> doch auch mit Pin auf Output funktionieren. Der Pullup zieht die
> Spannung auf 3.3V, das Gate sieht 3.3V-3.3V = 0v, sperrt also. Bei Pegel
> low sieht er 0-3.3V, also die nötige negative Spannung und schaltet
> durch.
> Richtig?

Schon richtig, aber auch hier ist wieder mal ein Widerstand überflüssig: 
der 10k vor dem Gate. Wenn du PWM machen willst, nimm 100Ω, wenn nicht, 
lass ihn weg.

Und ob der andere 10k ein PU oder PD sein soll, hängt davon ab, ob du 
beim Reset des µC Beleuchtung an oder aus haben möchtest.

von Manfred (Gast)


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Schaltungsprüfer schrieb:
> Falls das lcd_on von einem Microcontroller stammt
> und du den Ausgang auf Open drain konfigurierst,
> kannst du noch den NPN einsparen.

Kann man machen wenn - ich mag diese Variante nicht und ziehe die 
Ansteuerung per NPN vor. Vorteil ist, dass man damit auch sicher 
schalten kann, wenn die Spannungen unterschiedlich sind.

Andreas J. schrieb:
>> Der 10k im Kollektorkreis ist überflüssig. Stattdessen einfach
>> Drahtbrücke - erhöht die Ugs beim Durchschalten.

Mit dem 10k verschenkt man 300mV Gatespannung und erhöht damit den 
D-S-Widerstand. In der Anwnedung vermutlich eher ein theoretisches 
Problem, aber muß ja nicht sein.

> Habe ich nur aus irgendeiner Standardschaltung für einen High-Side
> Switch übernommen.
> Gelesen habe ich irgendwo, dass man damit die "Aufladezeit" für den
> Mosfet steuert. Wenn man dimmen will, verringert man ihn.

Der FET stellt im Prinzip einen kleinen Kondensator zwischen G und S 
dar, der zusammen mit dem Widerstand eine Zeitkonstante bildet. Da die 
Kapazität sehr klein ist, ist die 'Verzögerung' bei gelegentlichem 
Schalten zu vernachlässigen. Relevant wird das, wenn man PWM in Bereich 
von kHz macht.

Wenn man schnell und oft schalten will und / oder einen hohen Laststrom 
hat, muß der Widerstand klein werden.

> Aber auf 0 habe ich noch nicht gehört.
> Wozu ist der Widerstand überhaupt da?

Man bezeichnet ihn als "Angstwiderstand", nicht unbedingt notwendig, 
aber beruhigt und hilft vielleicht, wenn der FET einen Schluß 
fabriziert.

> Fliest da irgendwie Strom zurück beim Abschalten?

Der Kondensator G-S ist geladen, beim Schalten wird der entladen. 
Theoretisch fließt da kurzzeitig ein unendlich hoher Strom, in der 
Praxis ist die Zeit so gering, dass nichts passiert.

Ich habe gestern gerade etwas ähnliches auf Lochraster gelötet, damit 
wird ein (modifizierter) A*-ProMini sich selbst abschalten, wenn der 
Akku leer wird. Der überdimensionierte P-FET nur, weil die mir mal in 
Menge zugelaufen sind.

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