Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fragen zur IRLML6402 Schaltung


von Thomas F. (tobasco)


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Hallo,
ich (kein Elektronik-Profi) habe einen ATtiny, der (um Strom zu sparen) 
nur bei Bedarf die Stromversorgung (LM2596-Modul) für weitere 
Komponenten mittels IRLML6402 aktivieren soll.

Bei dem LM2596-Module handelt es sich um folgendes:
https://www.az-delivery.de/en/products/lm2596s-dc-dc-step-down-modul-1
Ich weiß, es ist nicht das effizienteste, aber ich habe es rumliegen und 
in meinem Anwendungsfall wird es nur sehr selten aktiviert.

Der LM2596 hat lt. Datenblatt 73% Effizens (VIN 12V, VOUT 3V, ILOAD 3A).
Die zu versorgenden Komponenten benötigen 3.3V und max. 1.5A
Falls ich das richtig rechne komme ich auf folgende Werte die ich mit 
dem IRLML6402 schalten muss:
  Verlust LM2596:      ~375mA (3.3V  12V  0.73)
  weitere Komponenten: ~410mA (1.5A * 3.3V / 12V)
  Ergebnis:            ~800mA bei 12V

Hier nun meine Fragen:
1) Ist die Schaltung korrekt?
2) Ist die obige Rechnung korrekt?
3) Schafft das der winzige IRLML6402 ohne Kühlkörper?

salute
Thomas

: Verschoben durch Moderator
von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Thomas F. schrieb:
> LM2596

Der LM2596 hat doch einen on/off Pin!
Den kann man problemlos an 3,3V betreiben.

So kommst du ohne Zusatzbauteile runter auf 80 µA
Das reicht dir nicht?

: Bearbeitet durch User
von Thomas F. (tobasco)


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Arduino F. schrieb:
> Der LM2596 hat doch einen on/off Pin!
> Den kann man problemlos an 3,3V betreiben.

Das wäre ja zu schön um wahr zu sein  :)

Ich finde leider keinen Schaltplan für das Modul.
Kann ich davon ausgehen dass ich im Modul einfach Pin 5 ablöte und mit < 
1.3V an- und > 1.3V abschalte? Wieviel Strom verbraucht dann ggf. der 
Rest des Moduls?

Ich kann es erst in 10 Tagen messen, also falls das schon mal jemand 
exerziert hat, wären Erfahrungen willkommen!

salute
Thomas

von Jörg R. (solar77)


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Thomas F. schrieb:
> Arduino F. schrieb:
>> Der LM2596 hat doch einen on/off Pin!
>> Den kann man problemlos an 3,3V betreiben.
>
> Das wäre ja zu schön um wahr zu sein  :)
>
> Ich finde leider keinen Schaltplan für das Modul.
> Kann ich davon ausgehen dass ich im Modul einfach Pin 5 ablöte und mit <
> 1.3V an- und > 1.3V abschalte?

Ja.

> Wieviel Strom verbraucht dann ggf. der Rest des Moduls?

Typisch 80uA, max. 200uA lt. DB.

von Thomas F. (tobasco)


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Jörg R. schrieb:
> Typisch 80uA, max. 200uA lt. DB.

Perfetto!
Ich hoffe der Hersteller des Moduls hat keinen Unsinn gemacht und den 
Wert hochgetrieben. Da hilft dann nur messen.

Danke Euch beiden!

salute
Thomas

von Jörg R. (solar77)


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Thomas F. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Typisch 80uA, max. 200uA lt. DB.
>
> Perfetto!
> Ich hoffe der Hersteller des Moduls hat keinen Unsinn gemacht und den
> Wert hochgetrieben. Da hilft dann nur messen.

Schade dass der Hersteller deines Moduls den Anschluss fest verdrahtet 
hat, anstatt ihn ansteuerbar herauszuführen.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Thomas F. schrieb:
>   Ergebnis:            ~800mA bei 12V
>
> Hier nun meine Fragen:
> - 2) Ist die obige Rechnung korrekt?
> - 3) Schafft das der winzige IRLML6402 ohne Kühlkörper?

zu 2) ja, aber unvollständig. Viel interessanter ist die Verlustleistung 
und somit die Erwärmung des IRLML6402.

- exaktere Werte kannst du dir selbst aus dem Datenblatt ermitteln, aber 
erstmal überschlägig:
- RDS(on) = 0.065Ω * 0,8A = 0,052V * 0,8A = 41,6mW
- RθJA = 100°C/W => 4,16°C über Ambiente

Somit kannst du dir Frage 3 beantworten...

Nebenbei, Absolut Maximum Rating: Ugs = 12V. Das Teil dauerhaft mit 12V 
zu betreiben finde ich schon arg Harakiri.

- 
https://www.infineon.com/dgdl/irlml6402pbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535668d5c2263c

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Bedenke, dass dein Spannungswandler Modul einen dicken Kondensator am 
Eingang hat. Wenn du den wie geplant ohne Strombegrenzung auf 12V legst 
(auflädst), fließt für einen kurzen Moment ein sehr hohen Strom, der 
nicht nur deinen MOSFET gefährdet, sondern auch die 12V Stromversorgung 
herunter zieht, instabil macht.

Ich rate ebenfalls zu einem Spannungswandler mit Enable-Eingang.

: Bearbeitet durch User
von Thomas F. (tobasco)


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Irgend W. schrieb:
> - exaktere Werte kannst du dir selbst aus dem Datenblatt ermitteln, aber
> erstmal überschlägig:
> - RDS(on) = 0.065Ω * 0,8A = 0,052V * 0,8A = 41,6mW
> - RθJA = 100°C/W => 4,16°C über Ambiente

Ich schau jedesmal auf diese vielen Abkürzungen wie ein Schwein ins 
Uhrwerk. So eine kleine Besipielformel wirkt dann wie ein kleiner 
Zauber.

> Nebenbei, Absolut Maximum Rating: Ugs = 12V.

Oha, dann muss ich nach einen anderen LLL P-MOSFET auschau halten, falls 
der Vorschlag mit ON/OFF nicht praktikabel werden sollte.

Dankeschön
Thomas

: Bearbeitet durch User
von Maxim B. (max182)


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Wenn du von Wandler genauso 3.3 Volt brauchst wie VCC von Kontroller, 
kannst du das alles einfacher machen: 1x P-MOSFET, 1x Widerstand 
zwischen Gate und Port - und das reicht.

von H. H. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> LLL P-MOSFET

In der Schaltung ist kein LLL nötig, das Gate bekommt doch -12V.

von Thomas F. (tobasco)


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Maxim B. schrieb:
> Wenn du von Wandler genauso 3.3 Volt brauchst wie VCC von Kontroller,
> kannst du das alles einfacher machen: 1x P-MOSFET, 1x Widerstand
> zwischen Gate und Port - und das reicht.

Du meinst die Stromversorgung des µC auch für die weiteren Komponenten 
nutzen? Das geht leider nicht, da habe ich einen TLS850C2TEV33, der 
liefert nur 150mA.

salute
Thomas

von Maxim B. (max182)


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Wenn ohne Wandler nicht geht, dann warum diese alten  und uneffizienten 
LM2596 aus Mittelalter? Nimm lieber etwas ohne Diode, mit mehr 
Wirkungsgrad. Z.B. ich nehme gerne für sowas TS 3552 CS und AOZ3015AI, 
bis 2 und 3 A geeignet, in SO-8. Die haben auch Enable-Eingang.

von H. H. (Gast)


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Maxim B. schrieb:
> warum diese alten  und uneffizienten
> LM2596 aus Mittelalter?

Davon gibt es die kleinen Platinchen für ganz wenig Kleingeld.

von Maxim B. (max182)


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H. H. schrieb:
> Davon gibt es die kleinen Platinchen für ganz wenig Kleingeld.

Diese sind auch nicht teuer (ich habe die für 37 bzw. 45 Cent pro Stück 
gekauft). Und man kann viel Platz sparen, da diese kleine Teile 
einschließlich kleine L (dank 350 bzw. 500 kHz gegen 150 kHz von LM2596) 
leichter auf PCB zu platzieren sind als fertige Module.

Übrigens, AOZ3015AI hat schon ab 10 mA mehr als 80% Effizienz, so kann 
man sie als einzigen Spannungsregler auch für Kontroller nehmen.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Du überschätzt die Fähigkeiten des TE ganz enorm.

von Maxim B. (max182)


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H. H. schrieb:
> Du überschätzt die Fähigkeiten des TE ganz enorm.

Man muß irgendwann auch Steckplatine verlassen und weiter Richtung 
jlcpcb gehen :) Ich habe auch diesen Weg gemacht...

von Klaus H. (hildek)


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Steve van de Grens schrieb:
> Ich rate ebenfalls zu einem Spannungswandler mit Enable-Eingang.

Er hat doch einen - den LM2596! Nur muss er den fest auf GND gelegten 
Pin ablöten, anheben, vielleicht einen 0603 10k PullDown drunter machen 
und einen Anschluss anbringen.

von Maxim B. (max182)


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Klaus H. schrieb:
> Er hat doch einen - den LM2596!

Ein Versuch damit hat schon Sinn... Um danach weiter zu gehen...

von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Klaus H. schrieb:
> vielleicht einen 0603 10k PullDown drunter machen

Der braucht einen Pullup um nicht automatisch anzulaufen.

von Thomas F. (tobasco)


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Arduino F. schrieb:
> Der braucht einen Pullup um nicht automatisch anzulaufen.

Den Pullup kann ich auch gegen +12V legen – oder?
Ich will sichergehen, dass der nicht angeht wenn der µC bzw. seine 
Stromversorgung ausfällt und keine +3.3V am ON/OFF liegen.

salute
Thomas

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von Maxim B. (max182)


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Thomas F. schrieb:
> Den Pullup kann ich auch gegen +12V legen – oder?

Klar. Nur Schade um Kontroller, der dabei unbedingt kaputt geht... 
Ansonsten darfs du, wenn im Datenblatt nicht ausdrücklich anders 
geschrieben, die Ausgänge von Kontroller nur bis VCC belasten.

Genauer zu sehen, was passiert: struckturbedingt haben (fast) alle Pins 
Schutzdioden zwischen Pin und VCC und GND. Somit wird dein Kontroller 12 
Volt über Widerstand und Schutzdiode als VCC bekommen. Da aber 
Kontroller nur für 3.3 bzw. 5 Volt berechnet ist, geht er natürlich 
kaputt.

Würde Kontroller nicht kaputt gehen: P-MOSFET bekommt auf Gate nur VCC 
von Kontroller (bei dir 3.3 Volt), d.h. 12-3.3=8.7 Volt auf Gate. D.h. 
MOSFET bleibt offen in jedem Fall.

: Bearbeitet durch User
von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Thomas F. schrieb:
> Den Pullup kann ich auch gegen +12V legen – oder?

Wenn du die erste Stufe deiner Transistorschaltung an Enable verwendest, 
dann ja.
Sonst: Rauch!
Ein 47k Pullup sollte reichen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas F. (tobasco)


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Maxim B. schrieb:
> Klar. Nur Schade um Kontroller, […]

Arduino F. schrieb:
> Wenn du die erste Stufe deiner Transistorschaltung an Enable verwendest,
> dann ja. Sonst: Rauch!
> Ein 47k Pullup sollte reichen.

Danke Euch beiden. Also quasi wie abgebildet?

salute
Thomas

von Klaus H. (hildek)


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Thomas F. schrieb:
> Den Pullup kann ich auch gegen +12V legen – oder?
> Ich will sichergehen, dass der nicht angeht wenn der µC bzw. seine
> Stromversorgung ausfällt und keine +3.3V am ON/OFF liegen.

Dann geht der Regler auch an, weil über die Schutzdioden das 
/ON-OFF-Signal mit runter gezogen wird. Der µC wird dann über den Pullup 
am Enable versorgt, entweder mit zu viel Spannung (PU klein, dann geht 
OFF) oder es reicht nicht (PU groß) für OFF. Neben möglicher 
Rauchentwicklung auch ziemlich undefiniert und so kaum lösbar ...

Als saubere Lösung hilft nur:

Arduino F. schrieb:
> Wenn du die erste Stufe deiner Transistorschaltung an Enable verwendest,
> dann ja.

Dann hast du auch wieder die alte Logik, HIGH am Controller = EIN.

von Stephan S. (uxdx)


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Thomas F. schrieb:
> Maxim B. schrieb:
>> Klar. Nur Schade um Kontroller, […]
>
> Arduino F. schrieb:
>> Wenn du die erste Stufe deiner Transistorschaltung an Enable verwendest,
>> dann ja. Sonst: Rauch!
>> Ein 47k Pullup sollte reichen.
>
> Danke Euch beiden. Also quasi wie abgebildet?

Du kannst den on/off-Pin der LM2596 direkt mit dem GPIO des Attiny 
verbinden, der on/off-Eingang hat eine Threshold-Schwelle von 1,3 Volt, 
darunter ist der LM2596 on, darüber off.

Kannst Du im Datenblatt auf Seite 4 lesen: 
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Ich habe auch noch ein paar dieser LM2596-Platinen herumliegen, der 
on/off ist per Durchkontaktierung mit GND auf der Unterseite verbunden. 
Du brauchst nur die beiden markierten Durchkontaktierungen mit einem 
dünnen Bohrer auszubohren, dann kannst Du an der Oberseite eine Litze 
anlöten und fröhlich on/off ausprobieren.

von Thomas F. (tobasco)


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Stephan S. schrieb:
> Du kannst den on/off-Pin der LM2596 direkt mit dem GPIO des Attiny
> verbinden

Jippi! Wieder ein paar Bauteile weniger.
Die vielen unterschiedlichen Meinungen kosten einem Newbie wir mir ganz 
schön viele Nerven 🥴

Ich hab auch jemanden gefunden der exakt das gleiche gemacht hat:
https://www.reddit.com/r/arduino/comments/10biazs/

Stephan S. schrieb:
> Du brauchst nur […]
Ah, OK, jetzt hab ich zwei gefunden :)

Danke!

von H. H. (Gast)


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Stephan S. schrieb:
> die beiden markierten Durchkontaktierungen

Erstaunlich, da würde ja eine völlig ausreichen.

von Thomas F. (tobasco)


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Irgend W. schrieb:
> Nebenbei, Absolut Maximum Rating: Ugs = 12V. Das Teil dauerhaft mit 12V
> zu betreiben finde ich schon arg Harakiri.

Für den Fall dass ich noch was anderes mit P-MOSFET bei 12V schalten 
will:
Passt der IRFU9024 dann besser in der obigen Schaltung?
https://www.conrad.de/de/p/162730.html

salute
Thomas

von H. H. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Passt der IRFU9024 dann besser in der obigen Schaltung?

60V Spannungsfestigkeit sind für 12V übertrieben viel.

von Thomas F. (tobasco)


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H. H. schrieb:
> 60V Spannungsfestigkeit sind für 12V übertrieben viel.

Die 12V kommen vom "unsauberen" KFZ-Netz, da wollte ich lieber sicher 
gehen.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> 60V Spannungsfestigkeit sind für 12V übertrieben viel.
>
> Die 12V kommen vom "unsauberen" KFZ-Netz, da wollte ich lieber sicher
> gehen.

Und hinter dem MOSFET stören die "Unsauberkeiten" nicht mehr?

U_gs max sind sowieso nur +/-20V.

von Klaus H. (hildek)


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H. H. schrieb:
> Erstaunlich, da würde ja eine völlig ausreichen.

Ja, und das gibt zu denken! Ich habe auch ein paar (mit blauem 
Lötstopplack) in dem Format rumliegen und die haben drei Dukos - 
allerdings kleinere.

Stephan S. schrieb:
> Du brauchst nur die beiden markierten Durchkontaktierungen mit einem
> dünnen Bohrer auszubohren, dann kannst Du an der Oberseite eine Litze
> anlöten und fröhlich on/off ausprobieren.

Ich würde definitiv nicht aufbohren.
Erstens gibt es mehrere Varianten und es ist nicht sicher, ob diese 
Masseleitung nicht doch noch irgendwo verwendet wird. Bei meinem Modulen 
geht sie unter der Spule weiter - unklar wohin.

von Gerald B. (gerald_b)


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H. H. schrieb:
> Stephan S. schrieb:
>> die beiden markierten Durchkontaktierungen
>
> Erstaunlich, da würde ja eine völlig ausreichen.

Wahrscheinlich Redundanz, falls eine DuKo bei der Fertigung versagt ;-)

von Stefan F. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Passt der IRFU9024 dann besser in der obigen Schaltung?

Vielleicht liest du dir mal meinen Aufsatz zu dem Thema durch, dann 
kannst du solche Fragen künftig selbst beantworten.

http://stefanfrings.de/transistoren/index.html

von Thomas F. (tobasco)


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Stefan F. schrieb:
> Vielleicht liest du dir mal meinen Aufsatz zu dem Thema durch, dann
> kannst du solche Fragen künftig selbst beantworten.
> http://stefanfrings.de/transistoren/index.html

Danke für Deine tolle Seite!
Ich habe in den letzten Wochen so viel zum Thema Elektronik gelesen dass 
mir der Schädel brummt. Dazu noch viele Diskussionen hier im Forum, wo 
es oft n Experten aber n+x Meinungen gibt … am Ende ist man recht 
verunsichert.
Ich hab's jetzt an Hand Deiner Seite mofifiziert.

salute
Thomas

von H. H. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Ich hab's jetzt an Hand Deiner Seite mofifiziert.

Noch eine Z-Diode parallel zu R11.

von Thomas F. (tobasco)


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H. H. schrieb:
> Noch eine Z-Diode parallel zu R11.

Danke!
Hat etwas gedauert um herauszufinden warum und vor allem wie herum sie 
rein muss 🙄
Am Ende bin ich hier fündig geworden:
https://www.homofaciens.de/technics-physical-computing-P-channel-MOSFETs_ge.htm
(Abbildung 16)

Habe ich es recht verstanden, dass ich eine 10V Z-Diode benötige?

von H. H. (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> Habe ich es recht verstanden, dass ich eine 10V Z-Diode benötige?

10..15V sind angemessen.

von Thomas F. (tobasco)


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H. H. schrieb:
> 10..15V sind angemessen.

Danke, vor allem für die unglaubliche Geduld :)

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