Moin Leute,
Ich würde gerne mit meinem Microcontroller 24V Ausgänge steuern können.
Bspw. um Relaisspulen anziehen lassen zu können. Nun würde ich das Ganze
am liebsten auch noch kurzschlusssicher machen und habe mir dafür die
angehängte Schaltung ausgedacht. Sie begrenzt den Strom auf ca. 100 mA,
was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte
Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
Kann man das so machen, oder hat jemand eine bessere Idee?
Hier sind Links zu den Datenblättern, falls jmd da noch was nachschlagen
möchte:
* Q1:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1809181212_Changjiang-Electronics-Tech--CJ-S9012-2T1_C8543.pdf
* Q2:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810201610_Anpec-Elec-APM4953KC-TRG_C20897.pdf
* Q3:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810161230_Changjiang-Electronics-Tech--CJ-S8050-J3Y_C2146.pdf
Ich würde das gerne bei jlcpcb.com bestücken lassen. Um Kosten zu sparen
habe ich mich daher auf die "Basiskomponenten" von jlcpcb beschränkt.
Das sind Komponenten für die man keine Wechselgebühr für das
Rollenwechseln bei ihren P&P-Maschinen zahlen muss.
Viele Grüße
Toni
LP2951, Feedback einfach auf GND, dann wird einfach die Eingangsspannung
abzgl. Verlust “durchgereicht”. Mit SD kann man dann den Ausgang
schalten, 100mA Strombegrenzung gibt es obendrauf. Wenn die 30V des
LP2951 zu knapp sind den pinkompatiblen MIC2951 nehmen.
Oder alternativ den iC-DP von ICHaus.
Toni schrieb:> Sie begrenzt den Strom auf ca. 100 mA,> was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte> Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
2 W mit einem SO-8? Das brennt Dir ab.
Außerdem sind viele moderne Mosfets nur für den Schaltbetrieb ausgelegt,
nicht für Linearbetrieb. In dem Fall können sich lokale Hotspots auf dem
Die bilden die dann durchbrennen.
Viele Schaltregler gehen bei Kurzschluss in einen Hiccup-Modus, in dem
sie alle 1-2 Sekunden kurz Strom freigeben und bei Kurzschluss wieder
für 1-2 Sekunden ganz ausschalten. Das kannst Du z.B. mit einem
Dual-Komparator und R-C-Glied auch so machen.
Alternative wäre eine Foldback-Regelung. Kann man mit Transistoren
bauen, mit nem kleinen Opamp gehts aber einfacher.
Oder die von H. angesprochene Lösung mit dem MIC2951.
Moin Leute,
Vielen Dank für eure Beiträge!
Also wenn ich denn schon die 3$ P&P-Wechselgebühr bezahle, würde ich
schon eher wie hhinz vorgeschlagen hat einen smarten FET nehmen. Den
könnte ich dann auch direkt mit 5V aus dem Controller schalten lassen.
Bspw. hätte jlcpcb diesen hier auf Lager:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2005131032_Diodes-Incorporated-ZXMS6004FFTA_C95063.pdf
Die Idee von H. ist aber eigentlich ganz interessant. Ich wäre nicht auf
die Idee gekommen da einfach so einen Regler zu nehmen. Theoretisch
müsste das ja auch mit jedem beliebigen einstellbaren Regler gehen -
auch mit den Basic Parts von jlcpcb. Die einstellbaren kann man dann ja
auch als Konstantstromquelle konfigurieren, sollte es keinen passenden
für 100 mA geben. Man müsste natürlich ein Regler nehmen, der einen
möglichst geringen Spannugnsabfall aufweist, damit man am Ende noch
halbwegs 24 V am Ausgang bekommt.
Gerd E. schrieb:>> 2 W mit einem SO-8? Das brennt Dir ab.>> Außerdem sind viele moderne Mosfets nur für den Schaltbetrieb ausgelegt,> nicht für Linearbetrieb. In dem Fall können sich lokale Hotspots auf dem> Die bilden die dann durchbrennen.
Es wäre schon ein SO-8 gewesen. Allerdings sind da natürlich auch 2 FETs
drin.
Aber ja, die Sache mit dem Linearbetrieb des FETs hat sowieso ein
kleines Geschmäckle.
Toni schrieb:> Aber ja, die Sache mit dem Linearbetrieb des FETs hat sowieso ein> kleines Geschmäckle.
Ja, in der Art habe ich vor gefühlten 40 Jahren versucht meine
Eigenbaunetzteile vor sofortiger Zerstörung bei Kurzschluss zu schützen
:-)
Das sollte man heute besser machen. Smartswitches sind ne schöne Sache,
sehr zuverlässig und oft diagnosefähig. Falls nötig - die gibts auch
mehrkanalig.
Toni schrieb:> Bspw. hätte jlcpcb diesen hier auf Lager:>> https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2005131032_Diodes-Incorporated-ZXMS6004FFTA_C95063.pdf
Du hast gesehen daß das ein N-FET ist und nur Lowside funktioniert? Wenn
das kein Problem bei Dir ist, dann dürfte der es tun.
> Es wäre schon ein SO-8 gewesen. Allerdings sind da natürlich auch 2 FETs> drin.
Wie gesagt, 2 W in einem SO-8 zu verheizen geht nicht gut. Wenn Du beide
FETs benutzt und beide Kurzschluss haben, wären es sogar 4 W geworden...
Toni schrieb:> was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte> Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
Die verträgt er nur bei 25°C. Überlege mal, wie lange es wohl dauert,
bis er deutlich wärmer als 25°C ist...
Wenn du im Datenblatt auf Angaben zu Belastbarkeit schaust, achte immer
darauf für welche Temperatur sie gelten und wo sie gemessen wird: innen
im Bauteil, außen auf der Oberfläche oder die umgebende Luft. Die
Hersteller picken sich gerne das heraus, was die "schönsten" Zahlen
ergibt.
Oft stehen daneben auch noch zeitliche Limits (z.B. 1ms Peak). Wenn da
nur "Peak" ohne genauere Angabe steht, würde ich mich gar nicht auf den
Wert verlassen.
Letztendlich geht es immer um die Temperatur. Ein frei stehender
Halbleiter im TO220 Format kann ohne weitere Maßnahmen langfristig kaum
mehr als 1 Watt abführen. Dein Q2 ist noch bedeutend kleiner, dem würde
ich maximal 0,5 Watt zumuten - unter der Annahme dass die Platine ein
bisschen Wärme ableiten kann.
Toni schrieb:> Nun würde ich das Ganze> am liebsten auch noch kurzschlusssicher machen und habe mir dafür die> angehängte Schaltung ausgedacht. Sie begrenzt den Strom auf ca. 100 mA,> was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte> Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
Naja, für 2W braucht man schon einen kleinen Kühlkörper. Man kann es
auch so machen. Da wird nix warm.
Beitrag "Kurzschlußfester Schalter für VCC"
Toni schrieb:> Theoretisch> müsste das ja auch mit jedem beliebigen einstellbaren Regler gehen -> auch mit den Basic Parts von jlcpcb
Muss man immer schauen, wie die jeweiligen Regler abregeln. Ich habe
auch schon Versuche mit dem altehrwürdigen LM317 für diese Art von
Ausgängen gemacht - nicht gut, das Ding wird schweineheiß und fängt an
zu müffeln. Mag sein, dass der das überlebt, fragt sich nur wie oft. Der
LP2951/MIC2951 hat eine sehr „harte“ Überstromabschaltung, da wird kaum
etwas warm.
Anmerkung: der LM317 hat keinen Enable, das war in einem anderen
Zusammenhang, ich glaube mit einem zusätzlichen MOSFET. Jedenfalls nicht
befriedigend.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Die verträgt er nur bei 25°C. Überlege mal, wie lange es wohl dauert,> bis er deutlich wärmer als 25°C ist...
Das interessiert bei dieser Angabe nicht. Die 25°C sind die
Ambiente-Temperatur, da isses erstmal egal, wie warm der T wird.
Natürlich nur bei definierten Bedingungen, die im verlinkten DB eher
kaum spezifiziert sind (abgesehen von einem Hinweis auf ein FR4-Board
mit Zeitbeschränkung bei IDmax).
Die 2,5W im DB gelten also sicherlich nur für ein PCB, welches eine
definierte Wärmeableitung hat. Also ich denke mal, nur mit rel. viel Cu
an den Anschlüssen, und auch zeitbeschränkt (vielleicht gibt's ja
irgendwo eine AppNote, wo solche Testbedingungen genauer spezifiziert
sind).
> Wenn du im Datenblatt auf Angaben zu Belastbarkeit schaust, achte immer> darauf für welche Temperatur sie gelten und wo sie gemessen wird: innen> im Bauteil, außen auf der Oberfläche oder die umgebende Luft. Die> Hersteller picken sich gerne das heraus, was die "schönsten" Zahlen> ergibt.
Na dann achte mal selber schön auf den Kontext der Temperaturangabe ...
Toni schrieb:> Ich würde gerne mit meinem Microcontroller 24V Ausgänge steuern können.> Bspw. um Relaisspulen anziehen lassen zu können. Nun würde ich das Ganze
Dann fehlt aber noch die Freilaufdiode ...
> am liebsten auch noch kurzschlusssicher machen und habe mir dafür die> angehängte Schaltung ausgedacht. Sie begrenzt den Strom auf ca. 100 mA,> was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte> Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
Wenn man schon gedenkt, ein Bauteil bis an die Grenzen auszureizen, dann
sollte man nicht anfangen mit schönrechnen. Denn es sind ja nicht nur
2W, die da entstehen, sondern fast 2,4W. Und das ist schon unter
Idealbedingungen (offensichtlich die Testbedingungen des Herstellers)
hart an der Todesgrenze.
Was auch schon angesprochen wurde, ist der SOA-Bereich, der eingehalten
werden müsste. Sowas scheint aber bei diesem Typen nicht spezifiziert zu
sein. Ich würde das jetzt so deuten, daß er auch im Linearbetrieb die
volle spezifizierte Leistung verbraten darf wie im Schaltbetrieb.
Verwende einfach einen integrierten High-Side-Switch, da ist der Schutz
gleich komplett integriert. Die Auswahl daran ist riesig. Sowas wie den
BSP452 gibt's sogar bei Reichelt.
Sonnenschein schrieb:> Kann man Q1, Q3, R3, R4, C2 nicht durch einen Thyristor ersetzen? ;-)
Wenn das nur einmal schalten soll, und dann nie mehr zurück - vermutlich
ja.
Falk B. schrieb:> Man kann es> auch so machen. Da wird nix warm.>> Beitrag "Kurzschlußfester Schalter für VCC"
In diesem Zusammenhang sei noch einmal auf anwendungsspezifische
Unterschiede hingewiesen:
Relais-Spulen (die der TO als Beispiel genannt hat) sind bei Strom sehr
gutmütig: Der Strom fährt langsam hoch. Wenn z.B. 80mA das absolute
maximum ist, dann kann man eine Schaltung sicher auf 100mA begrenzen und
sie schlägt nie zu. Selbst bei kurzen Aus-An-Aus-Zyklen
Sobald damit aber Sensoren/Motoren geschaltet werden, oder ein wenig
Elektronik mit ein paar ungeschützten Cs, ist die Auslegung Glücksache.
Da kann es notwendig sein, die ersten paar ms deutlich höhere Ströme
zuzulassen oder gar für mehrere Sekunden den Strom zu begrenzen. Und
gerade dort kann es sein, dass die internen Einschaltstrombegrenzungen
bei kurzen Einschaltzyklen Mist bauen.
Toni schrieb:> Ich würde gerne mit meinem Microcontroller 24V Ausgänge steuern können.> Bspw. um Relaisspulen anziehen lassen zu können. Nun würde ich das Ganze> am liebsten auch noch kurzschlusssicher machen und habe mir dafür die> angehängte Schaltung ausgedacht. Sie begrenzt den Strom auf ca. 100 mA,> was bei einem Kurzschluss zu ca. 2 W an Q2 führen sollte. Damit sollte> Q2 zwar recht warm werden, aber zumindest nicht kaputt gehen.
Wie schon gesagt wurde sind die 2W zu viel. Man kann die Verlustleistung
aber durch eine FoldBack-Kennlinie erheblich reduzieren. Im Anhang ist
die entsprechende Erweiterung zu sehen.
s3.png
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